주메뉴바로가기.. 본문바로가기

전기차·5G장비 성능 떨어뜨리는 과열, 방열소재로 막는다

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2019년 05월 20일 12:00 프린트하기

연구팀이 개발한 메탈 하이브리드 방열소재 시제품 2종과 분말 3종. 왼쪽 상단부터 시계방향으로 알루미늄계, 구리계 방열소재 시제품 및 구리계, 알루미늄계, 은계 방열 소재 분말. 한국생산기술연구원 제공.
연구팀이 개발한 메탈 하이브리드 방열소재 시제품 2종과 분말 3종. 왼쪽 상단부터 시계방향으로 알루미늄계, 구리계 방열소재 시제품 및 구리계, 알루미늄계, 은계 방열 소재 분말. 한국생산기술연구원 제공.

전자제품의 과열로 인한 성능 저하를 막고 수명을 늘리는 데 필요한 방열소재가 제역할을 하려면 열전도도가 높아야 한다. 작동 중 발생하는 열을 효과적으로 제어하고 방출하기 위해선 고온부에서 저온부로 열에너지가 잘 전달돼야 하기 때문이다. 

 

한국생산기술연구원은 오익현 서남지역본부 EV부품소재그룹 수석연구원 연구팀이 방열소재로 주로 쓰이는 구리, 알루미늄 등 금속 소재에 흑연 분말을 추가, 열전도도를 1.5~2배 늘린 ‘메탈 하이브리드 방열소재’를 개발했다고 20일 밝혔다. 

 

전자제품에 쓰이는 부품 고장 중 약 56%는 과도한 발열 때문에 발생한다. 최근 전기차나 생활가전에 쓰이는 전자부품들이 고성능, 고출력, 고집적, 소형화하면서 작동온도가 최대 400도에 달할 것으로 예상돼 고성능 방열소재 개발이 중요해지고 있다. 

 

연구팀이 개발한 방열소재는 열전도도가 600W/mK에 달한다. 이 단위는 특정 물체에서 열이 고온부에서 저온부로 전달되는 정도를 의미한다. 구리(400W/mK), 알루미늄(220W/mK) 등 단일 소재보다 열전도도가 1.5~2배 가량 높아 열 방출이 빠른 게 특징이다. 특히 과열에 따른 부품 불량의 원인이 되는 열팽창계수가 1.5~2배 낮아 열로 인한 변형이 덜하다.

 

연구팀은 3년간 기존 방열소재인 구리와 알루미늄, 은을 대상으로 흑연과의 조성비, 방향성 제어율, 최적 공정 조건 등을 연구했다. 그 결과 흑연 분말의 방향성을 제어하는 기술과 기존 금속소재에 흑연 분말을 복합화하는 공정을 개발, 고성능 방열소재를 개발했다. 

 

흑연은 고유의 물리적 특성이 이방성을 갖는다. 이는 물체의 물리적 특성이 방향에 따라 다른 성질이다. 연구팀은 흑연 분말을 열전도도가 우수한 방향으로 제어해 겹겹이 층을 이루는 형태의 층상 구조를 만드는 데 성공했다.  

 

연구팀이 만든 층상 구조는 열전도도를 높이고 열이 특정 방향으로 방출될 수 있도록 유도한다. 전자부품 발열시 서로 달라붙는 융착 현상이나 뒤틀림 문제를 방지할 수 있다. 

 

오익현 수석연구원은 “그동안 수입에 의존해왔던 방열소재의 열전도도를 세계 최고 수준으로 높여 국산화하는 데 성공했다”며 “향후 전기차, 5G(5세대) 이동통신, 스마트그리드 등 신산업 분야에 적용할 수 있는 맞춤형 방열 소재 실용화 연구와 기술 이전에 주력할 계획”이라고 말했다. 

 

연구팀은 올해 4월 이번에 개발한 기술의 국내 특허 등록을 완료했고 5월에는 미국 시장에 특허를 출원했다. 방열 부품소재 세계 시장은 2019년 약 4조원 규모로 매년 3000억원 이상 증가하고 있다. 국내 시장규모는 약 8000억원에 달하는 것으로 예상된다.  

카카오스토리 네이버밴드 구글플러스

2019년 05월 20일 12:00 프린트하기

 

혼자보기 아까운 기사
친구들에게 공유해 보세요

네이버밴드 구글플러스

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

17 + 10 = 새로고침
###
과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기

관련 태그뉴스