머리카락보다 얇은 '보호막'으로 우주 전자파·방사선 동시에 막는다

[이데일리 강민구 기자] 한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 머리카락보다 얇은 ‘만능 보호막’으로 우주 전자파와 방사선을 동시에 막는 신소재를 개발할 가능성을 제시했다.

KIST는 주용호 극한환경차폐소재연구센터 박사 연구팀이 초박막 필름으로 전자파와 중성자를 동시에 차단하면서 고무처럼 늘어나고 3D 프린팅까지 가능한 복합 차폐 소재를 개발했다고 19일 밝혔다.

주용호 KIST 박사.(사진=KIST)

연구팀은 두 종류의 나노튜브를 결합해 소재를 구현했다. 전기가 잘 통하는 탄소나노튜브(CNT)는 전자파를 흡수하고 반사하는 역할을, 붕소 성분이 풍부한 질화붕소나노튜브(BNNT)는 중성자를 효과적으로 포획하는 역할을 맡는다.

두 소재가 서로를 감싸는 ‘껍질 구조’를 자연스럽게 형성하면서 하나의 필름으로 두 가지 위험 요소를 동시에 차단할 수 있게 됐다. 그 결과, 머리카락보다 얇은 두께에서도 전자파의 99.999%를 차단하고, 중성자의 약 72%를 줄이는 성능을 구현했다.

특히 이 소재는 원래 길이의 2배 이상 늘어나도 성능이 유지되는 신축성이 있고, 3D 프린터로 벌집 구조 등 다양한 형태로 제작할 수 있는 것으로 조사됐다. 벌집 구조의 경우 동일 두께의 평면 소재보다 차폐 성능이 최대 15%까지 향상되는 것으로 나타났다. 영하 196도의 극저온부터 250도의 고온까지 견디는 내구성도 확보해 우주와 같은 극한 환경에서도 안정적으로 활용할 수 있다.

연구팀은 하나의 소재로 전자파와 방사선을 동시에 차단할 수 있게 되면서 향후 인공위성·우주정거장·원자력 시설·암 치료 장비·웨어러블 방호 장비 등 다양한 분야에서 설계 단순화와 경량화를 실현할 수 있으리라고 기대했다.

주용호 KIST 박사는 “테이프처럼 얇고 고무처럼 유연하면서도 전자파와 방사선을 동시에 차단하는 완전히 새로운 개념의 차폐 기술”이라며 “우주시대 실현에 필요한 초물성 소재 확보와 국산화 기반을 마련하는 데 의미가 있는 기술로 구조 설계 최적화를 통해 성능을 높이고, 실제 산업 현장 적용을 추진할 계획”이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘Advanced Materials’ 최신 호에 게재됐다.

극한 환경에서도 유지되는 유연성과 이중 방사선 차폐 성능.(자료=KIST)