차세대 전자소자 핵심 소재로 꼽히는 ‘맥신(MXene)’의 성능을 국내 연구진이 크게 끌어올렸다.
전북대학교와 성균관대학교 공동 연구팀이 기존 약점이던 내구성과 성능 저하 문제를 동시에 해결하면서, 실용화 가능성까지 한층 높였다는 평가다.
맥신은 금속과 탄소가 층층이 쌓인 아주 얇은 나노 소재로, 전기가 잘 통하는 특성 때문에 스마트폰이나 통신장비, 방산 분야 등 다양한 활용 가능성을 지닌 물질이다.
하지만 그동안은 제작 과정에서 생기는 미세한 구멍이나 산소 결합 등으로 인해 성능이 빠르게 떨어지고 쉽게 변질되는 한계가 있었다.
연구팀은 이 문제를 만드는 단계에서부터 해결하는 방식을 택했다. 맥신을 만들기 전 단계인 ‘전구체’ 물질을 정밀하게 제어해, 처음부터 결함이 생기지 않도록 설계한 것이다. 완성된 소재를 보완하는 것이 아니라, 애초에 결함을 줄이는 접근이다.
이렇게 개발된 맥신은 성능이 크게 향상됐다. 머리카락보다 훨씬 얇은 10마이크로미터(µm) 두께에서도 전자파를 강력하게 차단하는 성능을 보였고, 낮은 전압만으로도 빠르게 높은 온도를 만들어내는 열 제어 특성도 확인됐다.
여기에 더해 적외선 카메라에 잘 포착되지 않도록 열을 조절하는 ‘적외선 회피(스텔스)’ 기능까지 구현됐다. 전자기기 보호는 물론, 국방 분야까지 활용 가능성을 넓힌 성과로 평가된다.
특히 안정성 측면에서도 의미 있는 개선이 이뤄졌다. 기존 맥신은 시간이 지나면 성능이 급격히 떨어지는 문제가 있었지만, 이번에 개발된 소재는 1년이 지나도 초기 성능의 95% 이상을 유지하는 것으로 나타났다.
연구팀은 이번 성과가 맥신의 고질적인 약점을 해결했다는 점에서 의미가 크다고 보고 있다. 단순한 성능 개선을 넘어 실제 산업 적용 가능성을 높였다는 점에서다.
구종민 성균관대 교수는 “소재의 작은 결함이 전체 성능과 수명을 좌우한다는 점을 확인한 연구”라며 “향후 전자기기와 에너지, 국방 분야 등 다양한 영역에서 활용될 것으로 기대된다”고 말했다.
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