ETRI, 나노복합소재 기반 세계 최고 수준 전자파 차폐율 기록
국내 연구진이 통신·전기·전자기기로부터 나오는 전자파를 차단할 수 있는 신소재를 개발했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 그래핀 복합소재에 `멕신(MXene)'을 첨가해 전기전도도가 높으면서도 매우 가벼운 전자파 차폐 소재를 개발했다고 24일 밝혔다.
사물인터넷(IoT) 기기, 전기자동차와 자율주행자동차 전장 부품 등 전자기기가 증가하고 있다. 이로부터 발생하는 전자파는 다른 전자기기의 작동에 오류를 일으키거나 제품 수명을 단축시키는 등 악영향을 끼쳐 전자파 차폐 관련 기술 수요가 늘고 있다.
ETRI 연구진은 그래핀 나노복합소재 관련 기술 노하우를 기반으로 전자파 차단 소재를 개발했다. 연구진이 개발한 차폐 소재는 나노복합소재 사용군 중 세계 최고 수준의 전자파 차폐율을 기록했다.
뿐만 아니라 압력이 변화함에 따라 달라지는 저항 정도를 높은 성능으로 감지할 수 있어 압력을 측정하는 센서 역할도 할 수 있다.
이 소재는 전자파 차폐를 목적으로 하는 다양한 분야에 적용이 가능하다. 특히 연구진은 전자파 노출이 많거나 집약도가 높은 전자 및 의료기기, 자동차 전장부품, 웨어러블 스마트 제품, 로봇 등에 많은 활용이 이뤄질 것으로 전망했다.
기존에는 주로 구리(Cu)와 같은 금속을 이용해 전자파 차폐 소재를 개발했다. 그러나 금속 재료는 무거울 뿐 아니라 가공도 어려웠다.
새로운 소재인 그래핀을 활용해 전자파를 차단하려는 연구도 있었지만 금속보다는 전기전도도가 낮아 한계가 있었다.
이에 연구진은 그래핀-고분자 복합소재에 멕신의 한 종류인 티타늄 카바이드(Ti3C2)를 첨가해 한계를 극복했다.
연구진이 개발한 소재는 가볍다는 특성과 함께 유연하고 저렴하다. 금속재료보다 제조가 쉬워 필름이나 코팅으로 상용 제품을 양산하는데도 유리하다.
또 다공성 구조를 가지는 그래핀·고분자 복합소재로 외부 압력에 따른 구조 변형에 의한 저항 변화를 측정해 압력 센서로서의 응용 가능성을 확인했다.
특히 이차원 전이금속 카바이드가 결합된 경우, 비표면적의 증가로 인해 압력 센서의 성능을 나타내는 민감도가 크게 향상됨을 입증했다.
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연구진은 현재 이 기술에 대한 국내·외 특허출원등록을 진행중이며, 전자기기, 전자소재 및 전자파 차폐 관련 업체 등에 바로 기술이전이 가능해 2년 내 상용화가 가능하다고 전했다.
