최근 다양한 소재산업에서 주목받는 '맥신' 나노소재 안정성을 획기적으로 높일 수 있는 범용 코팅기술이 국내에서 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 윤석진)은 김선준 전자파솔루션융합연구단·물질구조제어연구센터 선임연구원과 임성갑·정희태 한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 교수팀이 이같은 성과를 냈다고 2일 밝혔다.
맥신은 전이금속에 탄소나 질소를 결합해 만든 2차원 나노소재다. 높은 전기전도도와 용매 분산성이 공존해 전자장비, 에너지 저장 전극, 미래모빌리티, 군용 장비 등 다양한 소재산업에서 주목한다. 다만 표면 친수성 탓에 물과 접촉시 산화현상으로 우수한 기존 특성을 모두 잃어버린다.
더욱이 부품·소자·산업별 맥신 소재와 구조체 형상이 모두 달라, 소재 조성·형상에 상관없이 적용 가능한 범용적 안정성 향상 기술 개발이 필수다. 그리고 연구진이 이를 해결했다.
얇은 고분자막을 증착할 수 있는 '개시제 이용 화학기상증착법(iCVD)' 공정으로 맥신 구조 위에 물과 화합되지 않는 소수성 고분자 'p(PFDMA)' 막을 코팅해 물 분자의 맥신 표면층 도달을 어렵게 했다. iCVD를 이용한 세계최초 맥신 코팅 기술이다.
이 기술은 다양한 기판 위에 여러 입체 구조로 존재하는 맥신 구조물에 모두 적용이 가능하다.
코팅 맥신과 비코팅 대조군 실험 결과, 고온·고습 가혹 환경 장시간 노출시 코팅 맥신의 산화 억제를 확인했다. 가스 센서 적용시 기존 대비 10배 이상 성능, 장시간 성능 유지를 확인했다.
이 기술은 범용성이 높아 가스센서 외에 반도체, 촉매, 배터리 활용 맥신 구조에도 적용이 가능할 전망이다.
김선준 선임연구원은 “맥신 나노소재 연구는 기초연구단계에서 상용화 가능 단계로 넘어가는 지점”이라며 “이번 연구는 가장 중요한 선결과제인 산화안정성 문제를 극복했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.
한편 이번 연구는 ACS나노에 게재됐으며, 국가과학기술연구회(NST) 융합연구단 사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단 기초연구사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단 나노소재기술사업, 산업부 K-센서 기술개발 사업 지원으로 수행됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
