[나노코리아 2019]"5G용 신소재 개발 필수…나노기술에 기회"

“기존에도 소재의 중요성은 컸지만 5G 시대로 넘어오면 실제 기능과 성능 문제와 연결되기 때문에 반드시 소재로 해결해야 하는 이슈가 발생하고 있습니다. 나노소재 연구자에게는 새로운 기회가 될 수 있습니다.”

송기창 LG전자 소재·생산기술원 연구위원 4일 경기도 고양시 킨텍스에서 열린 '나노코리아 2019' 산업화 특별세션 '5G 시대를 위한 나노소재 솔루션' 초청강연에서 이 같이 강조했다. 5G 상용화 시대에 맞춰 산업계 관계자를 대상으로 열린 이날 산업화 특별세션은 신청을 받은 지 하루도 안 돼 마감될 정도로 많은 관심을 받았다.

송 연구위원은 “5G 주파수 중 6㎓ 이하(Sub-6㎓) 대역은 기존 4G 주파수 대역과 큰 차이가 없기 때문에 새로운 소재에 대한 이슈가 문제가 거의 없지만 궁극적으로는 30㎓ 전후의 밀리미터파(mmWave) 대역으로 가려면 소재가 풀어야 할 숙제를 안고 있다”면서 “고주파 대역으로 갈수록 신호손실이 커지기 때문에 현재 통신에서 쓰이는 소재보다 유전체 손실이 적어 절연성이 우수하고 전도성이 우수한 소재가 필요하다”고 말했다.

5G 기기를 위한 케이블과 안테나 소재는 물론 외관소재도 새로워져야 하는 이유다. 방열과 전자파차폐도 중요한 이슈로 떠오르고 있다.

mmWave 대역으로 가면 가장 많은 영향을 받는 부분은 인쇄회로기판(PCB)이다. PCB 소재로는 유전손실이 적은 리퀴드크리스탈이 유력 후보로 꼽힌다. 하지만 접착력과 내열성이 좋지 않고 원가가 높은 문제가 있어 폴리이미드 계열이 대안으로 제시되지만 유전율을 낮추는 것이 숙제다. 나노포어(미세기공)나 저유전 나노필러를 넣어서 유전율을 낮추는 기술이 활용될 수 있다.

스마트폰 외관 소재도 중요해진다. 기존 스마트폰에는 유리, 메탈, 세라믹 소재가 주로 쓰인다. 유리는 5G 시대에도 여전히 외관소재로 쓰일 수 있지만 현재 많이 사용되는 세라믹 소재인 지르코니아는 유전율이 높아 신호손실이 크기 때문에 외관소재로 쓰려면 많은 개선이 필요하다. 신호가 통과하기 어려운 메탈은 외관 소재로 쓰기 어렵다. 저가형 스마트폰에는 다시 플라스틱이 쓰일 수도 있다.

안테나 방열을 위해서도 저손실 소재가 필요하다. 4G 통신에서는 주로 그라파이트 시트를 사용했지만 손실이 높기 때문에 대체가 필요하다. 업계에서는 보론 나이트라이드나 폴리머 기반 나노파이버 열전도율을 올리는 방법을 고민하고 있다.

송 연구위원은 5G 시대 소재 개발을 위해 '오픈 이노베이션'의 중요성을 강조했다. 그는 “시스템 측면에서 소재가 필요하다는 얘기가 나올 때 개발하면 이미 늦다”면서 “미리 인사이트를 가지고 개발할 수 있또록 많은 토론이 필요하고 시스템 측면에서는 필요한 요구사항을 공유해서 소재부품 개발자들이 미리 고민하고 준비할 수 있도록 해야한다”고 말했다.

정현정 배터리/부품 전문기자 iam@etnews.com