전자파와 중성자를 동시에 차단 가능한 3D프린팅 초박막 필름이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST)은 주용호 극한환경차폐소재연구센터 책임연구원이 고무처럼 늘어나고 3D 프린팅까지 가능한 혁신적인 복합 차폐 소재를 세계 최초로 개발했다고 19일 밝혔다.

연구 성과는 국제 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'( (IF 27.4)에 게재됐다.

이 복합소재는 두 종류의 나노튜브를 결합했다. 전기가 잘 통하는 탄소나노튜브(CNT)는 전자파를 흡수하고 반사하는 역할을, 붕소 성분이 풍부한 질화붕소나노튜브(BNNT)는 중성자를 효과적으로 포획하는 역할을 맡는다.

CNT는 탄소 원자로 이루어진 직경1~2nm(나노미터, 10억 분의1미터)의 원통형 소재로 본래 전기가 매우 잘 통해 전자파 차폐에 많이 활용된다. 또 BNNT는 붕소와 질소 원자로 이루어진 나노튜브다. 붕소가 중성자를 흡수하는 성질이 있어 방사선 차폐에 활용된다.

연구팀은 "두 소재가 서로를 감싸는 ‘껍질 구조’를 자연스럽게 형성하면서, 단 하나의 필름으로 두 가지 위험 요소를 동시에 차단할 수 있게 됐다"고 설명했다.

실험 결과 이 소재는 머리카락보다 얇은 두께에서도 전자파의 99.999%를 차단하고, 중성자의 약 72%를 줄이는 성능을 구현했다.

기술적 완성도는 원래 길이의 2배 이상 늘어나도 성능이 유지됐다. 또 3D 프린터로 벌집 구조 등 다양한 형태로 제작 가능하다. 벌집 구조로 제작하면, 같은 두께의 평면 소재보다 차폐 성능이 최대 15%까지 향상되는 것으로 확인됐다.

또한 영하 196도의 극저온부터 250도의 고온까지 견디는 내구성도 확보했다.

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주용호 책임연구원츤 "인공위성·우주정거장·원자력 시설·암 치료 장비·웨어러블 방호 장비 등 다양한 분야에서 설계 단순화와 경량화를 동시에 실현할 수 있을 것"이라고 말했다.

주 책임은 또 "향후 구조 설계 최적화를 통해 성능을 더 높이고, 실제 산업 현장 적용을 본격적으로 추진할 계획”이라고 밝혔다.