흡수특성 높여 전자파 차폐성능 극대화한 나노소재 개발

KIST 구종민 박사 "기존 차폐 소재 한계 극복…전자통신기기·국방기술 활용 가능"

국내 연구진이 전자파차폐 성능이 우수한 세라믹 소재인 맥신의 전자파 흡수 성능을 극대화해 기존 차폐 소재의 한계를 극복한 새로운 초경량 전자파 차폐 소재를 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 24일 구종민 물질구조제어센터장이 고려대 KU-KIST 융합대학원 김명기 교수, 미국 드렉셀대 유리 고고치 교수팀과 함께 기존 전자기파 간섭문제를 획기적으로 개선할 수 있는 Ti₃CN 맥신 전자파 흡수 소재를 개발했다고 밝혔다

전자·통신 장치가 점점 고도화·고집적화하면서 경량 고흡수 특성의 전자파차폐·흡수 소재 개발 필요성이 커지고 있다.

구 센터장 연구팀은 앞서 2016년 금속보다 가볍고 저렴하면서 유연인쇄 공정이 가능한 2차원(2D) 나노 세라믹 소재인 ‘Ti₃C₂ 맥신’으로 40㎛(100만분의 1m) 두께로 92㏈ 차폐성능을 가진 우수한 전자파 차폐 소재를 개발해 ‘사이언스’에 발표했다. 그러나 Ti₃C₂ 맥신 소재 역시 전자파 반사 문제는 해결하지 못했다.

연구팀은 이 연구에서 기존 맥신 소재보다 물리적 특성이 떨어지는 것으로 알려진 ‘Ti₃CN 맥신’을 간단히 열처리해 전자파 흡수 특성을 극대화하는 방법으로 40㎛ 두께에서 116㏈의 전자파차폐 성능을 보이는 새로운 전자파 차폐 소재를 개발했다.

Ti₃CN 맥신 필름을 열처리하면 작은 구멍들이 있는 다공성 메타구조가 만들어지며, 이런 메타구조에서는 유효 유전율(effective permittivity)과 유효 투자율(effective permeability)이 크게 변해 아주 얇은 두께로도 매우 높은 전자파 흡수 특성을 보인다고 연구팀은 설명했다.

구종민 박사는 “이 연구에서 전자파 흡수 특성을 극대화해 기존 맥신 소재의 한계를 극복한 새로운 Ti₃CN 맥신 나노 소재 기술을 개발했다”며 “이 소재는 향후 고집적 모바일 전자·통신 기기뿐 아니라 전자파 차폐·스텔스 등 국방 기술에도 활용 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

구 박사는 “이 맥신 소재는 자연계에 존재하지 않는 신규 나노 소재로 향후 실용화를 위해 소재-부품-장비를 연결하는 공급망 확보가 매우 중요하다”며 “나노 소재의 대량 생산 시스템, 효율적인 부품 제조 기술, 장비 적용기술 등 협력 연구체계 구축을 위한 종합적인 연구지원이 필요하다”고 덧붙였다.

과학기술정보통신부 중견연구사업과 국토교통부 건설기술연구사업 등 지원으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스'(Science)에 게재됐다.

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