생기원 제공
각종 전자부품의 발열 문제를 보다 효과적으로 해결할 수 있는 고성능 방열소재가 개발돼, 향후 전기차와 5G 통신, 스마트그리드 등 신산업 핵심 제품에 활용할 수 있게 됐다.
한국생산기술연구원은 오익현 박사 연구팀이 방열소재로 주로 쓰이는 구리, 알루미늄 등의 금속 소재에 흑연 분말을 혼합해 열전도도를 2배 가량 향상시킨 '메탈 하이브리드 방열소재(사진)'를 개발했다고 20일 밝혔다.
전자제품 성능은 작동 중에 발생하는 열을 얼마나 효과적으로 제어하고, 방출하느냐에 달려 있는데, 이 역할을 방열부품이 담당한다. 전자부품 고장의 56%는 과도한 발열로 생기고, 열 방출문제로 작동온도가 임계치보다 10℃ 상승하면 제품 수명은 평균 2배 정도 감소하는 것으로 알려져 있다.
최근 전기차나 IT, 생활가전 등에 들어가는 전자부품들이 고출력·고출력·소형화됨에 따라 작동온도가 기존 120∼200℃에서 최대 400℃까지 상승할 것으로 보여 고성능 방열소재를 개발하는 연구가 중요해지고 있다. 연구팀은 흑연 분말 방향성 제어 공정기술, 금속소재와 흑연 분말을 복합화하는 소결 공정을 기반으로, 흑연 분말을 열전도도가 우수한 방향으로 제어해 겹겹이 층을 이루는 형태의 층상 구조를 만들었다. 이 구조는 열전도도를 높여주고, 열이 특정 방향으로 방출되도록 유도해 전자부품 발열 시 서로 달라 붙는 융착 현상이나 뒤틀림 등의 문제를 막아준다.
이렇게 개발된 발열소재는 구리, 알루미늄 단일 소재보다 열전도도가 1.5∼2배 가량 높아 열방출이 빠르다. 이는 세계 최고 수준이라는 게 연구팀의 설명이다. 또 부품 불량의 원인이 되는 열팽창계수가 1.5∼2배 가량 낮아 열로 인한 변형이 적고, 비중도 50% 수준으로 전자제품을 경량화하는 데 유리하다.
오익현 생기원 박사는 "그동안 수입에 의존해 왔던 방열소재를 국산화하고, 공정제어를 통해 세계 최고 수준의 열전도도를 달성했다"며 "맞춤형 방열소재 실용화 연구와 기술이전을 추진하겠다"고 말했다.
한편 연구팀은 지난달 국내 특허등록을 마쳤으며, 세계 최대 방열시장인 미국에 관련 기술에 대한 특허를 출원했다.
대전=이준기기자bongchu@dt.co.kr
[ 저작권자 ⓒ디지털타임스, 무단 전재 및 재배포 금지 ]
