반사되지 않는 ‘나방 눈’ 모사한 전자기파 흡수체 개발

이차원 알루미늄 층상구조체를 이용한 전자기파 무반사 흡수체의 개략도설계된 무반사 흡수체 표면에 전자기파가 입사되는 경우, 다중내부반사 메커니즘에 의해 대부분의 에너지는 흡수되어 소멸됨.출처 : 연세대학교 신소재공학과 심우영 교수

국내 연구진이 소음을 막기 위해 스튜디오에 설치하는 흡음재와 비슷한 원리의 전자기파 흡수체를 개발했다.

한국연구재단은 심우영 연세대 신소재공학과 교수 연구팀이 층상구조로 이뤄진 이차원 알루미늄을 제작하고, 이를 이용해 ‘전자기파 무반사 흡수체’를 개발했다고 1일 밝혔다.

고성능 전자기기는 의도치 않게 주변기기에 전자기간섭을 유발할 수 있는 만큼 금속처럼 전기전도도가 높은 차폐재를 이용해 전자기파를 차단해야 한다. 다만, 금속은 차폐율이 높은 만큼 반사율도 높아 전자기파 재방사가 일어날 수 있다.

이에 연구팀은 리튬과 알루미늄으로 된 화합물을 이용해 이차원 알루미늄을 제작하고 이를 크기에 따라 정렬, 무수히 많은 계면을 가진 수 십 마이크로미터 두께 필름 형태의 무반사 흡수체를 설계했다.

흡수체 내 계면의 수가 증가할수록 반사율이 급격하게 감소함을 계산을 통해 규명한 데 따른 것이다. 이는 마치 나방 눈에 존재하는 돌기들이 굴절률 기울기를 갖는 다층구조로 거동해 빛 반사를 차단하는 것과 유사한 원리이다.

흡수체를 구성하는 알루미늄 나노플레이크(나노미터(nm) 두께의 알루미늄 박편) 표면 사이 공간에서 다중내부반사가 일어나 전자기파를 효율적으로 흡수할 수 있었다.

심 교수는 “주로 반사차폐 용도로 쓰이던 금속소재를 가공해 얇은 필름형태의 무반사 흡수체로 제안한 이번 연구결과가 기존 흡수체 시장에 새로운 화두를 던질 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다. 이번 연구성과는 나노과학 분야 국제학술지 ‘나노 레터스’에 게재됐다.