영상요약
4차 산업혁명의 가속화로 데이터 전송 속도가 급격히 빨라지면서 GHz 단위의 고주파 전자기파 활용이 필수적인 시대가 되었습니다. 특히 머지않아 사용될 180GHz 수준의 밀리미터파는 기존의 상용 소재로는 제어하거나 흡수하기 어려운 영역대입니다. 고주파 전자기파에 노출된 자성체가 특정 주파수를 흡수하는 강자기 공명 현상을 활용하려면 매우 높은 보자력을 가진 소재가 필요합니다. 하지만 현재 널리 쓰이는 소재들은 이러한 초고주파 대역의 에너지를 효과적으로 처리하는 데 한계가 있어, 차세대 통신 환경을 뒷받침할 혁신적인 자성 소재의 개발이 그 어느 때보다 시급한 상황입니다.
전송된 밀리미터파는 코팅제를 지나면서 입실론 산화철 입자의 자기 모멘트 세차 운동으로 전환되며, 이 과정에서 대부분의 에너지를 흡수합니다.
한국재료연구원 방경겸 박사팀은 희토류 자석 수준의 초고보자력을 지닌 입실론 산화철의 대량 생산 공법을 개발하는 데 성공했습니다. 입실론 산화철은 독특한 결정 구조 덕분에 강력한 자력과 열 안정성을 동시에 갖추고 있으며, 금속성 소재와 달리 와전류 발생이 없어 전자기파 흡수 소재로 최적의 물성을 지닙니다. 연구팀은 복잡했던 기존 공정 대신 분무 건조법이라는 직관적인 방식을 도입했습니다. 철과 규소 전구체를 미세하게 분무하여 건조한 뒤 열처리하는 과정을 통해 나노 스케일의 입실론 구조를 안정적으로 형성했으며, 이를 통해 제조 연속성을 확보하고 생산 단가를 획기적으로 낮출 수 있는 기반을 마련했습니다.
이번에 개발된 기술은 입실론 산화철의 성분을 미세하게 조절하여 30~180GHz 사이의 특정 주파수만을 선택적으로 흡수할 수 있는 유연성을 제공합니다. 미세 분말 형태로 제작된 소재는 페인트나 코팅제, 혹은 필름 형태로 가공되어 전기차, 로봇, 드론 등 초고속 통신이 필요한 다양한 첨단 기기에 폭넓게 적용될 수 있습니다. 특히 값싼 철을 주원료로 사용하기에 최근 문제가 되는 희토류 수급 불균형과 가격 상승 문제에 대응할 수 있는 강력한 대안이 될 것입니다. 이는 국내 소재 산업의 자립도를 높이는 동시에 글로벌 시장에서 우리 기술의 경쟁력을 공고히 하는 중요한 전환점이 될 것으로 기대됩니다.