성질이 다른 탓에 그동안 각각 차단해야 했던 '우주 전자파'와 '중성자 방사선'을 한 번에 모두 막을 수 있는 차폐 소재가 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록)은 주용호 극한환경차폐소재연구센터 박사팀이 이같은 성과를 거뒀다고 19일 밝혔다.
연구팀은 머리카락보다 훨씬 얇은 초박막 필름 하나로 전자파, 중성자를 동시에 차단하면서 고무처럼 늘어나고 3D 프린팅까지 가능한 혁신 복합 차폐 소재를 세계 최초로 개발했다.
개발 소재는 나노튜브 두 종류를 결합했다. 전기가 잘 통하는 탄소나노튜브(CNT)는 전자파 흡수·반사 역할을, 붕소 성분이 풍부한 질화붕소나노튜브(BNNT)는 중성자 포획 역할을 맡는다.
이들 두 소재가 서로를 감싸는 '껍질 구조'를 형성, 단 하나 필름으로 두 위험 요소를 동시 차단할 수 있게 됐다. 머리카락보다 얇은 두께에서도 전자파 99.999%를 차단하고, 중성자 약 72%를 줄이는 성능을 구현했다.
더욱이 이 소재는 원래 길이의 2배 이상 늘어나도 성능이 유지되는 뛰어난 신축성을 가진다. 3D 프린터로 벌집 구조 등 다양한 형태로 제작할 수 있다. 벌집 구조는 동일 두께 평면 소재보다 차폐 성능이 최대 15%까지 향상되는 것으로 확인됐다. 또 영하 196도 극저온부터 250도 고온까지 견디는 내구성까지 확보해, 우주와 같은 극한 환경에서도 안정적으로 활용할 수 있다.
이번 연구는 산업 전반에 새로운 가능성을 제시한다. 인공위성·우주정거장·원자력 시설·암 치료 장비·웨어러블 방호 장비 등 다양한 분야에서 설계 단순화·경량화를 동시에 실현할 수 있게 됐다. 특히 3D 프린팅과 결합된 맞춤형 차폐 구조 설계는 향후 우주·에너지·의료 산업의 패러다임을 바꿀 핵심 기술이다.
주용호 박사는 “이번 소재는 테이프처럼 얇고 고무처럼 유연하면서도 전자파와 방사선을 동시에 차단하는 완전히 새로운 개념의 차폐 기술”이라며 “우주시대 실현에 필요한 초물성 소재 확보와 국산화 기반을 마련하는 데 의미가 있는 기술”이라고 밝혔다.
연구 성과는 어드밴스드 머터리얼즈 최신 호에 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
