​KIST, 전자파 차단 신소재 ‘맥신’ 상용화 앞당길 제조기술 개발

송창범 기자입력 : 2019-12-22 15:16
‘전자파 괴담’을 없애줄 신소재가 개발돼 상용화될 전망이다.

한국과학기술연구원(KIST)은 물질구조제어연구센터 구종민 센터장 연구팀이 전자파 차폐 소재로 사용될 수 있는 전기전도성이 우수한 2차원 나노 신물질인 ‘맥신(MXene)’의 상용화를 앞당길 유기 잉크 제조기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

KIST 연구진이 개발한 맥신 소재는 우수한 전자파 차폐성능을 보여 차세대 전자파 차폐 소재 후보로서 두각을 나타냈다. 또한 전기전도성이 우수하면서 가볍고, 수용액을 이용한 가공성이 우수해 전기전도성이 요구되는 전자파 차폐 및 전극 패턴 소재로의 응용뿐만 아니라 이차전지나 축전지, 가스센서, 바이오센서 등 매우 다양한 응용이 가능하다.

하지만 이러한 장점에도 불구하고, 맥신은 수용액 속에서 물 분자 및 산소에 의해 쉽게 산화돼 그 본래의 전기전도도를 잃어버리게 되어 안정성이 좋지 않았다. 또한 친수성 표면을 가지는 맥신은 그 반대의 성질, 즉 물과 화합되지 않는 성질인 ‘소수성’을 가지는 고분자 재료 및 특성 재료들과의 친화도가 좋지 않아 다양한 소재와의 응용이 어려웠다.
 

맥신의 계면 축합 및 상 이동 동시 반응 모식도.[사진= KIST]


KIST 연구진은 이러한 문제점을 개선하기 위해 화학적 표면처리를 통해 2차원 맥신 입자가 소수성을 갖도록 하여 유기용매에 분산된 맥신 유기 잉크를 개발했다. 또한 이렇게 제조된 맥신 유기 잉크는 내부에 물 분자 및 산소가 적어 맥신이 쉽게 산화되지 않을 수 있었다.

개발된 맥신 유기 잉크를 활용하면 산화 불안전성을 극복해 기존 스프레이 코팅, 스핀 코팅, 잉크젯 프린트 등의 액상 공정에 대한 신뢰성을 확보할 수 있다. 또한 장기간 보관할 수 있도록 안정성이 보장된 맥신은 전자파 차폐, 전극 소재 등 다양한 분야에 적용할 수 있다.

구종민 KIST 센터장은 “세계 최초로 맥신(Ti3C2) 유기분산 잉크를 제시하고, 산화 안정성을 확보함으로써 맥신의 상용화 가능성을 높였다”며 “향후 맥신 잉크를 기반으로 물을 사용하지 않는 용액공정 및 양산화 공정을 구현할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이어 “장기적으로는 차세대 전자파 차폐 및 전자소자 응용 연구를 촉진하는 계기를 마련하게 될 것”이라고 강조했다.
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