나노소재 맥신으로 전자파 차폐 성능↑ 환경 부담↓

왼쪽부터 이제욱 경희대 신소재공학과 교수, 김태안 한국과학기술연구원(KIST) 전자파솔루션융합연구단 책임연구원, 이주호 연구원, 정가영 연구원. 경희대 제공

전자파 차폐는 전자기기 사이의 간섭을 막아 기기 오작동을 방지하고 성능을 안정적으로 유지하는 데 필수다. 국내 연구팀이 2차원 나노소재인 '맥신(MXene)'을 활용해 값비싼 전도성 물질 사용량을 줄이고 재활용이 가능한 친환경 전자파 차폐 소재를 개발했다.

경희대는 이제욱 신소재공학과 교수팀이 김태안 한국과학기술연구원(KIST) 전자파솔루션융합연구단 책임연구원팀과 공동연구를 통해 소량의 전도성 소재만으로 높은 차폐 성능을 내면서 재활용이 가능한 신소재를 개발했다고 5일 밝혔다. 연구결과는 지난달 27일(현지시간) 국제학술지 '어드밴스드 컴포지트 앤 하이브리드 머티리얼즈'에 공개됐다.

통신, 전기차·자율주행차, 드론 등 첨단 전자통신 산업이 성장하면서 전자파 차폐 기술의 중요성이 커지고 있다. 하지만 기존 차폐 소재는 값비싼 전도성 물질이 다량 필요하고 사용 후 재활용이 어렵다는 한계가 있었다.

연구팀은 양전하(+)를 띠는 폴리디설파이드 고분자 입자 표면을 맥신으로 감싸는 방식을 고안했다. 폴리디설파이드 고분자는 분자 구조 내에 황(S) 원자끼리의 결합인 디설파이드 결합을 포함하는 물질이다. 맥신은 표면이 음전하(-)를 띠는 매우 얇은 2차원 나노 소재를 말한다.

사용 후 폐기된 전자파 차폐 소재를 분해해 원재료를 회수하는 과정. 경희대 제공

고분자 입자를 맥신과 함께 압착해 필름 형태로 만들면 맥신이 입자 사이의 경계면에 집중 배치된다. 고분자 입자 사이의 경계면에서 연속적인 전도 경로가 형성돼 적은 양의 맥신만으로도 전기전도성과 전자파 차폐 성능을 동시에 확보할 수 있다. 유해 전자파를 반사하지 않고 흡수해 줄이므로 전자기기 간 간섭도 효과적으로 낮출 수 있다.

연구팀이 사용한 고분자 물질은 촉매를 활용해 단위체로 쉽게 분해한 뒤 원재료를 회수해 재사용할 수 있다.

이 교수는 "성능과 환경이라는 두 과제를 동시에 해결했다"며 "전자파를 막는 것을 넘어 미래 모빌리티와 전자 산업이 직면한 폐기물 문제 해결에 도움이 될 것"이라고 설명했다.

김 책임연구원은 "극소량의 나노 소재만으로도 고성능을 구현하고 이를 회수해 다시 사용할 수 있다는 점은 자원순환 시대의 핵심 경쟁력이 될 것"이라고 밝혔다.

<참고 자료>
- doi.org/10.1007/s42114-025-01565-x

[이병구 기자 2bottle9@donga.com]