조정호(왼쪽) 연세대 화공생명공학과 교수와 조새벽 성균관대 화학·고분자공학부 교수. [연세대 제공]

[헤럴드경제=채상우 기자] 연세대는 조정호 연세대 화공생명공학과 교수와 조새벽 성균관대 화학·고분자공학부 교수 연구팀이 2차원 나노 신소재 ‘맥신(MXene)’를 이용, 전자파 차폐용 범용성 잉크 분산제 개발에 성공했다고 3일 밝혔다. 맥신이 기존에 갖고 있던 성능·안정성·공정 한계를 동시에 극복한 것이다.

맥신은 특수한 나노구조로 인해 두께 대비 높은 전자파 차폐 성능을 가지고 있어 반도체, 전자, 통신. 건축, 군사기술 등 다양한 산업적 응용이 가능할 것으로 기대돼 왔다. 그러나 재료 표면이 가지는 친수성으로 인해 주로 수용액 혹은 극성용액 형태로만 제조할 수 있다는 한계가 있다. 기존 수용성 잉크의 낮은 산화 안정성, 프린팅된 소재의 낮은 기계적 안정성도 다양한 응용 분야 적용에 걸림돌로 지적돼 왔다.

본 연구에서는 이러한 한계를 동시에 극복하고자 분자구조가 미세하게 제어된 양극성 고분자 물질을 맥신의 표면에 촘촘하게 안착시키는 방법을 통해 용매의 종류와 무관하게 분산성을 확보할 수 있는 새로운 분산제를 개발했다.

‘폴리카복실레이트’ 기반의 이 분산제는 친수성과 소수성을 모두 가지고 있어 맥신의 표면과 강하게 상호작용함과 동시에 맥신 나노입자 사이의 상호작용은 약화시키는 이중적 특성을 부여할 수 있다. 이를 통해 기존에 사용할 수 없었던 무극성 용매에 맥신을 안정적으로 분산시키는 데 성공했다. 나아가 바닷물과 같은 가혹한 조건의 이온성 용매까지도 높은 분산성을 유지할 수 있는 것을 확인해 범용적인 잉크 제조 기술로서의 가능성을 확인했다.

조정호 교수는 “본 연구는 학계에 머물러 있던 ‘MXene’이라는 차세대 2차원 소재를 산업계로 그 분야를 확장할 수 있는 징검다리와 같은 역할을 할 기술로 기대된다”고 밝혔다.

한편 본 연구는 국토교통부가 주관하는 건설기술연구사업의 지원으로 진행됐으며, 세계적 학술지 ‘사이언스 어드밴시스(Science Advances)’ 지난달 30일자(현지시간)에 게재됐다.