[과학을 읽다]전자파 간섭…나노소재로 해결한다

KIST 연구팀, 관련 응용기술 개발

▲고분자 복합체 모식도.[사진제공=KIST]

[아시아경제 정종오 기자] 국내 연구팀이 나노기술로 전자파를 차단하는 응용기술이 개발됐습니다. 그동안 전자파 차단에 사용했던 은, 구리 등 금속이 아닌 나노를 이용한 기술이어서 관심을 모으고 있습니다.

전자파 간섭(EMI, Electromagnetic Interference)은 전자, 통신, 운송, 항공, 군사 장비들에서 발생하는 전자기파 사이에 일어난 현상입니다. 이 현상은 장치들의 오작동 원인이 될 뿐만 아니라 인간에게 유해한 영향을 줍니다.

최근 전자 장치들이 소형화, 고집적화, 고기능화 되면서 장치 간의 전자파간섭 현상으로 오작동 문제가 심각해지고 있습니다.

연구팀은 'MXene'이라 부르는 2D 신(新)나노재료, 전이금속 카바이드(Transition Metal Carbide)를 이용해 전기전도성이 우수하면서도 가볍고, 값싸고 , 가공성 또한 우수한 전자파 차폐 소재를 개발했습니다.

전자파 차폐 소재는 전자파간섭 현상을 차단하는 소재를 말합니다. 전기전도성이 높은 소재일수록 전자파차폐 효율이 우수합니다. 기존에는 은, 구리와 같은 금속 소재들이 주로 사용됐습니다. 이들 금속들은 밀도가 높고, 제조비용이 비싸고, 무겁고, 부식이 쉽게 진행됐습니다. 가공이 어려운 단점도 있었죠.

연구팀은 기존 소재들의 문제점들을 극복하기 위해 2D 나노재료인 전이금속 카바이드(Transition Metal carbide (MXene))를 포함하는 고분자 복합체를 이용해 마치 흑연의 구조와 비슷한 다층적층 구조의 전자파 차폐가 우수한 소재를 내놓았습니다.

전이금속 카바이드(MXene)소재는 티타늄(Ti )과 같은 중금속 원자와 탄소(C)원자의 이중 원소로 이뤄진 나노물질입니다. 형상적으로는 1nm(나노) 두께와 수 μm(마이크로미터) 길이를 가지는 이차원적 판상구조를 가지는 2D 나노 재료입니다.

기존 나노재료들에 비해 제조 공정이 간편하고 저비용으로 생산 가능할 뿐만 아니라 표면에 다수의 친수기(물과 친화성이 강한 원자단)를 포함하고 있습니다. 용매에 분산이 쉽고 고분자 복합체 제조가 쉽습니다. 우수한 전기전도성을 가지고 있어 전기전도성이 요구되는 다양한 필름, 코팅 제품 응용에 유리한 특성을 가집니다.

연구팀은 이번에 개발된 고분자 복합체를 스핀코팅, 스프레이코팅, 롤가공 등의 다양한 필름가공 등으로 만들 예정입니다. 코팅성형이 가능해 앞으로 전자파차폐 소재의 상용화 연구에 도움이 될 것으로 기대됩니다.

이번 연구는 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 물질구조제어연구단 구종민 박사팀이 미국 Drexel 대학교 유리 고고치(Yury Gogotsi) 교수팀과 공동연구로 진행했습니다.

구종민 박사는 "우수한 전기전도성을 쉽게 구현할 수 있고 쉬운 가공성, 저비중, 저비용, 고유연 특성들을 가지고 있어 전자파차폐소재 뿐만 아니라 다양한 전자소재분야에 응용이 기대된다"고 말했습니다. 연구 결과는 국제 과학 저널인 '사이언스(Science)' 9월9일자(논문명:Electromagnetic interference shielding with 2D transition metal carbides) 온라인 판에 실렸습니다.