성균관대-전북대, 전구체 정밀 제어로 '맥신' 상용화 앞당겨

[서울=뉴시스]박시은 인턴 기자 = 성균관대학교는 신소재공학부 구종민 교수 연구팀이 전북대 권한중 교수 연구팀과의 공동연구로 소재의 원자 수준에서 발생하는 결함을 정밀하게 조절해, 차세대 신소재인 '맥신(MXene)'의 성능을 대폭 높이는 데 성공했다고 20일 밝혔다.

맥신(MXene)은 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 2차원 나노 물질로, 전기 전도성이 뛰어나 '꿈의 신소재'로 불린다. 다만 지금까지는 제조 과정에서 원자 배열에 미세한 구멍이나 산소가 불필요하게 달라붙는 등의 결함이 생겨, 성능이 금방 저하되거나 공기 중에서 쉽게 변질되는 단점이 있었다.

연구팀은 맥신을 만들기 전 단계인 '전구체' 물질부터 정밀하게 제어해 이러한 결함을 최소화했다. '전구체 기반 결함 공학'이라는 새로운 전략을 통해 ▲맥신의 전자파 차폐 ▲열 발생(줄 열) ▲열 감지 회피(적외선 스텔스) 성능을 대폭 높인 것이다.

그 결과, 매우 얇은 10㎛(마이크로미터) 두께에서도 스마트폰이나 통신 장비의 오작동을 막는 '전자파 차폐' 성능이 90.5㏈(데시벨)에 달하는 세계 최고 수준의 결과를 보였다. 또한 낮은 전압(1.5V)만 걸어도 263°C까지 순식간에 열이 발생하는 우수한 효율을 보였으며, 주변 온도보다 복사 온도를 낮춰 적외선 카메라에 포착되지 않게 하는 '열 감지 회피(스텔스)' 성능도 구현했다.

특히 기존 맥신은 물에 분산하면 산화 현상으로 인해 시간에 따라 성능이 급격히 떨어졌지만, 이번에 개발된 맥신은 1년이 지나도 95% 이상의 성능을 유지하며 산화안정성 및 내구성을 입증했다.

구 교수는 "앞으로 첨단 전자 기기나 적외선 위장이 필요한 국방 산업 등 다양한 분야에서 맥신의 상용화를 앞당길 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구에는 성균관대 투파일 하산(Tufail Hassan) 박사와 전북대 이도연 연구원이 공동 제1저자로 참여했으며, 나노 분야의 국제 학술지 '나노-마이크로 레터스(Nano-Micro Letters)'에 게재됐다.


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