성균관대–고려대 공동연구팀, 광대역 전자파 차폐 가능 소재 개발

성균관대학교와 고려대학교 공동 연구팀은 한국과학기술연구원 전자파솔루션융합연구단, ㈜이노맥신과 함께 차세대 전자기 간섭(EMI) 차폐를 위한 혁신적인 고결정성 맥신(MXene) 소재를 개발했다고 18일 밝혔다. 이 새로운 재료는 최대 110㎓의 밀리미터파에 이르기까지 광범위한 주파수 대역에서 탁월한 차폐 성능을 보여준다. 첨단 전자·통신 장치의 전자기 간섭 문제를 해결할 가능성을 제시한다.

이번 연구는 고결정성 맥신, 특히 Ti3C2Tx의 합성과 응용에 중점을 두고 진행했다. 공동연구팀은 높은 전도도(1만8000 S cm-1)와 환경 안정성을 자랑하는 소재를 개발했다. 기존 구리, 알루미늄 같은 차폐 재료는 무겁고 부식되기 쉬운 반면, 맥신은 가볍고 가공이 쉬우며 얇은 층에서도 차폐 효과를 유지한다.

고결정성 Ti3C2Tx 맥신은 현대 통신·레이더 시스템에서 사용하는 모든 주요 주파수 대역을 포함해 100㎑에서 110㎓까지의 전자기파를 효과적으로 차폐했다. 이 물질은 시험 재료 중 가장 높은 전도도를 자랑하며 환경에 노출된 후 1년 후에도 초기 전도도의 95% 이상을 유지했다.

10㎛ 두께의 Ti3C2Tx 맥신 필름은 최대 106㏈의 EMI 차폐 효과를 발휘하며 유사한 두께의 다른 재료보다 우수한 성능을 보였다. 휴대용 전자 기기는 물론 자율주행차량, 차세대 레이더 시스템 등 다양한 산업 분야에 걸쳐 EMI 차폐 솔루션을 제공해 호환성과 안정성을 보장할 수 있을 것으로 기대된다.

성균관대 신소재공학부 구종민 교수는 "맥신은 소재의 독특한 이차원 소재 특성 덕분에 전자파 차폐 재료의 새로운 가능성을 열어가고 있다. 이번 개발 소재는 광범위한 주파수 대역에서 탁월한 차폐 성능을 제공할 뿐 아니라, 산화 안정성에서도 뛰어난 결과를 보여준다"고 말했다.

고려대 융합에너지공학과·KU-KIST 융합대학원 김명기 교수는 "고전도성 다층 나노구조를 갖는 맥신은 다양한 응용 분야에서 우수한 성능을 발휘할 것"이라고 덧붙였다.

박종혁 과기연 전자파솔루션융합연구단장도 "고결정성 맥신 소재 적용을 통해 미래 모빌리티의 전자파솔루션을 확보할 수 있을 것"이라고 했다.

이번 연구 성과는 국제 학술지 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈에 10일자로 게재됐다. 이번 연구는 과학기술정보통신부의 나노·소재사업, 출연연융합연구사업과 현대모비스의 지원을 받아 수행됐다.