Toray는 나노 적층 기술을 응용하여 세계 최고 수준의 박막화 및 경량화를 실현한 “밀리파 흡수 필름”을 개발했다. 20dB(90%) 이상의 높은 밀리파 흡수 성능을 가지며, 기존 제품 대비 두께 5분의 1, 무게 10분의 1을 달성했다.

밀리파 모듈 탑재 5G 관련 기기의 전자파 방해를 해소하고, 기기의 경량화와 설계 자유도 향상에 기여한다.

▲ 모두 크기는 가로세로 10cm의 정사각형으로, 주파수 77GHz의 전자파에서 동등한 흡수성능을 갖는다.
신규 개발제품의 두께는 0.4mm, 무게는 약 6g이다. 한편, 실리콘 수지에 금속산화물 입자를 배합한
기존 제품은 두께 3.4mm이며, 무게는 60g이다. 나아가 기존제품은 두께가 2mm 정도인 제품도 있다고 한다.

최근 밀리파(주파수 대역 30~300GHz)를 이용한 로컬 5G를 사용한 스마트공장이나 밀리파 레이더 통신을 사용한 자율주행 등, 스마트사회를 목표로 한 기술개발이 활발하게 이루어지고 있다.

밀리파는 4G 통신의 100배인 고속 대용량, 20분의 1의 초저지연, 다점 동시접속 등의 장점이 있으나 강한 직진성을 띠기 때문에 그로 인한 반사나 간섭으로 인해 발생하는 전자파 장애에 대한 대책이 필요하다. 전자파 노이즈가 일으키는 기기 오작동을 방지해야 하기 때문이다.

이를 해소하기 위한 수단으로 밀리파를 흡수하는 전자파 흡수시트가 사용되는데, 기존 제품은 전자파를 흡수하는 금속 입자를 시트 안에 다량 첨가하기 때문에 무게 매우 무거웠다. 또한 흡수를 높이기 위해 수 밀리미터의 두께로 만들 필요가 있었다. 이처럼 무겁고 두꺼운 밀리파 흡수 시트를 5G 관련기기에 적용하면 기기설계의 자유도와 대응성이 저하된다.

▲ 신규개발 제품과 기존 제품의 시트 구성 비교. 개발 제품은 다층구조의 계면에 분극이 발생한다(왼쪽).
분극의 방향이 맞춰짐에 따라 시트 전체의 분극이 강해진다. 한편, 기존제품은 금속 산화물 입자 등을 실리콘(Si) 등의
수지에 분산시키는 시트 구성(오른쪽). 분극의 방향을 맞추기 어렵고 시트 전체의 분극이 약하다.

Toray가 개발한 것은 이와 같은 문제를 해결하는 박막 및 경량의 밀리파 흡수 필름이다. 독자적인 나노 적층 기술을 응용하여 저유전체층과 고유전체층을 번갈아 적층한 다층구조를 적용했다. 해당 다층구조로 고효율 밀리파 흡수를 실현하고, 20dB 이상의 높은 흡수성능을 가지면서 큰 폭으로 박막화와 비약적인 경량화를 달성했다.

Toray의 나가타 준이치(長田俊一) 필름연구소장 겸 BSF기술부 주간은 “개발제품은 기존 기술을 적용한 77GHz 전자파 흡수시트와 비교했을 때, 시트 두께는 5분의 1, 시트 비중은 2분의 1을 달성하여 기존 제품의 두께 및 중량감의 문제를 해결할 수 있다”고 설명했다. 또한 두께를 변경함으로써 주파수 20GHz에서 100GHz 범위의 임의 주파수 흡수에 대응할 수 있다.

▲ 분극의 이미지

개발한 밀리파 흡수 필름은 얇고 가볍기 때문에 밀리파 모듈의 설계 자유도를 방해하지 않고 전자파 방해를 해소할 수 있다. 스마트공장 등에도 손쉽게 설치할 수 있으며, 기기 간 오작동 방지에 기여한다. 이 밖에도 경량성을 살린 차세대형 드론에 적용하거나 밀리파 레이더 탑재 자동차에 대한 적용을 가정한다.

▲ 흡수 주파수와 시트 두께의 관계

이미 샘플 제공을 시작했으며, 양산 개시 시기는 2025년에서 2026년 사이를 예정하고 있다. 밀리파 대응의 전자파 흡수 시트의 글로벌 시장은 2030년에는 연간 200억 엔 규모로 확대될 것으로 예상된다.