열전도도 2배 높인 `국산 방열소재` 개발…전자제품 과열 막는다

한국생산기술연구원은 오익현 EV부품소재그룹 박사 연구팀이 전자제품 과열을 막기 위해 열전도도를 최대 2배가량 높인 '메탈 하이브리드 방열 소재'를 개발했다고 20일 밝혔다.
최근 전기자동차나 생활가전에 들어가는 전자부품이 고성능·고출력·고집적·소형화하면서 작동 온도가 기존 120~200도에서 향후 최대 400도까지 상승할 것으로 전망됨에 따라 발열 현상을 효과적으로 해결하는 것이 업계 핵심 과제다.
전자부품 고장의 56％는 과도한 발열 때문에 발생하며, 열 방출 문제로 작동 온도가 임계치보다 10도 상승할 경우 제품 수명은 평균 2배 정도 감소한다.
발열과 밀접한 관계가 있는 열전도도는 특정 물체의 열이 고온 부에서 저온 부로 전달되는 정도를 뜻하며, 열전도도가 높을수록 열에너지를 다른 곳으로 잘 전달한다.

오익현 박사 연구팀은 흑연 분말 방향성 제어 공정과 금속·흑연 분말을 복합화하는 소결 공정을 통해 세계 최고 수준의 열전도도를 갖는 방열 소재를 개발했다.
해당 방열 소재는 열전도도가 600W/mK급으로 구리(400W/mK), 알루미늄(220W/mK) 단일 소재보다 1.5~2배 가량 높아 열 방출이 빠르다.
열이 특정 방향으로 방출될 수 있도록 유도해 전자부품 발열 시 서로 달라붙는 융착 현상이나 뒤틀림 등 문제를 함께 방지했다.
기존의 단일 상용소재들과 비교해 부품 불량의 원인이 되는 열팽창 계수가 1.5~2배 가량 낮아 열로 인한 변형이 덜하며, 비중도 50% 수준으로 전자제품 경량화에 유리하다.
또 열전도도 같은 열적 특성을 전자제품 사양에 맞춰 소재별로 다르게 부여할 수 있는 방열 소재 제조 원천기술을 확보했다고 연구팀은 설명했다.
오익현 박사는 "순수 국내 기술력으로 그동안 수입에 의존했던 방열 소재를 국산화할 수 있게 됐다"며 "5세대(5G) 이동통신이나 스마트그리드 등 신산업 분야에도 적용할 수 있는 맞춤형 방열 소재 실용화 연구에 주력할 계획"이라고 밝혔다.
연구팀은 지난달 관련 기술에 대한 국내 특허 등록을 마쳤으며, 5월에는 세계 최대 방열 시장을 가진 미국에도 특허를 출원했다.
[디지털뉴스국 김설하 인턴기자]