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전자파 차폐/흡수 특성이 극대화 된 나노소재 개발

2020.07.24 과학기술정보통신부

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200724 조간 (보도)_전자파 차폐흡수 특성이 극대화 된 나노소재 개발(KIST).hwp 다운로드 바로보기

전자파 차폐/흡수 특성이 극대화 된 나노소재 개발
- Ti₃CN 맥신 전자파 흡수 소재로 모바일 전자/통신 기기 및 국방 기술 활용 가능 -
- 기존 차폐 소재 한계 극복, 사이언스 논문 게재 -

□ 기존 차폐 소재의 한계를 극복한 초경량 전자파 차폐/흡수 맥신^*소재 기술이 개발되었다. 이 소재는 향후 고집적 모바일 전자/통신 기기 뿐 아니라 전자파 차폐 및 스텔스 등 국방 기술에도 활용 가능할 것으로 기대된다.
* 맥신 : 금속에 비해 가볍고, 저비용이며, 유연인쇄 공정이 가능한 2D 나노 소재로서 기존 금속을 능가하는 전자파차폐 성능을 가지는 세라믹 소재

□ 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.
※ (논문명) Anomalous Absorption of Electromagnetic Waves by 2D Transition Metal Carbonitride Ti₃CN (MXene)

□ 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.

ㅇ 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.

ㅇ 이러한 문제점 극복을 위해 본 연구팀은 2016년 Ti₃C₂^*맥신소재의 전자파 차폐 기술을 개발하여 Science지에 보고한 바 있으나, 반사 유해 전자기파로 인한 2차 피해를 줄이기 위해 흡수특성 향상 기술이 필요했다.
* Ti₃C₂ 맥신 : 티탄늄전이금속과 탄소의 화합물. 1㎚ (나노미터 = 10^-9m) 두께의 이차원 평면구조를 가지는 나노소재

□ 본 연구에서는 기존 맥신의 한계를 극복한 흡수특성이 극대화된 Ti₃CN^* 맥신 나노소재 기술을 개발하였다.
* Ti₃CN 맥신 소재 : 티탄늄과 탄소와 질소의 화합물. 1㎚ 두께의 판상 구조를 가지는 Ti₃C₂맥신과 구조는 유사하나, 전기전도성은 Ti₃C₂비해 낮은 특성이 있음

ㅇ 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.

ㅇ 구체적으로, 머리카락 두께와 유사한 약 40 μm (마이크로미터= 10^-6m) 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.

ㅇ 이를 위해 나노소재의 대량 생산 시스템, 효율적인 부품 제조 기술, 장비 적용기술 등의 협력연구체계 구축을 위한 종합적인 연구지원이 필요하다.

ㅇ 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.

“이 자료는 과학기술정보통신부의 보도자료를 전재하여 제공함을 알려드립니다.”

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