생기원, 메탈 하이브리드 방열소재 개발…국산화 성공

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한국생산기술연구원은 오익현 EV부품소재그룹 박사 연구팀이 금속소재에 흑연 분말을 복합화해 열전도도를 1.5배 이상 높인 메탈 하이브리드 방열소재를 개발했다고 밝혔다. 사진출처=한국생산기술연구원
<한국생산기술연구원은 오익현 EV부품소재그룹 박사 연구팀이 금속소재에 흑연 분말을 복합화해 열전도도를 1.5배 이상 높인 메탈 하이브리드 방열소재를 개발했다고 밝혔다. 사진출처=한국생산기술연구원>

국내 연구진이 외산에 의존하던 방열소재를 국산화했다.

한국생산기술연구원(원장 이성일)은 오익현 EV부품소재그룹 박사 연구팀이 최근 금속소재에 흑연 분말을 복합화해 열전도도를 1.5~2배가량 향상시킨 '메탈 하이브리드 방열소재'를 개발했다고 20일 밝혔다.

방열부품은 전자제품 성능 유지를 위해 작동 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 제어하고 방출한다. 과도한 발열이 전자부품 고장 가운데 56%를 차지하고, 작동온도가 임계치보다 10℃이상 상승하면 제품 수명은 평균 2배 정도 감소한다. 그동안 대부분 해외에서 수입해 사용했다.

연구팀은 연구를 시작한 지 3년 만에 기존 방열소재인 구리(Cu), 알루미늄(Al), 은(Ag)을 대상으로 흑연과의 조성비, 방향성 제어율 및 최적 공정조건 등을 찾았다.

성능도 높였다. 연구팀이 개발한 방열소재는 열전도도가 600W/mK급으로 구리, 알루미늄 단일 소재들보다 1.5~2배가량 높아 열을 빠르게 방출할 수 있다. 열로 인한 변형이 덜하고 비중도 50% 수준이어서 전자제품 경량화에 사용할 수 있다.

흑연 분말의 방향성 제거 공정기술을 개발하고 금속소재와 흑연 분말을 복합화하는 소결 공정을 적용한 결과다. 소결 공정은 흑연분말을 열전전도가 우수한 방향으로 제어해 겹겹이 층을 이루는 형태의 층상 구조를 형성할 수 있다.

열전도 향상뿐만 아니라 열을 특정방향으로 방출할 수 있게 유도해 전자부품 발열 시 서로 달라붙는 융착 현상이나 뒤틀림을 방지할 수 있다.

연구팀은 앞으로 방열소재 활용분야 확대를 모색할 방침이다. 구리계 방열소재는 전력반도체와 시스템반도체 분야, 알루미늄계 방열소재는 발광 다이오드 분야, 은계 방열소재는 트랜지스터와 같은 스위칭 소자 분야에서 활용도가 높을 것으로 기대하고 있다.

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

충청=강우성기자 kws9240@etnews.com