한국생산기술연구원은 녹색순환연구부문 홍성우 수석연구원 연구팀과 한양대 고민재 교수 연구팀이 40만번 이상 접어도 전자파 차폐 성능을 안정적으로 유지하는 필름을 개발했다고 9일 밝혔다.

그래핀은 금속보다 가볍고 전기가 잘 통해 전자파 차폐 소재로 주목받고 있다. 디스플레이, 미래 모빌리티, 항공·우주, 고성능 의료기기 등 외부 전자파가 일으키는 오작동을 막기 위해 얇고 유연하면서도 성능 높은 전자파 차폐 소재가 필요한 분야에서 활용도가 높다.

반면 그래핀은 서로 뭉치는 특성 때문에 실제 제품에서는 제 성능을 발휘하지 못해 표면을 화학 처리하거나 특수 분산제를 넣어 뭉침 현상을 방지해 왔다.

하지만 화학 처리를 할 경우 그래핀 고유의 전기적 특성이 떨어지고, 특수 분산제는 가격이 비싼 데다 합성까지 복잡해 두 가지 방식 모두 한계가 있었다.

연구팀은 그래핀을 고르게 퍼뜨리는 분산제의 핵심 분자 구조를 찾아냈다.

그 결과, 비싸고 복잡한 특수 첨가제 대신 시중에 판매되는 일반 물질만으로도 그래핀이 뭉치는 현상을 막아낼 수 있다는 사실을 확인했다.

연구팀은 고르게 퍼뜨린 그래핀에 유연 플라스틱 소재, 식물 유래 셀룰로스 나노섬유, 탄소나노튜브를 물 기반 친환경 공정으로 섞어 전자파 차폐 필름을 제작했다.

개발된 필름은 약 0.1㎜ 두께만으로도 전자파 에너지를 10만분의 1 수준으로 줄이는 차폐 성능을 입증했다고 연구팀은 설명했다.

반지름 3㎜ 크기로 둥글게 말아 접는 폴딩 테스트를 40만회 반복한 뒤에도 차폐 성능은 99.4%, 전기 전도도는 97.9%를 유지했다. 눈에 띄는 외형적 손상도 전혀 발생하지 않았다고 연구팀은 부연했다.

홍성우 수석연구원은 "고온·고습, 인공 땀, 급격한 온도 변화 등 열악한 실사용 환경을 가정한 시험에서도 초기 성능의 92.5% 이상을 유지해 뛰어난 상용화 가능성을 보여줬다"며 "비싼 첨가제 없이도 시판 물질을 활용해 그래핀의 분산 성능을 극대화하는 해법을 찾았다"고 말했다.