인하대, 한국재료연구원과 전자파 차단 탄소 소재 개발

인하대학교 화학공학과 양승재 교수팀이 전자파를 효과적으로 차단하고 리튬-황전지의 기능성 분리막 재료로 쓰일 수 있는 새로운 구조의 탄소 나노 소재를 개발했다고 27일 밝혔다. 이번 연구는 한국재료연구원 복합재료연구본부 김태훈 선임연구원팀과 함께 했다.

전자파 차폐 기술은 인체에 대한 전자파의 유해성 및 전자기기 오작동 가능성 때문에 최근 많은 연구가 이뤄지고 있다. 탄소 재료는 높은 전기전도성과 무게가 가벼운 특징이 있지만, 전자파 흡수 성능에 한계가 있다. 또 리튬-황전지는 낮은 가격으로 높은 에너지 밀도가 가능해 차세대 에너지 저장시스템으로 주목받지만, 사이클 안정성이 낮고 충·방전 속도가 떨어진다.

양 교수팀은 멜라민-니켈 배위결합물의 상전이 및 탄화 공정을 통해 니켈·질소를 도핑한 흑연 나노 큐브를 개발했다. 탄소 소재의 기본 단위인 중공 흑연 나노 큐브는 전자파의 내부 반사를 유도하고, 리튬-황전지의 활성 물질을 가둘 수 있는 거대 다공성 공간을 가진다.

특히 전기전도도 및 셔틀 반응을 개선 가능하고 흑연 나노 큐브에 부분적으로 잔류한 니켈 나노 입자를 통해 전자파 흡수 및 촉매 기능도 가능해진다. 연구팀은 이같은 구조적 장점들이 전자파 차폐 및 리튬-황전지 기능성 분리막 소재로써 사용할 가능성을 확인했다.

양 교수는 “간단한 합성방법으로 전자파 차폐와 리튬-황전지에서 뛰어난 성능을 보이는 새로운 탄소 나노 구조체를 합성했다”고 했다. 이어 “추가 실험을 통해 탄소기반의 전자파 차폐 필름과 리튬-황전지 분리막 상용화에 한걸음 더 다가가겠다”고 했다.

한편, 이번 연구팀의 개발 성과를 담은 논문은 세계적인 국제 학술지인 ‘어드밴스드 사이언스(Advanced Science)’에 담긴다.

이민우기자