연한울 광주과학기술원 교수 연구팀과 주영창 서울대학교 교수 연구팀이 공동으로 세계 최고 수준의 초박막 전자파 차폐 기술을 개발했다. 사진은 두 연구팀이 함께한 단체사진. <광주과학기술원 제공>

연한울 교수

광주과학기술원(GIST·지스트)과 서울대 연구팀이 머리카락 굵기의 100분의1 수준으로 얇으면서도 전자파를 100배 이상 막을 수 있는 초박막 전자파 차폐 기술을 개발했다.

30일 지스트에 따르면 연한울 지스트 신소재공학과 교수 연구팀과 주영창 서울대 교수, 김명기 고려대 교수, 이성수 카이스트 박사 연구진 등이 공동으로 수행한 이번 연구 결과는 세계 최고 과학저널 ‘네이처(Nature)’에 온라인 게재됐다.

연구팀은 금속과 맥신(MXene)을 결합한 새로운 이종접합 구조(heterojunction)를 통해 전자파 차폐막의 두께를 기존보다 10배 이상 얇은 1-2㎛ 수준으로 줄이면서도 100배 이상(20dB 이상) 높은 차폐 성능을 구현했다.

이는 전자파 차폐 소재의 오랜 난제였던 ‘두께-성능 딜레마’를 근본적으로 해결한 성과다.

새롭게 제안된 EXIM(Embedded-MXene-in-Metal) 구조는 금속층이 전자파를 가두고, 내부의 맥신층이 산란·흡수를 유도해 두께 2㎛ 미만에서도 기존 대비 100배 이상의 성능을 발휘했다.

또한 크롬-알루미늄 캐핑층(20nm)을 적용해 고온·고습 환경에서도 안정성을 확보했으며 85도·85% 습도 조건에서 48시간 이상 성능 저하 없이 유지됐다.

연구팀은 이 차폐막을 USB 3.0 플래시 드라이브 IC 칩과 플렉서블 쇼트키 다이오드 등에 적용해 전자파 간섭(EMI) 제거 효과를 입증했다.

그 결과 기존 알루미늄 호일(두께 16㎛)보다 훨씬 얇은 1-1.9㎛ 수준에서도 70-80dB의 초고성능 차폐 효과를 달성했다.

연한울 교수는 “이번 연구는 차세대 반도체 패키징, 스마트기기, 플렉서블 전자소자 등에서 요구되는 초경량·초고성능 전자파 차폐 기술의 돌파구를 마련했다”며 “산업 전반의 경량화와 고집적화에 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다. /박현진 기자

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