우주 방사선·전자파 모두 차단… 머리카락보다 얇은 '만능 보호막'

한국과학기술연구원(KIST)이 우주에서 인공위성과 우주비행사를 위협하는 radiation을 방사선을 머리카락보다 얇은 한 장의 필름으로 차단할 수 있는 신소재를 세계 최초로 개발했다. 이 초박막 복합 소재는 전자파의 99.999%를 막고, 중성자 방사선까지 72% 줄일 수 있어 기존 방어 수단의 한계를 뛰어넘는다. 지금까지는 전자파 차단용 금속과 방사선 차단용 콘크리트 등 무거운 재료를 각각 쌓아야 했지만, 이 새로운 소재는 하나로 두 위협을 동시에 해결한다.

주용호 박사 팀은 전기를 잘 통하는 carbon nanotubes을 탄소나노튜브를 방사선 중성자를 효과적으로 흡수하는 질화붕소나노튜브와 섞어 이 성과를 이뤘다. 두 나노소재를 물에 풀어 얇은 막을 만들면, 지름 2㎚의 탄소나노튜브가 30㎚ 크기의 질화붕소나노튜브를 마치 실타래처럼 감싸며 shell structure를 껍질 구조를 형성한다. 이 독특한 배열 덕분에 전자파는 반사·흡수되고, 중성자는 감속·흡수되어 차단 성능이 극대화된다.

새 소재는 단순히 얇고 가볍기만 한 것이 아니다. 고무처럼 원래 길이의 두 배 이상 늘릴 수 있고, 영하 196도 극저온에서부터 250도 고온까지도 견뎌내며 극한 환경에서의 안정성을 입증했다. 더 중요한 점은 이 소재를 3D프린팅용 잉크로 만들 수 있어, 복잡한 벌집 구조나 곡선형 부품도 자유롭게 제작할 수 있다는 것이다.

연구팀은 이 기술이 단순한 우주선 차폐를 넘어 원자력 발전소 작업자 보호복, 방사선 치료실 벽체, 암 환자 보호 장비 등 다양한 분야에서 쓰일 수 있을 것으로 기대하고 있다. 주 박사는 "이 소재는 우주시대를 여는 핵심 material을 물질을 국산화하는 데 기여할 것"이라며 실용화를 본격 추진하겠다고 밝혔다. 이번 연구 성과는 과학계 권위지 어드밴스트 머티리얼스에 게재됐다.

기존의 방식은 무게와 부피 때문에 우주선 설계의 큰 limitation이 제약이 되었지만, 이번 기술은 경량화와 성능을 동시에 달성했다. 이는 발사 비용 절감은 물론, 더 많은 과학 장비를 탑재할 수 있는 여지를 열어 인류의 우주 탐사 가능성을 한층 더 넓힌다. 단, 대량 생산과 장기 내구성 검증이 남은 과제로 지적된다.