유연 전자인쇄업계에 신개발품이 나왔다. 전북대학교는 유연인쇄전자전문대학원 김태욱 교수 연구팀이 초경량 전자파 차단 필름 개발에 성공한 것. 개발된 필름은 구리 나노시트가 사용된 만큼 매우 가볍고 대량생산이 가능하다는 점이 특징이다. 

또 가격까지 저렴해 차세대 이동통신과 전기자동차 등에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

전자파 차폐필름은 전자제품과 전기자동차를 사용할 때 발생되는 전자파로부터 전자기기의 구동회로와 인체를 보호하기 위해 사용되는 소재다. 

특히 5G용 이동통신과 전기모터, 배터리, 특히 자율주행 전기자동차의 상용화를 위해 반드시 필요한 핵심 소재 기술이기도 하다.

하지만 하이엔드(비슷한 기능을 가진 제품 중 가장 우수한 제품)급 차폐 소재의 경우 일본과 독일 등으로부터 수입에 의존하고 있는 게 현실이다.

이에 김태욱 연구팀은 우수한 성능과 경제성을 가진 전자파 차단 초경량 필름 개발에 착수했다. 연구에는 KIST 전북분원, 전남대, 서울대 연구팀도 함께 참여했다.

연구진의 오랜 연구 끝에 개발에 성공한 초경량 필름은 단결정 구리 나노시트를 이용해 제작됐다. 연구진은 ‘수열합성법’을 통해 2D 구리 나노시트를 성공적으로 대량 합성한 뒤 단결정 구리나노시트 용액을 스프레이로 뿌리는 방법으로 대면적(A4)의 전자파 차폐필름을 제작했다.

수열합성법은 물과 열을 이용해서 합성하는 방법을 말한다. 반응물을 물에 녹이고 열을 가해주는 방법으로 나노결정 합성에 많이 이용된다.

2D 구리 나노시트는 단결정구조를 가지며, 스프레이 공정을 통해 필름을 만들 경우, 각각의 2D 구리 나노시트가 겹겹이 쌓이는 적층구조가 만들어지게 된다. 

이렇게 만들어진 적층구조는 내부반사가 크게 높기 때문에 높은 전자파 차단 성능을 보유할 수 있다.

다양한 두께와 형태로 코팅

실제 일반적으로 사용되는 구리포일과 비교했을 때 동일한 두께에서 1000배 향상된 차폐성능을 보였다는 게 연구팀의 설명이다. 단결정 구리 특유의 내산화성과 나노시트로 인한 높은 유용성때문에 응용가능성이 크다는 점도 높은 평가를 받았다. 게다가 간단한 스프레이 공정을 통해 다양한 형태와 두께로 코딩이 가능해지면서 활용도도 높았다.

김태욱 교수는 “개발된 소재기술은 우리에게 익숙한 구리소재의 구조를 제어해 전자파 차폐 특성을 극대화한 기술로, 저가 생산이 가능하고 산업계에 이미 구축되어 있는 생산라인에 손쉬운 적용이 가능하다”며 “기존 전자파 차폐필름의 대체 및 향후 차세대 이동통신과 전기자동차 등의 전자기기에 널리 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편 연구 성과는 세계적인 학술지인 ACS Nano(1월 26일자 온라인판)에 게재됐다.