[오피니언뉴스=김상혁 기자] 군용, 산업용, 일상용 등 모든 영역에서의 전자·통신 장치가 점점 고도화·고집적화 되어가고 있습니다. 문제는 굉장히 예민해진 만큼 아주 작은 전자파 간섭에도 오류를 일으킬 수 있다는 것이죠. 때문에 가벼우면서도 고흡수 특성의 전자파차폐·흡수 소재 개발 필요성이 커지고 있습니다. 

◆ 전자파 차폐·흡수 능력 크게 늘린 소재, EMP 공격 방어까지?

이런 가운데 국제 공동 연구진이 신개념 나노소재를 개발해 전자파 흡수 및 차단 수준을 한층 끌어올렸습니다. 특히 EMP 공격을 막는 방어벽의 성능을 끌어올리고 스텔스를 감지하는 능력을 향상시키는 등 국방력 강화에 도움이 될 것으로 보입니다.

한국과학기술연구원(KIST)은 구종민 물질구조제어센터장이 고려대 KU-KIST 융합대학원 김명기 교수, 미국 드렉셀대 유리 고고치 교수팀과 함께 기존 전자기파 간섭문제를 획기적으로 개선할 수 있는 'Ti₃CN 맥신' 전자파 흡수 소재를 개발했다고 밝혔습니다.

전통적 전자파 차폐 기술은 전기 전도성이 큰 금속 소재를 사용하는 것이 일반적입니다. 하지만 금속은 무겁고 비쌉니다. 표면이 고르지 못해 코팅도 어렵습니다. 특히 전기 전도성이 클 수록 전자파 반사도 강해져 전자기파로 인한 2차 피해 가능성도 있습니다.

연구진이 개발한 이번 소재는 지난 2016년 구 센터장 연구팀이 개발한 Ti₃C₂ 맥신'의 개량형입니다. 당시 'Ti₃C₂ 맥신'은 금속보다 가볍고 저렴하면서 유연인쇄 공정이 가능한 2차원(2D) 나노 세라믹 소재로 40㎛(100만분의 1ｍ) 두께까지 갖춰 각광을 받았습니다. 하지만 전자파를 흡수하지 못해 반사되는 문제까지는 해결하지는 못했는데요.

새로 개발한 'Ti₃CN 맥신'은 전자파 흡수 특성을 극대화했습니다. 열처리를 통해 작은 구멍이 뚫린 구조로 변경됐고, 이렇게 형성된 메타구조는 전자파 흡수 특성이 강해집니다. 그 결과 두깨는 같으면서도 116dB의 전자파 차폐 성능을 갖추게 됐습니다.

이는 전체 전자파의 10억분의 1에서 1000억분의 1 정도만 남기고 모두 차단하는 수준으로 귀금속 이상의 성능이라고 합니다.

대량 생산 인프라가 갖춰지면 비싼 귀금속 차폐 소재를 사용하지 않아도 되기 때문에 생산 비용을 획기적으로 낮출 수 있을 것으로 기대를 모으고 있습니다.

◆ 수소차 연료전지의 새로운 촉매, 내구도 175배↑

수소차 보급을 위해서는 연료전지 촉매로 사용되는 백금이 가진 문제를 해결해야 합니다. 수소를 생산하는 전기화학 반응을 위해 촉매로 백금이 사용되는데 비싼 귀금속이라 가격 경쟁력이 약합니다.

특히 음극 역전압 현상도 문제인데요. 물이 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르듯, 전기 역시 전압이 높은 양극에서 낮은 음극으로 이동해야합니다. 그런데 백금 촉매 기능이 약화되면 음극 전압이 더 높아지고, 전류가 역류합니다. 이는 연료전지 고장의 주요 원인이기도 한데요.

이런 상황에서 국내 연구진이 백금과 성능이 비슷하면서도 이런 문제를 해결할 수 있는 새로운 촉매를 개발했다고 합니다.

박찬호 광주과학기술원(GIST) 융합기술학제학부 교수 연구팀은 산성 조건에서 백금과 유사한 활성을 갖는 다기능성 비(非)백금계 촉매를 개발했다고 밝혔습니다. 음극의 내구성을 크게 향상시켜 향후 백금을 대체할 수 있을 것으로 기대를 모읍니다.

연구팀은 백금 대신 이리듐-루테늄 합금을 이용, 비율을 최적화해 수소 산화 반응과 산소 발생 반응에서 모두 우수한 촉매를 개발했습니다. 음극 역전압 현상에서도 연료전지 부식을 억제해 내구도가 백금 촉매 연료전지보다 175배 높다고 합니다. 음극 역전압 현상이 생겨도 버틸 수 있는 시간이 10분에서 7시간으로 늘어났다고 합니다.

박찬호 교수는"향후 이리듐-루테늄 촉매의 산화 문제에 대한 해결책을 고민하여 내구성이 높게 요구되는 수소 전기 상용차에 적용될 수 있기를 기대한다"고 말했습니다.

◆ 콧물 검사로 치매 미리 알아낸다

사람이 걸릴 수 있는 질환들 중 어느 것 하나 안타깝지 않은 것들이 없겠지만, 인생의 기억과 감정을 깡그리 지워버리는 치매는 그 중에서도 가장 슬픈 병이 아닐까합니다. 어느날 갑자기 가족 중 한명이 치매에 걸리게 되면 다른 식구들은 패닉 상태에 빠지게 되는데요.

이런 가운데 국내 연구진이 치매에 걸리기 전에 먼저 진단할 수 있는 방법을 개발했다고 합니다. 치매 치료와 관리에는 '골든타임'이 대단히 중요한데, 가족들 입장에서는 미리 준비할 수 있어서 다행입니다.

DGIST(대구경북과학기술원)은 문제일 뇌·인지과학전공 교수 연구팀이 치매 환자의 콧물에서 특정 단백질이 증가하는 것을 발견, 이를 통해 치매 환자를 조기 선별할 수 있는 기술 기반을 마련했다고 밝혔습니다.

연구팀에 따르면 치매 환자의 콧물에서 알츠하이머성 치매의 핵심 지표인 단백질 '아밀로이드-베타'의 응집체 발현량이 증가합니다. 

치매 초기에는 후각 기능에 이상이 나타납니다. 연구팀은 여기에 착안해 환자의 콧물 시료를 통해 '아밀로이드-베타' 응집체 검출에 성공했습니다. 그리고 정상군, 인지저하 경증, 중증군 환자 그룹 사이에서 '아밀로이드-베타' 응집체 발현량에 유의한 차이가 나타나는 것을 확인했습니다.

그리고 연구팀은 이를 증명하기 위해 지난 3년 간 특정 그룹을 반복 관찰했다. 그 결과 '아밀로이드-베타' 단백질이 더 많이 나타난 환자들이 그렇지 않은 환자에 비해 3년 이내 인지 능력이 더욱 약화됐음을 알게 됐습니다.

문제일 교수는 "많은 시람이 치매 초기관리에 필요한 골든타임을 놓친다"며 "이번 연구 성과를 활용해 조기선별키트를 개발 중이며, 이를 통해 저렴한 비용으로 조기 검사를 받게 되어 환자와 보호자들에게 희망을 주고 국가적으로도 사회적 비용을 절감하길 기대한다"고 말했습니다.

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