국내 연구진이 방사능에 견디는 플렉서블 복합소재 기반 센서를 개발해 원전 등 극한 환경에 적용되거나 무거운 납 보호목을 대체할 것으로 기대를 모으고 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 그래핀(Graphene), 맥신(MXene), 고분자수지(Ecoflex)를 조합한 복합소재를 만들고 이를 기반으로 내방사선 압력-온도 복합센서를 개발했다고 2일 밝혔다.

ETRI가 개발한 센서는 높은 에너지를 지닌 방사선에 노출돼도 물리적, 화학적으로 변화가 없으면서도 압력과 온도를 모두 측정할 수 있다.

연구진은 개발한 센서를 정읍에 위치한 한국원자력연구원 첨단방사선연구소에서 성능을 확인하며 그 우수성을 입증하는 데도 성공했다.

실험에서는 사람이 맞으면 치명적인 수준의 방사능 강도로 소재를 실험했다.

연구진은 무려 24시간 동안 코발트-60으로부터 감마선 20kGy를 조사했을 때도 소재에 변화나 이상이 없음을 확인했다.

개발된 센서는 유연한 필름 형태로 무게가 가볍고 넓은 면적과 다양한 형태로 제작할 수 있다.

덕분에 의복 형태로 만들어 원전이나 병원의 방사선 노출 구역 등에서 사용하는 무거운 납 보호복을 대체할 수 있을 것으로 기대된다.

물체를 감지하는 센서로도 활용할 수 있다.

연구진은 실험을 통해 무게에 따라 드는 힘의 차이, 딱딱한 정도에 따라 움켜쥐는 압력 차이, 액체의 온도 차이를 감지할 수 있을 정도로 센서 민감도가 높다는 것도 확인했다.

덕분에 의수는 물론, 사람이 들어가지 못할 정도로 방사선 노출이 심한 극한 환경에 투입돼 작업을 수행하는 로봇 등에 적용할 수 있다.

개발된 소재는 방사선 차단뿐 아니라 고주파수 전자기파 차폐 효과도 뛰어나 5G 통신용 전자장치나 자율주행자동차의 레이더 시스템, 항공우주산업 분야 등에서도 쓰임새가 높다.

가전제품이나 의료 및 국방 등 산업용 전자기기, 극한 환경에 사용되는 전자부품이나 센서, 스마트 전자기기에도 활용도가 클 것으로 예측된다.

연구진은 오랜 시간 축적해온 2차원 복합소재 관련 기술 노하우를 기반으로 센서를 개발할 수 있었다고 밝혔다.

특히, 적합한 소재를 제조해 조합하는 기술력을 바탕으로 본 성과를 내는데 주요했다고 말했다.

ETRI 나노전자원소자연구실 최춘기 박사는 “본 기술의 뛰어난 차폐 성능을 활용해 방사선이나 전자파 노출이 많은 환경에서 안전하면서도 편리한 작업이나 전자장치 작동을 쉽게 하는 데 큰 도움이 되기를 바란다”고 말했다.

본 연구는 산업통상자원부의 원자력연구개발사업 지원으로 수행됐다. 연구진이 개발한 기술은 국내 및 미국 특허 등록이 진행 중이다.

본 기술은 소재와 센서 업체 등에 바로 기술이전이 가능할 정도로 완성도가 높으며 연구진은 2년 내로 관련 제품 상용화가 가능하다고 보고 있다.