국내 연구진이 배터리·반도체·센서 분야 신소재로 주목받는 '맥신(MXene)'을 정밀 제어해 초고주파 차폐와 고속 에너지 저장 성능을 세계적 수준으로 끌어올렸다.
한국연구재단은 권순용·최은미 울산과학기술원(UNIST) 교수 연구팀이 맥스(MAX) 전구체의 탄소 조성을 정밀 제어해 맥신 구조와 기능을 합성 단계에서 선택적으로 설계하는 데 성공했다고 21일 밝혔다.
최근 차세대 전자기기가 고주파 환경으로 빠르게 전환되면서 전자파 간섭으로 인한 오동작을 막는 초박막 차폐 기술의 필요성이 커지고 있다.
그러나 기존 금속계 차폐재는 높은 차폐성을 보유한 대신 무겁고 부식에 취약해 유연·경량·초박막화를 동시에 요구하는 차세대 전자기기에는 제약이 있었다. 이에 따라 높은 전도도와 용액공정 적합성을 갖는 맥신 계열 소재가 대안으로 주목받고 있다.
연구팀은 맥스 전구체의 탄소 조성을 정밀 제어하는 방법으로 맥신 구조와 기능을 선택적으로 구현했다. 탄소가 풍부한 조건에서는 전기전도도가 우수한 평면 나노시트 구조가 형성돼 100㎓ 초고주파 대역에서 탁월한 전자파 차폐 성능과 뛰어난 굽힘 내구성을 나타냈다.
반대로 탄소가 부족한 조건에서는 나노 스크롤 구조가 자발적으로 형성돼 이온 이동 통로가 확장됐으며, 이를 통해 고용량과 압도적인 수명 특성을 가진 고속 에너지 저장 성능을 확보했다.
연구팀은 이번 연구 성과를 통해 전구체 조성 조절만으로 차폐용 평면 시트와 에너지 저장용 스크롤 구조를 하나의 플랫폼에서 맞춤형으로 설계할 수 있음을 입증했다.
권순용 교수는 “초박막이면서도 100㎓ 대역에서 높은 차폐 성능과 굽힘 내구성을 함께 보여 차세대 6G·레이다 환경에 필요한 유연 차폐 소재 가능성을 확인했다”고 말했다.
이번 연구 성과는 어드밴스드 머티리얼즈에 18일 게재됐다.
이인희 기자 leeih@etnews.com
