방사선에 포함된 위험한 빛줄기인 중성자선을 효율적으로 차단할 수 있는 복합재가 개발됐다.
UNIST(총장 이용훈)는 권순용 신소재공학과 교수팀이 가볍고 유연해 대면적에 사용할 수 있는 '맥신-탄화붕소 복합재 차폐막'을 개발했다고 9일 밝혔다.
이 차폐막은 수십 마이크로미터 두께로 기존 상용 차폐 물질 대비 1000배 이상 얇다. 페인트를 칠하듯 다양한 표면에 손쉽게 사용할 수 있다.
권 교수팀은 2차원 나노물질인 맥신(MXene)을 직접 합성하고, 맥신층 사이에 중성자를 흡수할 수 있는 탄화붕소를 잘게 쪼개 삽입해 유연 필름 형태의 복합재를 개발했다. 개발 복합재를 다양한 표면에 적용할 수 있는 페인팅 기술도 추가 개발했다.
개발 복합재는 내부 기포 구멍이 수십 나노미터로 치밀한 구조다. 기존 고분자 기반 복합재와 비교해 우수한 기계적 성질을 띤다. 열처리 등 추가 공정이 필요하지 않아 불순물 오염에서도 자유롭다.
나일론에 코팅해 실험한 결과, 2만번 이상의 굽힘에도 최대 98%까지 원형을 유지했다. 밀리그램 단위의 극소량을 사용해도 높은 중성자 차폐율(30mg 사용 시 40%)을 나타냈다.
권순용 교수는 “복잡한 장비 사용이나 추가 공정 없이, 원하는 두께와 면적으로 중성자를 차폐할 수 있는 새로운 복합재와 코팅 기술”이라고 말했다.
방사선에 포함된 중성자는 원자력 발전, 의료기기, 항공·우주산업 등에서 사용하는 필수 원소다. 하지만 유출되면 다른 원자들과 상호 작용해 전자기기 또는 생명체에 피해를 줄 수 있는 매우 위험한 입자이기도 하다.
이번 연구성과는 '네이처 커뮤니케이션스' 10월 31일자 온라인판에 실렸다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com