5G·6G 전자파 흡수소재 제조기술 세계 최초 개발

재료연구원 백연경·이정구 박사팀
무선·위성통신, 모빌리티 부품 활용

재료연구원 백연경·이정구 박사팀이 마이크로미터 크기 규모의 분말 제조공정으로 입실론 산화철 나노입자를 연속으로 만들었다. 재료연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국재료연구원(KIMS) 분말재료연구본부 자성재료연구실 백연경·이정구 박사팀이 5G·6G 대역의 초고주파 흡수소재인 입실론 산화철을 연속 제조하는 기술 개발에 성공했다. 극고주파(30~200GHz) 대역에서 흡수능력을 가진 입실론 산화철은 미래 통신부품 소재로 활용될 수 있다. 5G·6G 무선통신 및 저궤도 위성통신 부품, 스텔스, 레이더 센서 등에 사용할 수 있으며, 미래 모빌리티의 전장부품 분야에도 활용할 수 있다.

백연경 박사는 22일 "이번에 개발된 입실론 산화철은 광대역(30~200GHz)의 초고주파를 선택적으로 흡수할 수 있으며, 특히 상용화가 가능한 연속 제조공정을 세계 최초로 개발했다"고 말했다.

재료연구원 측은 밀리미터파 흡수가 가능한 자성 소재 기술을 양산해 제품에 적용하고 있는 회사는 현재 없으며, 5G 대역 흡수 차폐 소재는 미국, 일본, 독일 등 2~3곳에 불과하다고 설명했다.

이번에 개발한 기술은 향후 국산화에 의한 수입 대체 효과는 물론, 해외로의 수출도 가능할 것으로 전망된다. 연구진은 현재 다수의 기업과 산화철 흡수 소재의 양산화 기술에 대한 기술이전을 논의하고 있다고 말했다.

입실론 산화철은 네오디뮴(Nd) 자석과 동등한 수준의 고 보자력으로 밀리미터파 흡수능력을 가지고 있다. 6G 대역에 해당하는 초고주파를 흡수하는 자성소재는 산화철 소재가 거의 유일하다. 하지만 현재까지 이는 50나노미터 이하의 나노 크기 입자 형태로만 만들 수 있었다. 일본은 습식공정을 통해 순수 입실론 산화철을 제조했지만, 저수율 다단계 공정의 한계로 상용화는 어려운 상황이다.

연구진은 에어로졸 공정을 통해 저수율 제조 문제를 해결했다. 철과 규소 전구체 용액을 핫 챔버에 분무 건조 및 열처리해, 입실론 산화철 나노입자가 실리카 입자에 들어간 복합 분말을 제작하는 데 성공했다. 원료 용액을 연속 주입하고 분무 용액을 순간적으로 건조하면, 철 원료가 제로겔 입자에 갇힌다.

즉 마이크로미터 크기 규모의 분말 제조공정으로 입실론 산화철 나노입자를 연속으로 만드는게 가능해졌다.

백연경 박사는 "이 기술이 향후 밀리미터파를 사용하는 무선통신기기, 자율주행차 레이더 및 우주위성 통신용 흡수체 기술의 상용화를 앞당길 수 있게 될 것"이라고 전망했다.

연구진은 이번 연구 결과를 영국 왕립화학회에서 발행하는 재료과학 분야 저명학술지 '케미컬 커뮤니케이션즈(Chemical Communications)'에 지난 9월 22일 발표했다.

[e-mail] 김만기 기자