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# 온도와 폴리머

재료 구조를 이해했다면, 다음은 온도에 따른 거동을 봐야 합니다.

3D 프린팅 문제 대부분은 결국 고분자가 온도에 어떻게 반응하는지와 연결됩니다.

이걸 이해하려면 먼저 `DSC`를 알아야 합니다.

### DSC란?

DSC는 `시차 주사 열량법`입니다.

시편을 일정한 속도로 가열하면서, 온도를 계속 올리기 위해 얼마나 많은 열이 필요한지 측정하는 시험입니다.

이 시험으로 고분자가 특정 온도에서 어떤 상태 변화를 겪는지 볼 수 있습니다.

예를 들면 유리전이, 결정화, 용융 같은 변화입니다.

즉, 온도가 올라갈 때 고분자가 열을 얼마나 흡수하거나 방출하는지 보는 시험입니다.

![DSC](https://cdn.shopify.com/s/files/1/0548/7299/7945/files/DSC_600x600.png?v=1709321035)

### 주요 온도

#### 유리전이온도 `Tg`

모든 고분자에는 유리전이온도가 있습니다.

이 온도 아래에서는 재료가 단단하고 취성적으로 거동합니다.

이 온도를 넘으면 더 부드럽고 고무처럼 유연해집니다.

비정질 고분자에서는 보통 Tg가 실사용 상한의 기준이 됩니다.

#### 결정화온도 `Tc`

결정화는 보통 `Tg`와 `Tm` 사이에서 일어납니다.

고분자 사슬이 정렬되어 결정을 만드는 과정입니다.

Tc는 결정이 가장 빠르게 만들어지는 온도입니다.

#### 용융온도 `Tm`

Tm은 반결정성 고분자의 결정 영역이 녹기 시작하는 온도입니다.

비정질 고분자는 뚜렷한 용융온도가 없습니다.

#### 분해온도 `Td`

Td는 재료가 열적으로 분해되기 시작하는 온도입니다.

즉, 고분자 뼈대를 이루는 결합이 무너지기 시작합니다.

### 그래프를 어떻게 읽나

챔버에 넣은 열은 기본적으로 온도를 올리는 데 쓰입니다.

그런데 시편이 구조를 바꾸기 위해 열을 흡수하면, 같은 속도로 온도를 올리려면 더 많은 열이 필요합니다.

처음에는 일정한 열량으로 온도가 올라갑니다.

하지만 `Tg`에 도달하면 더 많은 열이 필요해집니다.

이때 고분자 사슬이 더 자유롭게 움직이기 시작하기 때문입니다.

쉽게 말하면, 재료가 딱딱한 상태에서 부드러운 상태로 넘어가며 에너지를 더 먹습니다.

그 뒤에는 열용량이 커진 상태로 계속 가열됩니다.

온도가 더 오르면 사슬이 충분히 움직이게 되고, `Tc` 부근에서 결정이 형성됩니다.

결정은 더 질서 있는 구조입니다.

무질서한 상태보다 에너지가 낮기 때문에, 이 과정에서는 오히려 열을 방출합니다.

그래서 그 구간에서는 시스템이 넣어야 하는 열이 줄어듭니다.

이후 `Tm`에 도달하면 방금 생긴 결정 구조가 다시 깨집니다.

결정을 깨는 데는 에너지가 필요합니다.

그래서 다시 더 많은 열이 필요해집니다.

이 때문에 `Tc`와 `Tm`에서 서로 반대 방향의 피크가 보입니다.

마지막으로 `Td`에 도달하면 재료가 분해되기 시작합니다.

공유 결합 자체가 끊어지기 시작하므로, 재료는 더 이상 정상적인 열적 거동을 유지하지 못합니다.

이제 이런 온도 전이를 이해했으니, 3D 프린팅에서 왜 뒤틀림, 오징, 오버행 문제가 생기는지 더 쉽게 설명할 수 있습니다.


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