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세상에서 가장 가벼운 전자기 차폐막


(A sample of the electromagnetic shielding material made by Empa – a composite of cellulose nanofibres and silver nanowires. Credit: Empa)


 모터 같은 전동 기기나 전자 기기에서 나오는 전자기파는 주변 전자 기기에 간섭이나 오작동을 일으킬 수 있어 이를 차단할 수 있는 차폐 장치가 필요한 경우가 있습니다. 다행히 만들기는 어렵지 않습니다, 전자기파를 흡수하는 금속판을 이용하면 대부분의 전자기파를 규정 이내로 조절할 수 있습니다. 문제는 금속 소재가 너무 무겁다는 것입니다. 무게에 민감한 항공기나 전기 자동차, 기타 휴대용 기기를 위해서는 더 가벼운 전자기 차폐 소재가 필요합니다. 


 스위스 연방 재료시험 연구소 (Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology, EMPA)의 연구팀은 대부분 공기로 되어 있어 가벼우면서도 전자기파를 효과적으로 흡수할 수 있는 에어로겔 (Aerogel) 소재를 개발했습니다. 연구팀이 개발한 에어로겔 소재는 셀롤로스 나노섬유 (cellulose nanofibres)를 기초 소재로 개발되었습니다. 셀룰로스는 나무의 주 성분이며 쉽게 구할 수 있는 생체 소재이면서도 여러 가지 형태로 가공이 가능합니다. 하지만 셀롤로스 나노섬유 자체는 전자기파를 흡수하는 능력이 거의 없습니다. 


 연구팀은 전자기파 흡수 능력을 부여하기 위해 여기에 은 나노와이어 (silver nanowires) 소재를 추가했습니다. 대부분 공기로 차 있는 에어로겔에 은 나노와이어를 추가한 덕분에 뛰어난 전자기파 흡수 능력을 지니면서도 무게는 1 입방센티미터 당 1.7mg에 불과합니다. 그러면서도 차폐 효과는 40dB에 달하며 흡수가 가능한 주파수도 8-12GHz로 매우 넓다고 합니다. 더구나 이 소재는 매우 부드럽고 쉽게 구부릴 수 있어 금속 소재보다 훨씬 다양한 형태로 응용이 가능합니다. 


 물론 항상 그렇듯이 상용화 가능성은 더 검증이 필요한 부분이지만, 극도로 가벼우면서도 여러 가지 유용한 특징을 지닌 에어로겔 소재의 가능성을 보여준 연구라고 생각합니다. 


 참고 


Zhihui Zeng et al. Ultralight, Flexible, and Biomimetic Nanocellulose/Silver Nanowire Aerogels for Electromagnetic Interference Shielding, ACS Nano (2020). DOI: 10.1021/acsnano.9b07452


Zhihui Zeng et al. Nanocellulose‐MXene Biomimetic Aerogels with Orientation‐Tunable Electromagnetic Interference Shielding Performance, Advanced Science (2020). DOI: 10.1002/advs.202000979

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