개발된 방열 소재 제조의 핵심은 흑연 분말의 방향성 제어 공정기술과 금속 소재, 흑연 분말을 복합화하는 소결 공정에 있다.

흑연은 물체의 물리적 특성이 방향에 따라 다른 성질을 갖는데 소결 공정을 활용하면 흑연 분말을 열전도도가 우수한 방향으로 제어해 겹겹이 층을 이루는 형태의 층상 구조를 형성시킬 수 있다.

이 구조는 열전도도를 향상할 뿐만 아니라 열이 특정 방향으로 방출될 수 있도록 유도해 전자 부품 발열 시 서로 달라붙는 융착 현상이나 뒤틀림 등의 문제를 방지할 수 있다.

연구팀은 3년간의 개발기간 동안 기존 방열소재인 구리, 알루미늄, 은을 대상으로 흑연과의 조성비, 방향성 제어율, 최적 공정조건 등을 연구해 소재 활용도를 넓히는 데 주력했다.

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

연구팀이 개발한 방열 소재는 열전도도가 600W/mK급으로 구리(400W/mK), 알루미늄(220W/mK) 단일 소재들보다 1.5~2배가량 높아 열 방출이 빠르며 이는 세계 최고 수준이라고 생기원은 설명했다.

또한 기존의 단일 상용소재들과 비교해 부품 불량의 원인이 되는 열팽창계수가 1.5~2배가량 낮아 열로 인한 변형이 덜하며 비중도 약 50% 수준이어서 전자제품 경량화에 유리하다고 덧붙였다.

EV부품소재그룹 오익현 박사는 "순수 국내 기술력으로 그동안 수입에 의존해왔던 방열 소재를 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 지난달 국내 특허 등록을 완료하고 세계 최대 방열시장을 가진 미국에 특허를 출원했다.

 

[전자신문 kohs@cbs.co.kr 옮김]