생기원, 40만 번 접어도 차폐 성능 유지하는 필름 개발

0.1㎜ 두께로 전자파 에너지 10만분의 1로 줄여

저가 소재 활용…대량생산 적용 가능성 확인

한국생산기술연구원은 9일 녹색순환연구부문 홍성우 수석연구원 연구팀이 한양대학교 화학공학과 고민재 교수 연구팀과 공동으로 저비용 고성능 그래핀 전자파 차폐 필름을 개발했다. ⓒ한국생산기술연구원

40만 번 이상 접어도 전자파 차폐 성능의 99.4%를 유지하는 초박형 필름이 개발됐다.

한국생산기술연구원(생기원)은 9일 녹색순환연구부문 홍성우 수석연구원 연구팀이 한양대학교 화학공학과 고민재 교수 연구팀과 공동으로 저비용 고성능 그래핀 전자파 차폐 필름을 개발했다.

그래핀은 가볍고 전기 전도성이 뛰어나 전자파 차폐 소재로 주목받고 있다. 다만 서로 뭉치는 특성 때문에 성능이 떨어져 고가의 특수 분산제나 화학 처리가 필요했다.

연구팀은 시중에서 판매되는 저렴한 물질로 그래핀의 뭉침 현상을 방지하는 기술을 확보했다. 대표적인 물질인 트리에틸아민을 사용한 그래핀 용액은 6개월이 지나도 눈에 띄는 침전이 발생하지 않았다.

이를 바탕으로 그래핀에 유연 플라스틱과 식물 유래 셀룰로오스 나노섬유, 탄소나노튜브를 결합해 필름을 제작했다. 각 소재가 유연성과 결속력, 전기 전도성을 높이는 역할을 맡는다.

개발된 필름은 두께가 약 0.1㎜에 불과하지만 전자파 에너지를 10만분의 1 수준으로 줄이는 차폐 성능을 보였다.

특히 반지름 3㎜로 구부리는 시험을 40만 회 반복한 뒤에도 초기 차폐 성능의 99.4%, 전기 전도도의 97.9%를 유지했다. 외형적 손상도 관찰되지 않았다.

고온·고습과 인공 땀, 급격한 온도 변화 시험에서도 초기 전기 전도도의 92.5%, 전자파 차폐 성능의 94.7% 이상을 유지했다.

이번 기술은 물을 사용하는 공정과 시판 소재를 활용해 기존 필름·코팅 생산설비에도 적용할 수 있다. 폴더블 디스플레이와 미래 모빌리티, 의료기기 등 다양한 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 컴포지츠 앤드 하이브리드 머티리얼즈(Advanced Composites and Hybrid Materials)’에 게재됐다.

홍성우 생기원 수석연구원은 “비싼 첨가제 없이도 시판 물질을 활용해 그래핀의 분산 성능을 극대화하는 해법을 찾았다”며 “차세대 전자기기 시장에서 핵심 소재로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.