이상륜 교수팀, 전자파 흡수·구조 강성 동시 향상 메타물질 설계 제시
휴먼기계바이오공학부 이상륜 교수 연구팀이 전자파 흡수 성능과 구조적 강성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 메타물질 설계 전략을 제시했다. 이번 연구는 전자파 간섭(EMI) 차폐가 필수적인 차세대 전자·통신·방위 산업 분야에서 활용도가 높은 설계 개념으로, 재료과학 분야 국제 저명 학술지 <Materials Horizons>(IF=10, JCI 상위 10%)에 게재됐다.
전자파 간섭(EMI)은 무선 통신, 전자기기, 항공·방위 시스템 전반에서 성능 저하와 안전 문제를 유발하는 핵심 과제로 꼽힌다. 기존 전자파 흡수 메타물질은 특정 주파수 대역에서는 우수한 흡수 성능을 보이지만, 구조적 강성이 낮아 실제 하중이나 진동이 가해지는 환경에서는 적용에 한계가 있었다.
이상륜 교수 연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 서로 다른 격자 구조를 층별로 조합한 ‘다층 하이브리드 격자 메타물질’을 제안했다. 연구팀은 옥텟 트러스(OT), 심플 큐빅(SC), 바디 센터드 큐빅(BC) 격자를 다양한 순서로 적층하고, 4~18GHz에 이르는 광대역 주파수 영역에서 전자파 흡수 성능과 기계적 강성을 동시에 분석했다.
연구 결과, 상부에 옥텟 트러스 격자를 배치할 경우 자유공간과의 임피던스 정합이 개선돼 평균 95% 이상의 높은 전자파 흡수율을 달성하는 것으로 나타났다. 동시에 하부에 심플 큐빅 격자를 배치하면 구조적 하중을 효과적으로 지지해, 기존 단일 격자 구조 대비 수직 방향 강성은 약 36%, 수평 방향 강성은 최대 118%까지 향상됐다. 이는 전자파 성능을 유지하면서도 기계적 안정성을 대폭 개선할 수 있음을 보여준다. 이번 연구는 격자의 형상 자체뿐 아니라 층별 배치 순서가 전자파 특성과 기계적 성능을 동시에 좌우할 수 있음을 규명한 데 의의가 있다.
이상륜 교수는 “이번 연구는 구조적 요건을 갖춘 EMI 차폐재 설계에 대한 기초 프레임워크를 제시하고 있다”며 “경량이면서도 견고한 전자파 차폐 구조가 요구되는 항공기, 드론, 전자기기 보호 구조 등 다양한 분야로 확장 적용될 수 있을 것”이라고 기대를 밝혔다.
휴먼기계바이오공학과 윤효의 석사과정생, 이상륜 교수
한국연구재단 우수 신진 연구 사업의 지원을 받아 본교 휴먼기계바이오공학과 이상륜 교수(교신저자)와 석사과정생 윤효의(제1저자), U.C. Berkeley 기계공학과 Grace X 교수(공저자)가 공동으로 수행한 이번 연구는 차세대 EMI 차폐 및 다기능 구조 소재 개발에 중요한 기반을 제시했다는 점에서 주목을 받으며 <Materials Horizons>에 게재됐다.
논문 링크 : https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2026/mh/d5mh01846c