한국과학기술연구원(KIST) 구종민 센터장, 고려대학교 KU-KIST 융합대학원 김명기 교수 및 미국 드렉셀 대학교(Drexel University) 유리 고고치(Yury Gogotsi) 교수 연구팀이 기존 전자기파 간섭문제를 획기적으로 개선할 수 있는 Ti3CN 맥신 전자파 흡수 소재를 개발하는데 성공했다.
과학기술정보통신부(장관 최기영)와 한국과학기술연구원은 이번 성과가 세계 최고 권위의 학술지 사이언스(Science, IF 41.063)에 7월 24일 03시(한국시간) 게재되었다고 밝혔다.
최근 전자/통신 장치의 고도화/고집적화로 경량 고흡수 특성의 전자파차폐/흡수 소재 개발 필요성이 부각되고 있고, 전통적인 전자파차폐 기술은 전기전도성이 우수한 금속 소재 중심의 기술이다.
하지만 금속이 무겁고 고비용이며 불규칙 구조에 유연인쇄 코팅공정이 어려워 고집적 전자/통신 장치 사용에 적합하지 않은 단점이 있다. 또한, 전기전도성 금속의 강한 전자파 반사 특성은 반사된 유해 전자기파로 인한 2차 피해가 발생하는 문제가 있어왔다.
이러한 문제점 극복을 위해 본 연구팀은 2016년 Ti3C2맥신 소재의 전자파 차폐 기술을 개발하여 Science지에 보고한 바 있으나, 반사 유해 전자기파로 인한 2차 피해를 줄이기 위해 흡수특성 향상 기술이 필요했다.
본 연구에서는 기존 맥신의 한계를 극복한 흡수특성이 극대화된 Ti3CN 맥신 나노소재 기술을 개발하였다.
간단한 열처리를 통해 Ti3CN 맥신 필름의 메타구조 형성 메커니즘을 밝히고, 이를 통해 맥신의 유효 유전율 및 유효 투자율을 효율적으로 조절하여 매우 낮은 필름 두께에서도 매우 우수한 전자기파 흡수 특성을 보이는 맥신 전자파차폐 소재 제조 기술을 개발하였다.
구체적으로, 머리카락 두께와 유사한 약 40 μm (마이크로미터= 10-6 m) 두께에서 116 dB 이상의 높은 전자파 차폐 성능(EMI Shielding Effectiveness, SE)을 확보하였다.
본 맥신 소재는 자연계에 존재하지 않는 인간에 의해 창조된 신규 나노소재로, 향후 실용화를 위해 소재-부품-장비를 연결하는 공급망 확보가 매우 중요할 것으로 보여진다.
이를 위해 나노소재의 대량 생산 시스템, 효율적인 부품 제조 기술, 장비 적용기술 등의 협력연구체계 구축을 위한 종합적인 연구지원이 필요하다.
또한 연구진은 고정형 전자파 방호구조물 건설기술에 참여하고 있으며, 이를 통해 전자파 차폐 콘크리트의 전자파 방호 성능을 증강시킬 수 있는 고성능 박막 차폐 도장재 응용기술 개발에도 노력하고 있다.
본 연구 수행은 과학기술정보통신부의 중견연구 사업 및 한국과학기술연구원 기관고유사업과 국토교통부 건설기술연구사업의 지원으로 이루어졌다.
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