국내 연구진이 하이브리드·전기차용 고강도 질화알루미늄 방열 소재를 개발했다.
한국세라믹기술원(원장 강석중) 류성수·조우석 연구팀(이하 류 연구팀)은 자체 개발한 나노유리입자를 질화알루미늄에 첨가하는 방식으로 기존 대비 강도를 70% 이상 높인 ‘고강도 질화알루미늄 방열소재’ 개발에 성공했다고 22일 밝혔다.
질화알루미늄은 전기는 통하지 않고 열은 잘 전달하는 특성, 즉 열전도도가 금속소재와 유사해 열이 많이 발생하는 기기의 방열소재로 많이 사용된다.
하지만 기존 질화알루미늄 소재로 만든 하이브리드·전기자동차 파워모듈은 고온이 발생하는 부품 특성상 열적 내구성에 문제가 있었다. 세라믹 소재에 비해 강도도 낮았다.
류 연구팀은 나노유리입자를 질화알루미늄 분말에 미량(무게비 1%) 첨가해 강도와 열적 내구성 문제를 해결했다.
개발 신소재는 1800℃ 이상 고온에서 제조 가능한 기존 소재보다 제조 온도가 200℃가량 낮아 양산성과 경제성이 높다.
초고온에서 제조방식은 고가의 시설투자가 필요하고 이는 제품 단가 상승으로 이어져 중소 소재업체에 시장 진입 벽으로 작용했다.
현재 세계 세라믹 방열기판 시장은 약 3000억원 규모다. 기판을 이용한 모듈시장은 약 4조원에 달한다. 하지만 국내 수요는 모듈형태로 전량 수입에 의존하고 있다.
이를 대체할 수 있는 고강도 질화알루미늄 세라믹 기판소재도 일본의 마루와와 덴카, 독일 세람텍 등이 독점하고 있는 상태다.
류 연구팀이 개발한 신소재는 차량용 외에 LED, 풍력, 태양전지 관련 소재·부품 분야에 적용할 수 있다.
그간 조명용 LED업계는 방열 성능과 가격 경쟁력을 동시에 갖춘 이른바 저가형 세라믹 방열기판소재를 요구해왔다.
류성수 연구원은 “개발 기술과 제품 특허를 확보하고 국내 중소·중견기업에 기술 이전해 상용화를 추진해 나갈 계획”이라고 말했다.
진주=임동식기자 dslim@etnews.com
