[더팩트ㅣ전주=김수홍 기자] 전북대학교 연구팀이 기존 상용 소재보다 두께를 약 3분의 1로 줄이면서도 대등한 전자파 차폐 성능을 갖는 나노섬유 복합소재를 개발했다.
전자기기의 소형화와 반도체 고집적화가 가속화되는 가운데 얇고 유연하면서도 높은 전자파 차폐 성능을 확보한 소재라는 점에서 차세대 전자파 차폐 소재로 활용 가능성이 기대된다.
전북대 중재적메카노바이오기술융합연구센터는 오진 박사과정생과 생체재료·메카노바이오로지 연구실 강경인 박사가 열경화성 에폭시 수지를 전기방사해 금속 도금이 가능한 나노섬유 멤브레인을 제작하고 전자파 차폐 성능을 입증했다고 8일 밝혔다.
최근 전자기기의 소형화와 반도체 트랜지스터의 고집적화가 빠르게 진행되면서 전자기파 간섭(EMI·Electromagnetic Interference)으로부터 전자기기를 보호하기 위한 차폐 소재의 중요성이 커지고 있다.
기존 고분자 기반 전자파 차폐 소재는 주로 열가소성 부직포에 금속을 도금하는 방식으로 제조된다. 그러나 소재의 두께와 밀도, 유연성, 제조 재현성 등에 한계가 있고, 열가소성 나노섬유의 경우 금속 코팅 과정에서 미세한 기공이나 섬유 두께 등 고유한 구조적 특성을 유지하기 어렵다는 문제가 있었다.
연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 기계적 강도와 내화학성, 내열성이 우수한 열경화성 에폭시 수지에 주목했다.
자체 개발한 전기방사 시스템을 활용해 에폭시 나노섬유 멤브레인을 제작한 뒤 외부 전원을 사용하지 않고 금속을 입히는 무전해도금 공정을 적용해 전자파 차폐 복합소재를 구현했다.
특히 열경화성 수지는 전기방사 과정에서 경화가 진행되고 점도가 변화하기 때문에 안정적으로 나노섬유를 제조하기 어렵다는 문제가 있었다.
연구팀은 에폭시 수지의 특성에 맞춰 전기방사 조건을 최적화하고, 안정적인 나노섬유 제조 조건을 확보했다. 이를 통해 균일한 나노섬유 멤브레인을 제작할 수 있음을 확인했다.
연구 결과 에폭시 나노섬유 멤브레인은 기존 상용 전자파 차폐 소재의 약 3분의 1 두께에서도 920~923MHz 대역에서 90dB의 전자파 차폐 성능을 나타냈다.
소재의 두께를 크게 줄이면서도 상용 소재와 대등한 수준의 차폐 성능을 확보한 것으로, 전자부품의 소형화와 고집적화에 필요한 초박형 차폐 소재로의 활용 가능성을 보여줬다는 게 연구팀의 설명이다.
연구팀은 앞으로 에폭시 나노섬유 멤브레인의 기계적·전기적 특성을 추가로 향상시키고 적용 분야를 확대할 계획이다.
전자파 차폐 분야뿐만 아니라 국방·우주 분야에서 활용되는 방사선 차폐막과 의료 현장에서 사용되는 납 방호복을 대체할 수 있는 소재로의 활용 가능성도 검토한다.
산업통상부 소재부품기술개발사업과 산업혁신기반구축사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구 성과는 첨단 소재 분야 국제학술지인 'Journal of Materials Chemistry A' 2026년 최신호에 온라인 게재됐다. 관련 기술은 특허 출원도 마쳐 향후 기술사업화를 위한 기반을 마련했다는 평가를 받고 있다.
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