대량생산 가능성에 주식시장 요동…‘맥신’이 뭐기에[과학이 궁금해]

[이데일리 강민구 기자] 최근 한국과학기술연구원(KIST) 연구진이 신소재 ‘맥신’(MXene)을 대량 생산할 길을 열었다는 소식이 전해지면서 주식시장이 요동치고 있다. 도대체 맥신이 뭐기에 주식시장이 들썩이는 걸까.

맥신은 센서, 전극재료 등으로 쓸 수 있는 전천후 물질을 뜻한다. 고유한 2차원 구조에 따른 금속 특성을 지녀 전기전도도(전기가 잘 통하는 성질)가 우수하다. 친수성(물과 친한 성질)도 높아 센서, 전극재료, 의약품 성능을 높일 것으로 기대를 모은다.

맥신의 원자구조.(자료=한국과학기술연구원)

딱딱한 돌인 ‘세라믹 물질’서 만들어

맥신은 전이금속에 탄소층(탄소, 질소)이 교대로 쌓여진 2차원 물질로, 2011년 발견됐다. 금속층에는 10여종의 금속원소가, 탄소층에는 탄소와 질소가 위치할 수 있다. 합성할 수 있는 조합 숫자도 많고, 금속층과 탄소층의 두께도 조절할 수 있다. 이에 과학계에서는 실제 얻을 수 있는 소재가 수천, 수만 개에 이를 수 있다고 보고 있다.

일반적으로 맥신은 맥스(MAX)라는 딱딱한 돌처럼 생긴 ‘세라믹 물질’에서 만든다. M은 금속, A는 알루미늄, X는 탄소를 의미한다. 강한 산이 포함된 수용액에 맥스를 담근 뒤 부식작용을 통해 알루미늄과 같은 금속 원소를 없앤다.이때 수용액에 있는 수산화물, 산소, 불소와 같은 분자는 맥신 표면에 남게 된다.

수용액으로 쓰는 산의 농도와 온도에 따라 제조할 수 있는 맥신의 종류와 생산 속도, 품질 등이 결정된다. 가령 어떤 분자가 얼마나 표면을 덮느냐에 따라 맥신의 특성이 달라지는 식이다. 같은 맥신을 제조하더라도 표면 분자의 분포에 따라 전혀 다른 특성을 지닌 맥신을 얻게 된다.

이론 정립후 활용 방안 찾는 단계

그동안의 연구는 주로 순수한 맥신 제조, 특성 분석에 집중됐다. 물질 발견 이래 10여년 동안 이론적 특성 분석과 활용도를 찾아온 것으로 전해졌다.

KIST의 연구도 이처럼 이론적인 가능성을 제시한 것으로 풀이된다. KIST 연구진은 품질관리를 위한 기초기술을 개발, 대량 생산된 소재를 특성에 맞게 분류하거나 품질관리를 고려해 생산공정을 변경시키는 데 쓸 수 있게 했다.

이승철 KIST 한·인도협력센터장은 “순수한 맥신 제조나 특성 분석에 집중된 기존 연구와 달리, 제조된 맥신을 쉽게 분류하는 새로운 표면 분자 분석 방법을 개발했다”며 “이번 성과를 바탕으로 균일한 품질을 가진 맥신 대량생산이 가능해질 것”이라고 했다.

다만, 맥신 관련 연구는 이제 이론 정립 단계로 상용화까지 이어지려면 실험을 통한 입증이 더 필요하다. 맥신이 전천후 물질인 만큼 다양한 활용도에 맞춰 이론을 정립하고 산업 현장에 적용해 이론을 입증해야 한다. 이 센터장은 “맥신은 전천후 물질로 물질 조성에 따라 활용 가능한 분야가 무궁무진하다”며 “이번에는 반도체 특성에 주목해 센서 등 응용 가능성을 확인한 만큼 후속연구들이 필요하다”고 부연했다.