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ETRI, 전자파 99.9999994% 차폐 가능한 그래핀 복합소재 개발"2년 내 상용화"...예민한 압력센서 기능도
ETRI 연구진이 자체 개발한 전자파 차폐 복합 소재의 탄성과 유연성을 시험하고 있다. 왼쪽부터 민복기 연구원, 탐반누엔 학생, 최춘기 책임 연구원.

국내 연구진이 전자파를 99.9999994% 차폐가 가능한 그래핀 복합소재를 개발하는데 성공했다. 세계 최고 기술력이다. 상용화 까지는 2년 정도 걸릴 것으로 내다봤다.

연구진은 이와관련 국내·외 특허출원 등록을 진행 중이며 기술이전도 바로 할 수 있다는 입장이다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 ‘꿈의 신소재’로 불리는 그래핀 복합소재에 `멕신(MXene)'을 첨가하는 방법으로 전기 전도도가 높으면서도 엄청나게 가벼운 전자파 차폐 소재를 개발했다고 24일 밝혔다.

이 차폐 소재는 전자파 차폐 효율(EMI shielding effectiveness)이 82dB, 전자파 차폐율은 99.9999994%를 달성했다. 세계 최고 수준이다.

전자파 노출이 많거나 집약도가 높은 전자 및 의료기기, 자동차 전장부품, 웨어러블 스마트 제품, 로봇 등에 활용이 가능할 것으로 연구진은 내다봤다.

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.

연구진은 그래핀-고분자 복합소재에 멕신의 한 종류인 티타늄 카바이드(Ti3C2)를 첨가하는 방식으로 이 한계를 극복했다.

이는 높은 전기 전도도를 지니면서도 매우 가벼운 특성을 지녔다. 뿐만 아니라 유연하고 저렴할 뿐 아니라 금속재료보다 제조가 쉬워 필름이나 코팅으로 상용 제품을 양산하는데도 유리하다.

유연성과 탄성이 뛰어난 그래핀-고분자 복합소재 기반 전자파 차폐 소재.

연구진은 다공성(多孔性) 구조를 가지는 그래핀/고분자 복합소재로 외부 압력에 따른 구조 변형에 의한 저항 변화를 측정, 압력 센서로서의 응용 가능성도 확인했다. 이차원 전이금속 카바이드가 결합된 경우, 비표면적의 증가로 인해 압력 센서의 성능을 나타내는 민감도가 크게 향상된다는 사실도 새로 입증했다.

연구진은 스마트 전자기기뿐만 아니라 전기자동차 및 자율주행 자동차 분야에서 내부 전장부품에 많이 쓰일 것으로 전망했다.

향후 연구진은 소재의 대면적화를 위한 필름 제조 및 코팅 기술을 개발하고 초 주파수 밀리미터파 대역에서 90dB 이상의 고 차폐율을 달성하기 위한 연구를 지속해 나갈 예정이다.

ETRI ICT창의연구소 신소자연구실 최춘기 박사는“나노 복합체로써 세계 최고 수준의 전자파 차폐 성능을 가짐과 동시에 외부의 작은 압력에도 민감하게 반응하는 센서 기능, 면상발열체 등 다기능을 부여할 수 있다”고 말했다.

이와함께 연구진은 필름 제조나 코팅 작업에도 적용할 수 있다고 부연 설명했다. 전자 및 의료기기, 자동차 전장부품, 웨어러블 스마트 기기 및 로봇용 스킨 등 유해한 전자파 노출 환경에 적합하다는 얘기다.

한편 이 연구는 ETRI 정부출연금 주요사업의 지원을 받아 수행했다.

박희범 기자  snews@s-news.kr

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