전자파 차단 신소재 개발, 오작동 제어

■ 전자파 차단 신소재 개발, 오작동 제어

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● 자율 주행차 오작동 막을 수 있는 전자파 차단 신소재 개발

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국내 연구진이 전자파 간섭 현상을 막을 수 있는 2차원 나노 재료를 개발하고 이를 상용화할 수 있는 기술까지 개발했다. 한국과학기술연구원(KIST) 물질구조 제어 연구센터 연구진은 전기 전도성이 우수해서 금속 필름 보다 전자파 차폐 소재로 우수한 성질을 보이는 2차원 나노 물질 ‘맥신’을 개발하고 상용화를 앞당길 수 있는 유기 잉크 제조 기술을 개발했다고 2019년 12월 22일 밝혔다.

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전자파를 막을 수 있는 차폐 효율은 전기 전도성이 높을수록 높아진다. 연구팀이 개발한 맥신은 전기 전도성이 높고 수용액을 이용해 쉽게 만들 수 있기 때문에 전자파 차폐나 전극패턴 소재로 제작하기 용이하기 때문에 2차 전지, 대용량 축전지, 가스 센서, 바이오 센서 등 다양한 활용이 가능하다.

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문제는 맥신은 제작 과정에서 물 분자나 산소에 의해 산화되기가 쉬워 예상 전기 전도도를 갖지 못하는 경우가 발생한다는 것이다. 또한, 맥신은 물과 화합하기 쉬운 친수성이기 때문에 반대 성질인 소수성을 갖는 고분자 재료들을 활용하기에 한계가 있다. 마치 물과 기름이 섞이지 않는 것과 마찬가지이다. 맥신이 상용화되기 위해서는 반드시 넘어야할 과제 중에 하나이다.

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연구팀은 이런 문제점을 개선하기 위해 2차원 맥신 입자에 화학적 표면 처리를 통해 소수성을 갖도록 한 맥신 유기 용매를 개발함으로써 산화도 막고 소수성 고분자 물질과도 쉽게 섞어 사용할 수 있도록 했다.

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연구를 이끈 KIST 구종민 센터장은 “맥신 유기분산 잉크를 개발함으로써 산화 안정성 뿐만 아니라 소수성 물질과도 혼합해 사용할 수 있는 만큼 전자파 차폐, 전극 소재 등 다양한 분야에 적용할 수 있게 될 것”이라며, “이번 연구를 통해 대량 생산 상용화 공정을 개발하는데 한 걸음 더 다가섰다”고 설명했다. 이번 연구 결과는 나노 분야 국제 학술지 ‘ACS 나노’에 실렸다.

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● 금속 필름 보다 전자파 차폐 우수한 2차원 나노 물질 '맥신'

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자동차가 처음 만들어진 것은 1,482년이다. 르네상스 시대 천재인 레오나르도 다빈치가 만든 태엽으로 움직이는 자동차가 바로 그것이다. 이후 폴란드 시몬 스테빈이 1569년 풍력 자동차를 만들었고, 1769년 니콜라스 조셉 퀴뇨가 증기 자동차를 선보였으나 상용화에는 실패했다. 현재와 같이 휘발유로 움직이는 내연 기관 자동차는 1885년 독일의 칼 벤츠가 처음으로 만들었다.

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자동차가 처음 만들어진 19세기 말부터 20세기 말까지만해도 자동차는 기계 장치라는 개념이 강했지만, 최근 들어 전기 자동차가 늘어나고, 자동차 내부에 각종 전자기기들이 장착되면서 이제 자동차는 더 이상 기계 장치가 아닌 전자 제품이 되어가고 있다. 자율 주행차 시대가 되면, 자동차는 그야말로 각종 반도체 칩과 부품들로 가득 차게 될 것이다.

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​문제는 각종 전자 부품들이 들어가 작동하면서 발생하는 전자파들이 간섭 현상을 일으켜 기기 오작동의 우려도 그만큼 커지고 있다. 자동차 업계도 전자파 간섭 현상을 해결하기 위해 금속 필름으로 기판을 덮는 등 방법을 강구하고 있지만, 제작 비용이 비싸고 모든 부품에 사용할 경우 그만큼 자동차의 무게가 무거워져 연비가 떨어질 수 있다는 문제가 생긴다.