맥신 공동연구팀. 왼쪽부터 성균관대 투파일 하산 박사(제1저자), 전북대 이도연 연구원(제1저자), 성균관대 구종민 교수, 전북대 권한중 교수. [성균관대 제공]

[헤럴드경제=정주원 기자] 성균관대학교와 전북대학교 공동연구팀이 차세대 ‘꿈의 소재’로 불리는 맥신(MXene)의 성능을 높이는 연구에 성공했다.

20일 성균관대에 따르면 이 대학 신소재공학부 구종민 교수 연구팀은 전북대 권한중 교수팀(신소재공학부)과 함께 소재의 원자 단위에서 발생하는 결함을 제어하는 연구에 성공했다. 맥신 소재의 고질적 문제인 낮은 안정성 등의 문제를 해소하고 산업화로 나아가기 위한 결정적인 기반을 마련했다는 평가다.

맥신은 2011년 미국 드렉셀 대학교 연구진이 처음 발견한 나노 물질이다. 금속층과 탄소층이 겹겹이 쌓인 형태의 물질인데 전자파 차폐, 열 감지 회피(적외선 스텔스) 등의 성질이 있다. 이 때문에 배터리 등을 제조하기 위한 전자소자나 국방 분야에 두루 활용할 수 있는 ‘꿈의 신소재’로 주목받고 있다.

다만 제조 과정에서 공기 중에 노출되면 변질되거나 성능이 급감하는 결함이 발견됐다. 이를 극복하려는 목적에서 다양한 연구가 진행됐다. 성대-전북대 공동연구팀은 맥신을 만들기 전 단계인 전구체 물질부터 정밀하게 제어해 결함 발생을 최소화했다. 옷감의 실 조직을 처음부터 촘촘하게 짜서 구멍이 나지 않도록 한 것이다.

이런 방식으로 제작한 맥신은 전기전도도나 열전전도도가 기존보다 더 우수했다고 연구팀은 밝혔다. 특히 10마이크로미터(µm)라는 매우 얇은 두께에서도 스마트폰이나 통신 장비의 오작동을 막는 전자파 차폐 성능이 세계 최고 수준을 보였다. 더불어 아주 낮은 전압(1.5V)만 걸어도 영상 263도까지 순식간에 열이 발생하는 효율도 확인됐다.

구종민 교수는 “더불어 이번에 개발된 맥신은 제조 후 1년이 지나도 95% 이상의 성능을 유지하는 탁월한 안정성을 보였다”며 “앞으로 첨단 전자 기기, 에너지 소자, 적외선 위장이 필요한 국방 산업 등 다양한 분야에서 맥신의 실용화를 앞당길 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 성균관대 투파일 하산(Tufail Hassan) 박사와 전북대 이도연 연구원이 공동 제1저자로 참여했고 나노 분야의 세계적 권위지인 나노-마이크로 레터스(Nano-Micro Letters)에 게재됐다.