국내 연구팀이 우주 전자파와 방사선을 모두 방어할 수 있는 초박막·고성능 차폐 신소재를 개발했다. 전자파 99.999%와 중성자 72%를 차단할 수 있어 우주·원전·의료 산업 활용이 기대된다.
한국과학기술연구원(KIST)은 주용호 극한환경차폐소재연구센터 책임연구원팀이 두 종류의 나노튜브를 결합해 3차원(3D) 프린팅으로 복합 차폐 소재를 만드는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 연구결과는 지난달 4일(현지시간) 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 공개됐다.
인류의 우주 진출과 안전한 원자력 사용 등 첨단 산업에서는 전자파와 방사선으로부터 장비와 사람을 보호하는 차폐 소재가 필수적이다. 전자파는 전자장치에 전자기 간섭을 일으키고 중성자 방사선은 소자를 열화시켜 기능에 문제를 일으킨다.
그동안 전자파와 중성자 방사선을 막기 위해 서로 다른 소재를 활용해야 해 차폐 소재는 무게가 늘고 구조가 복잡해지는 단점이 있다. 중성자는 원자핵을 이루는 입자로 전하를 띠지 않아 투과력이 높다.
연구팀은 전기가 잘 통하는 탄소나노튜브(CNT)로 전자파를 흡수·반사하고 질화붕소나노튜브(BNNT)로 중성자를 포획하는 복합 소재를 개발했다. 두 소재가 서로를 감싸는 껍질 구조를 형성해 하나의 필름으로 두 가지 차폐 기능을 모두 확보했다.
개발된 소재는 머리카락보다 얇은 두께에서 전자파 99.999%, 중성자 방사선 약 72%를 줄였다. 원래 길이의 2배 이상 늘어나도 성능이 유지될 정도로 신축성도 뛰어나다. 영하 196℃ 극저온부터 250℃ 고온까지 안정적으로 활용될 수 있다.
3D 프린터 기반으로 다양한 형태나 대면적 코팅 구현에 유리하다. 벌집 구조로 만들 경우 같은 두께의 평면 소재보다 차폐 성능이 최대 15%까지 향상됐다.
연구팀은 "인공위성·우주정거장·원자력 시설·암 치료 장비·웨어러블 방호 장비 등 다양한 분야에서 설계 단순화와 경량화를 동시에 실현할 수 있게 됐다"고 설명했다.
주 책임연구원은 "테이프처럼 얇고 고무처럼 유연한 소재가 전자파와 방사선을 동시에 차단하는 완전히 새로운 개념의 차폐 기술"이라며 "우주 시대 실현에 필요한 초물성 소재 확보와 국산화 기반을 마련하는 데 의미가 있는 기술로 향후 구조 설계 최적화를 통해 성능을 더욱 높이고 실제 산업 현장 적용을 본격적으로 추진할 계획"이라고 밝혔다.
<참고 자료>
- doi.org/10.1002/adma.202513805