나노종합기술원, 극한 환경 버티는 맥신 소재 개발

국방·항공·우주 등 극한 환경서 소재 활용 기대

피롤 처리된 맥신의 모식도와 상온에서의 산화 안정성 테스트 (700일까지) 모습. 사진=나노종합기술원 제공

나노종합기술원은 극한 환경에서 견디는 맥신(MXene) 소재를 개발했다고 26일 밝혔다.

맥신은 전기전도도가 우수한 2차원 나노 소재로 다양한 조성과 더불어 높은 전도도, 우수한 반응성, 용액공정 등의 장점들로 인해 에너지 저장소자, 센서, 전자파 차폐 등 분야에서 전극으로 적용돼 우수한 소자 성능 보인다.

반면, 맥신 소재는 공기 중이나 용액 내에서 매우 쉽게 산화돼 맥신 본래의 우수한 여러 물성 들을 잃어버리는 단점이 있었다. 이에 기술 상용화 단계로의 도약과 실질적 산업 응용을 위해서 산화 안정성을 향상을 통한 소재의 신뢰성을 확보해야 했다.

나노종합기술원은 맥신의 표면처리 기술개발을 통해 극한 환경에서도 견디는 맥신 소재 기술개발에 성공했다.

나노기술원은 피롤(Pyrrole)이라는 유기 분자를 맥신 표면에 결합하는 기술개발을 통해 수용액 상에서 수분과의 반응을 막아 맥신의 산화 안정성을 획기적으로 향상했다.

이 소재는 상온에서 700일, 고온 (70도)에서 6주, 강산화제인과산화수소(H2O2) 하에서는 50일 동안 변질되지 않았다.

피롤 처리된 맥신을 활용해 에너지 저장소자를 제작했을 때, 에너지 저장 용량도 기존 소재 대비 40% 향상됐다고 기술원 측은 설명했다.

연구를 주도한 이용희 선임연구원은 "본 연구는 맥신 소재의 상용화를 앞당기는데 크게 기여할 것"이라며 "향후 국방·항공·우주 등 극한 환경에서도 소재 활용이 활발해질 것으로 기대된다"고 말했다.