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연구성과 | 한국재료연구원, 5G 전자파 저반사·고흡수 소재 세계 최초 개발

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작성일22-03-08 08:35 조회702회

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전자파 흡수 차폐 기술로 자율주행차 신뢰성 높인다!

한국재료연구원, 5G 전자파 저반사·고흡수 소재 세계 최초 개발


□ 과학기술정보통신부 산하 정부출연연구기관인 한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환) 기능복합재료연구실 이상복, 박병진 박사 연구팀이 5G통신용 전자파를 반사하지 않고, 90% 이상 흡수하는 극박의 복합소재 필름을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다. 본 기술은 5G통신의 높은 기가헤르츠(GHz) 주파수 사용 환경에서도 2차 간섭 문제 해결이 용이한 점에 의미가 있다.


□ 전자부품에서 발생하는 전자파 노이즈는 다른 전자부품에 간섭을 일으켜 성능 저하를 발생시키기 때문에, 차폐 소재를 이용해 이를 막게 된다. 기존 반사 차폐 소재는 금속, 탄소 등 고전도성의 소재로 전자파를 90% 이상 반사하는 방식으로 차폐해, 실제 흡수율은 채 10%에 이르지 못한다. 5G통신은 기존 3G/4G의 주파수보다 10배 이상 높은 약 26기가헤르츠(GHz) 이상의 주파수가 사용되는데, 통신 주파수의 상향에 따른 2차 간섭 문제로 전자파를 흡수 및 제거할 수 있는 흡수 차폐 소재를 요구한다.


□ 본 연구팀은 5G통신 주파수에서 우수한 흡수성능을 보이는 자성소재와 고분자를 혼합한 복합소재 필름에 전도성 섬유를 그리드(Grid) 형태로 재봉해 흡수 차폐 소재를 제조했다. 이를 통해 반사율은 1% 이하면서도 흡수율이 90% 이상인 전자파 흡수 차폐 소재를 개발했다. 또한, 개발한 소재는 얇고 유연한 특징을 가져, 연구팀이 이를 10회 이상 구기거나 접었다 폈을 때 성능의 저하가 없음을 확인했다.


□ 전자파 흡수 차폐 소재기술은 5G/6G통신이 활용되는 스마트폰, 기지국(스몰셀), 자율주행차 레이더, 저궤도 통신위성 안테나 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 특히 5G/6G 대역의 흡수 차폐 소재는 고차원의 물성 설계기술이 요구되는 신소재로, 이의 상용화에 성공한 회사는 세계적으로도 미국, 독일, 일본 등 2~3곳에 불과하다. 본 기술개발을 통해 국산화에 의한 향후 수입대체 효과는 물론, 해외로의 수출도 가능할 것으로 전망된다.


□ 연구책임자인 이상복 책임연구원은 “이번 연구를 통해 개발된 소재는 전도성 그리드를 활용해 전자파의 반사 없이 전자파 대부분을 흡수하는 극박의 소재 개념을 새로이 제시한 것에 그 의미가 크다.”라며, “본 기술이 스마트폰과 같은 무선통신기기뿐만 아니라 자율주행차 레이더 등에 적용될 경우, 향후 자율주행의 신뢰성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.”라고 말했다.


□ 본 연구성과는 과학기술정보통신부의 지원을 받아, 한국재료연구원 주요사업 ‘자성소재 기반 극고주파 흡수 의사메타물질 기술 개발 과제’와 국가핵심소재연구단(특화형) 사업 ‘밀리미터파 흡수/차폐/방열 특성맞춤형 복합소재 원천기술 개발 과제’를 통해 수행됐다. 또한, 이번 연구결과는 영국 왕립화학회에서 발행하는 재료과학 분야 저명학술지인 ‘재료화학저널 A(Journal of Materials Chemistry A)’에 지난 2월 28일자로 게재됐다.


□ 한편, 연구팀은 다수의 기업과 흡수 차폐 소재 양산화 기술에 대한 기술이전을 논의하고 있으며, 개발 소재의 자율주행차용 레이더 적용 방안에 관해 추가 연구를 진행 중이다. 

사진파일_한국재료연구원 연구팀이 개발한 5G 전자파 흡수차폐소재 필름사진파일_개발한 5G 전자파 흡수차폐소재 필름을 접거나 구겼다 펴더라도 성능이 유지되는 것을 보여주는 사진과 성능 그래프사진파일_재료화학저널 A(Journal of Materials Chemistry A)에 게재된 논문 이미지