종이보다 가벼운 전자파 흡수소재…6G·위성통신 잡음 줄인다

6G와 자율주행 레이더 전자파 잡음을 줄일 새로운 소재가 개발됐다. 게티이미지뱅크 제공 6세대(6G) 이동통신·위성통신·자율주행 레이더에 쓰이는 초고주파 전자파를 흡수하는 '종이보다 가벼운 소재'가 개발됐다. 두께는 0.5mm에 불과하지만 35~330GHz에 이르는 넓은 주파수 대역 전자파를 90% 이상 흡수할 수 있어 차세대 통신장비의 전자파 간섭을 줄이는 데 활용될 전망이다. 한국연구재단은 이호림 한국재료연구원 선임연구원·박병진 책임연구원 연구팀이 초광대역 밀리미터파 전자파를 흡수하는 '그래디언트 전자기소재'를 개발했다고 25일 밝혔다. 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 컴퍼지트&하이브리드 머티리얼즈'에 지난달 19일 온라인 게재됐다. 밀리미터파는 20~300GHz의 높은 주파수 특성의 전자파다. 4세대 이동통신(LTE)이나 초기 5세대(5G) 이동통신에 쓰이는 주파수 대역보다 높은 주파수 대역으로 대용량 데이터를 빠르게 전송할 수 있어 차세대 정보통신의 핵심 기술로 주목받는다. 전자파는 주파수가 높아질수록 통신기기나 부품 사이 전자파 간섭이 심해져 잡음(노이즈)이 발생한다. 전자파 잡음이 커지면 신호 품질이 떨어지거나 기기 오작동으로 이어질 수 있다. 기존 전자파 차폐 소재는 전자파를 막아내는 데는 효과적이지만 반사된 전자파가 다른 부품이나 통신기기에 다시 영향을 줄 수 있다. 전자파를 튕겨내지 않고 흡수해 제거하는 소재가 필요한 이유다. 문제는 전자파 흡수재들은 특정 주파수만 막거나 흡수대역을 넓히면 소재가 두꺼워진다는 점이다. 연구팀은 전자기적 특성이 한 방향으로 점진적으로 변하는 '그래디언트' 구조를 이용해 소재를 개발했다. 전도도가 서로 다른 수십 개의 나노섬유층을 겹겹이 쌓아 전자파가 소재 표면에서 반사되지 않고 자연스럽게 흡수되도록 설계했다. 공기와 맞닿는 윗부분은 전도도가 낮아 전자파가 반사되지 않고 흘러들어온다. 내부로 들어갈수록 전도도는 높아져 전파된 에너지가 서서히 흡수되며 사라진다.그래디언트 전자기소재 구현 개념도. 박병진 책임연구원 제공 연구팀은 새로운 구조를 이론 모델로 계산한 뒤 실제 소재로 구현했다. 개발된 소재는 두께 0.5mm, 밀도 0.23g/㎤로 얇고 가볍다. 검증 실험 결과 연구팀이 개발한 소재는 흡수 대상 전자파 파장의 6% 수준 두께만으로 150% 이상의 흡수대역폭을 구현했다. 흡수대역폭은 전자파를 90% 이상 흡수하는 주파수 폭을 뜻한다. 일반적인 흡수소재는 같은 두께 수준에서 40% 이상의 흡수대역폭을 확보하기 어려운 것으로 알려졌다. 연구팀은 실제 60GHz 자율주행 레이더 모듈 잡음을 깨끗하게 제거하는 시연을 완료했다고 밝혔다. 개발 소재는 얇고 가벼우며 유연한 나노섬유 구조를 기반으로 해 평면형 부품뿐 아니라 곡면 구조나 소형·경량 전자기기에도 적용할 수 있다. 5G·6G 통신기기, 기지국, 자율주행차 레이더 등에 활용 가능성이 제시됐다. 박병진 책임연구원은 “6G 위성통신과 자율주행 레이더 기술이 고도화될수록 기존의 좁은 대역만 막는 소재로는 기기 오작동을 막는 데 한계가 있다”며 “개발한 초광대역 흡수소재는 종잇장처럼 얇으면서도 초고주파 전 대역을 방어할 수 있어 차세대 모빌리티·고주파 센서·전자장비의 안전성을 높이는 핵심 소재가 될 것”이라고 말했다. <참고 자료> doi.org/10.1007/s42114-026-01853-0박병진 한국재료연구원 책임연구원, 이호림 선임연구원. 한국연구재단 제공