​전자부품 과열, 고성능 방열소재로 ‘방지’

생기원, 열전도도 최대 2배 뛰어난 ‘메탈 하이브리드 방열소재’ 개발

전자부품의 과열을 방지하는 고성능 방열소재가 개발됐다.

한국생산기술연구원(이하 생기원)은 방열소재로 주로 쓰이는 구리, 알루미늄 등의 금속소재에 흑연 분말을 복합화해 열전도도를 1.5~2배 가량 향상시킨 ‘메탈 하이브리드 방열소재’를 개발했다고 20일 발표했다..

열전도도란, 어떤 특정 물체에서 열이 고온부에서 저온부로 전달되는 정도를 말한다. 열전도도가 높을수록 열에너지를 더 잘 전달한다.

EV부품소재그룹 오익현 박사 연구팀이 개발한 방열소재는 열전도도가 600W/mK급으로 구리(400W/mK), 알루미늄(220W/mK) 단일 소재들보다 1.5~2배 가량 높아 열 방출이 빠르다. 이는 세계 최고 수준이다.

또한 기존의 단일 상용소재들과 비교해 부품 불량의 원인이 되는 열팽창계수가 1.5~2배 가량 낮아 열로 인한 변형도 덜하다. 비중도 약 50% 수준으로 전자제품 경량화에 유리하다.

개발된 방열소재 제조의 핵심은 흑연 분말의 방향성 제어 공정기술, 그리고 금속소재와 흑연 분말을 복합화하는 소결 공정에 있다.

연구팀은 3년간의 개발기간 동안 기존 방열소재인 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag)을 대상으로 흑연과의 조성비, 방향성 제어율 및 최적 공정조건 등을 연구해 소재 활용도를 넓히는 데 주력했다.

그 결과, 열전도도와 같은 열적 특성을 전자제품 사양에 맞춰 소재별로 다르게 부여할 수 있는 방열소재 제조 원천기술을 확보했다.

오익현 박사는 “순수 국내 기술력으로 그동안 수입에 의존해왔던 방열소재를 국산화하고 공정제어를 통해 세계 최고 수준의 고 열전도도 달성에 성공했다”며 “향후 전기차, 5G통신, 스마트그리드 등 신산업 분야에 적용할 수 있는 맞춤형 방열소재 실용화 연구와 기술 이전에 주력할 계획”이라고 말했다.

연구팀은 2019년 4월 국내 특허 등록을 완료했고, 5월에는 세계 최대 방열시장을 가진 미국에 특허를 출원했다.

한편 방열부품소재 세계시장은 2019년 약 4조원 규모로 형성돼, 매년 3000억원 이상 증가하고 있다. 국내시장은 약 8000억원 규모다.
 

고성능 방열소재.[사진= 생기원]