구리·은 보다 우수한 전자파 차폐 소재 개발

[KIST, 2D 新나노소재(카바이트) 응용기술 개발]

KIST 구종민 박사가 전자파 차폐가 우수한 필름형태의 고분자 복합체 제작하고있다/사진=KIST

전자, 통신, 운송, 항공, 군사장비에서 발생하는 전자파 간섭 현상은 장치들의 오작동을 일으킬 뿐만 아니라 사람에게도 유해하다. 특히 전자 장치들의 ‘소형화·고집적화·고기능화’는 전자파 간섭 현상을 더 심각하게 만드는 요인이 되고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 물질구조제어연구단 구종민 박사팀, 미국 드렉셀 대학교 유리 고고치(Yury Gogotsi) 교수팀으로 이뤄진 국제공동연구팀이 이 같은 전자파 간섭을 막는 데 주로 쓰이는 은과 구리 등의 금속 대신 전이금속 ‘카바이트’를 이용해 전자파 차폐 소재를 개발했다고 9일 밝혔다.

이는 가볍고 전기전도성이 뛰어난 데다 가공성이 높고, 비교적 저렴한 비용으로 차폐 소재를 만들 수 있다는 이점을 갖는다.

연구팀에 따르면 기존 금속 소재는 밀도가 높고, 제조비용이 비싸며, 무겁고 부식이 되기 쉽다는 단점이 따랐다. 또 가공이 어렵다는 단점을 지녀 차세대 모바일 전자·통신 장치에 사용하기엔 한계가 있었다.

이에 연구팀은 카바이트를 포함한 고분자 복합체를 이용, 마치 흑연의 구조와 유사한 다층적층 구조의 전자파 차폐 소재를 개발했다.

카바이트 소재는 티탄늄(Ti)과 같은 중금속 원자와 탄소(C) 원자의 이중 원소로 이뤄진 나노물질이다. 형상적으로는 1nm(나노미터) 두께와 수μm(마이크로미터) 길이를 가지는 이차원적인 판상구조를 하고 있다.

기존 나노 재료들에 비해 제조 공정이 간편하고, 저비용으로 생산 가능할 뿐만 아니라 표면에 다수의 친수기(물과 친화성이 강한 원자단)를 포함하고 있어, 용매에 분산이 용이하고 고분자 복합체 제조가 용이하다.

또 우수한 전기전도성을 가지고 있어 다양한 필름, 코팅 제품 응용에 유리한 특성을 가진다.

카바이트 고분자 복합체는 기존 고분자 복합체에 비해 매우 얇은 두께에서도 우수한 전자파차폐 특성을 보인다. 우수한 전기전도도(5000S/cm)도 가지고 있다.

연구진은 이번에 개발한 고분자 복합체가 스핀코팅, 스프레이코팅, 롤가공 등의 다양한 필름가공과 코팅성형이 가능해 앞으로 전자파 차폐재 상용화 연구에 응용될 것으로 전망했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 ‘사이언스’ 9일자(한국시간) 온라인판에 게재됐다.

류준영 기자 joon@

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