맥신 신소재, 특성 예측기술 개발, 제조 특허, 관련주, 그외 KIST 연구 내용

 

맥신?

맥신(MXene)은 맥신은 티타늄과 탄소 원자 등으로 이뤄진 얇은 판 모양의 2차원 물질이며, 두께가 1나노미터 이하로 매우 얇고 전기전도성이 뛰어나 그래핀과 함께 신소재로 주목받고 있습니다. 금속층과 탄소층이 교대로 쌓인 형태인 것이며 다양한 금속 화합물과 조합할 수 있어 활용도가 클 것으로 기대되고 있습니다. 오늘은 맥신 신소재에 대해 자세히 알아보겠습니다.

 

맥신 특성 예측기술 개발

한국과학기술연구원(KIST)에서 맥신의 특성을 빠르게 예측하는 기술이 개발되었다고 합니다. 맥신의 자기장에 따라 전도성이 바뀌는 특성인 '자기수송'을 분석해 표면 분자 분포를 예측하는 방법을 개발한 것입니다. 이 기술의 개발로 균일한 품질의 맥신 대량 생산이 가능해질 것으로 기대되고 있습니다.

 

맥신은 표면에 덮인 분자 종류와 양에 따라 성질이 달라집니다. 맥신을 만들고 이를 분석하면 균일한 품질의 맥신을 만드는 데 도움을 줄 수 있지만, 맥신 두께가 1나노미터에 불과해 분석에만 수일이 걸리는 문제가 있었습니다. 그래서 대량 생산도 불가했습니다. 연구팀은 표면에 붙은 분자에 따라 전기전도도나 자기적 특성이 달라질 것으로 보고 이를 토대로 맥신의 물성을 예측하는 프로그램을 개발했습니다. 이 프로그램은 자기수송에 영향을 주는 '홀산란인자'가 표면 분자 종류에 따라 크게 달라지는 것을 분석해낼 수 있습니다.

 

홀산란인자는 반도체 물질의 전하 운반 능력을 나타내는 물리상수로, 맥신을 제조할 때 표면에 불소가 있으면 2.49, 산소는 0.5, 수산화물은 1로 나타납니다. 연구팀에 따르면 이 값이 1보다 낮으면 고성능 트랜지스터나 고주파 생성 소자 등에 활용할 수 있으며 1보다 높은 값을 가지면 열전소재, 자기센서 등에 활용할 수 있습니다. 맥신의 제조 및 특성에 주로 집중했던 기존 연구와 달리 이번 개발은 제조된 맥신을 쉽게 분류할 수 있도록 표면 분자를 분석하는 새로운 방법을 찾아낸 것입니다. 이번 성과를 바탕으로 균일한 품질을 가진 맥신의 대량 생산이 가능해질 것으로 보이기에 기대가 큽니다.

맥신은 전기전도도와 우수한 전자파 차폐 능력을 갖추어 반도체, 전자기기, 센서 등 앞으로 다양한 산업에서 활용할 수 있을 것으로 기대되었는데 이러한 맥신의 특성에 더해 이번에 대량 생산이 가능해지는 기술이 개발되면서 맥신은 미래 신소재로 더욱 크게 주목받고 있습니다. 이러한 맥신의 발전은 미래 산업의 발전에도 큰 기여를 할 것으로 예상됩니다.

 

맥신 제조

맥신(MXene)은 MAX 상(MAX phase)을 강산과 반응시켜 형성할 수 있습니다. 이후 맥신을 탄산염 또는 탄산수소염과 반응시키면 고순도의 맥신을 얻을 수 있습니다.

 

참고로 특허법인 이노에서 맥신 고분자나노복합체 제조방법에 대한 특허를 보유하고 있습니다. 포함된 제조 단계는 아래와 같습니다.

 

• 염산(HCl, Hydrochloric acid)과 리튬플로라이드(LiF, Lithium Fluoride)의 몰비가 1:9~9:1인 용액에 MAX를 투입하는 단계
• 10시간~24시간 반응 후 1~3시간 원심분리법을 이용하여 초음파처리(sonication)하는 단계
• pH 7이 될 때까지 증류수로 세척하는 단계
• 원심분리기를 이용해 가라앉는 부분을 제거하고 상청액을 수득하여 동결건저하여 박리된 맥신(MXene) 파우더를 얻는 단계
• 상기 맥신(MXene) 파우더를 고분자와 용융혼합 또는 용액혼합법을 이용하여 고함량 마스터배치를 제조한 후 상기 고함량 마스터배치와 해당하는 상기 고분자를 용융혼합하여 고분자나노복합체를 제조하는 단계

 

맥신 관련주?

한국앤컴퍼니는 맥신 분말을 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조 방법에 관한 특허를 보유하고 있어 맥신 관련주로 알려져 있습니다. KIST의 연구팀이 개발한 방법을 활용하면 맥신의 대량생산이 가능해지므로, 맥신 분말을 이용한 납축전지용 음극 활물질 제조도 가능해질 것으로 예상됩니다. 이 외에도 맥신의 자기수송 특성을 이용한 다른 기술들이 개발되고 있습니다.

 

그 외 KIST에서 연구하고 있는 것

한국과학기술연구원(KIST)에서는 맥신 외에도 다양한 연구가 진행되고 있습니다. 땀과 움직임을 에너지원으로 활용하는 스마트 의류 개발, 돌연사 원인 1위인 심근경색을 면역반응 조절로 치료하는 연구, 수소 가스 폭발 위험을 색 변화로 사전 감지하는 연구 등이 활발하게 진행되고 있습니다.

 

KIST는 다양한 연구부서를 가지고 있습니다. 뇌과학연구소, 차세대반도체연구소, AIㆍ로봇연구소, 기후·환경연구소, 바이오ㆍ메디컬융합연구본부, 첨단소재기술연구본부, 청정신기술연구본부 등이 있습니다. 이러한 연구부서에서는 각각의 분야에서 최첨단 기술 개발 및 연구가 진행되고 있습니다.