3분
- 탄소나노튜브와 2D MXene 결합한 신소재 개발… 열화상·야간투시경 차단 효과
- 강철 수준의 기계적 강도 보유… 전자기파 차단율 99.99% 기록
- 전투기·드론부터 차세대 통신 및 스마트 기기 방열·차폐까지 활용 기대

열화상 카메라·스텔스 다잡았다… 머리카락보다 얇고 강철처럼 튼튼한 ‘신개념 스텔스 도막’ 개발

해리 포터의 ‘투명 망토’처럼 물체를 눈에 보이지 않게 만드는 기술은 오랫동안 SF의 영역으로 여겨졌다. 그러나 나노 구조 표면과 소재 조합을 통해 빛, 적외선, 전자기파를 우회시키는 메타물질(Metamaterial)이 등장하면서 현실화에 한 걸음 더 가까워지고 있다. 

▲ 새로운 위장 코팅은 항공기 및 기타 물체를 열화상 카메라와 야간 투시 장치에 보이지 않게 만들 수 있으며, 사진에서 윗날개에 적용된 모습이 이를 보여준다. · 사진: © 한국재료과학연구원(KIMS)

한국재료연구원(KIMS) 최민석 박사 연구팀은 내구성이 뛰어나면서도 매우 얇고 가벼운 차세대 차폐·스텔스 소재를 개발하는 데 성공했다.

연구팀은 "최첨단 전자기기 및 국방 시스템에는 전자기파 간섭(EMI) 차폐와 적외선 스텔스 성능을 갖추면서도 높은 기계적 강도, 우수한 전기 전도성, 낮은 적외선 방사율을 동시에 만족하는 다기능 코팅 기술이 필수적"이라고 개발 배경을 밝혔다.

▲ 첨단 복합재료 및 하이브리드 재료 — © 최 외/ 첨단 복합재료 및 하이브리드 재료, CC-by 4.0

벽돌과 몰탈 구조에서 착안… 17.5㎛ 얇은 두께에 강철급 강도 구현

연구팀은 이미 성능이 검증된 두 가지 소재인 탄소나노튜브(CNT)와 맥신(MXene)을 복합화하여 독자적인 구조를 구현했다.

전기 전도성과 유연성이 뛰어난 탄소나노튜브는 적외선을 흡수해 열이 쉽게 발생하는 단점이 있었고, 전자기파 차단 능력이 탁월하고 적외선 방출이 적은 2차원 나노 소재 맥신은 기계적 강도가 약해 쉽게 찢어지는 한계가 있었다.

연구팀은 탄소나노튜브 표면에 아민기(-NH₂)를 합성해 맥신의 수산기(-OH)와 강력한 수소 결합을 유도한 뒤, 티타늄 카바이드 계열 맥신(Ti₃C₂Tₓ) 용액에 통과시켜 두 소재가 완전히 어우러진 박막을 제조했다.

이 구조는 일종의 '벽돌 건물'과 유사하다. 탄소나노튜브가 강도를 유지하는 '벽돌' 역할을 하고, 맥신이 이를 연결하는 접착성 '몰탈(신축성 시멘트)' 역할을 수행하는 방식이다. 이 덕분에 두께가 17.5마이크로미터(㎛, 머리카락 두께의 절반 이하)에 불과하면서도 우수한 성능을 갖추게 되었다. 

▲ 새로운 나노튜브 소재인 Mxen(별표)은 뛰어난 강도와 전자기파 차폐 능력을 자랑한다. — © 한국재료과학원(KIMS)

열화상 카메라 감지 불능… 전자기파 99.99% 이상 차단

성능 검증 결과, 이 박막을 손이나 가열된 스마트폰, 모형 비행기에 부착하고 열화상 카메라로 촬영했을 때 추운 환경과 고온 환경 모두에서 방출되는 적외선을 완벽히 차단하여 주변 온도와 구분되지 않도록 감추는 스텔스 효과를 보였다.

또한 전자기파 차단 시험에서는 일반적인 통신 및 레이더 주파수 대역에서 99.99% 이상(90dB 이상 감쇄)의 전자기파 차단율을 기록했다. 이 성능은 고온, 고습 환경 및 지속적인 물리적 변형(굽힘) 조건에서도 저하되지 않고 유지되었다.

강도 면에서도 1기가파스칼(GPa) 이상의 인장 강도와 최고 22기가파스칼의 압력에도 견디는 뛰어난 내구성을 보였는데, 이는 일반 강철과 유사한 수준이다. 더불어 습기로 인한 부식이나 산화 반응에도 강한 저항력을 나타냈다.

전투기·드론부터 통신 기기까지 넓은 활용 가능성

연구팀은 이번에 개발한 복합 소재가 항공기,드론 등 군사 무기 체계의 가벼운 '스텔스 도크(코팅)'로 활용될 수 있을 뿐만 아니라, 민수 분야의 통신 장애 방지 및 웨어러블 기기 차폐 기술에도 크게 기여할 것으로 기대하고 있다. 

▲ (e~g) 넓은 온도 범위에서 다양한 대상에 적용된 적외선(IR) 스텔스 필름으로서의 ACM 시연: (e) 휴대전화, (f) 사람의 손, (g) 전투기 모형 (출처:MXene as conductive mortar: Assembly of Ti3C2Tx and carbon nanotube fibers into multifunctional films for EMI shielding and infrared stealth / Published: 05 August 2026)

한국재료연구원(KIMS) 김태훈 책임연구원은 "이번 연구 결과는 국방·항공 우주 기술뿐만 아니라 텔레콤 및 모바일 전자 기기의 전자기파 간섭을 줄이는 데 폭넓게 활용될 것"이라고 설명했다.

연구팀은 해당 소재 관련 특허 출원을 완료했으며, 향후 대면적 박막 생산 공정 및 실제 부품 적용을 위한 양산화 연구를 추진할 계획이다.

본 연구 결과는 국제 학술지 'Advanced Composites and Hybrid Materials' 최신호에 게재되었다.

 

참고:Minseouk Choi (Korea Institute of Materials Science (KIMS), Seoul) et al., Advanced Composites and Hybrid Materials,2026; doi: 10.1007/s42114-026-02009-w

[더사이언스플러스=문광주 기자]

[ⓒ the SCIENCE plus. 무단전재-재배포 금지]