전자부품연구원(KETI, 원장 박청원)이 전력소비량을 획기적으로 개선한 발열체 기술을 개발했다. 전기자동차나 드론 등 한정된 에너지를 사용해야 하는 곳에 적합해 귀추가 주목된다.
김윤진 KETI 박사 연구팀은 기존 발열체 대비 에너지 효율이 높은 나노탄소 및 유기물 기반 발열체 기술을 개발했다고 5일 밝혔다. 내열성 높은 유기물 기판 위에 두 종류의 다른 형상을 가진 탄소입자를 3차원으로 네트워킹 한 소재를 이용해 구현했다.
신규 발열체 특징은 고효율로 요약된다. 열 전달율이 우수해 4볼트(V) 이하 낮은 직류 전압에서도 10초 내외에 250℃까지 급속 승온(온도 상승)이 가능하다.
250℃ 고온에서 연속으로 사용할 수 있고, 기존 전기자동차에 사용되고 있는 공조용 PTC 히터나 열선 히터 대비 전력소비량을 50% 이하로 줄일 수 있다. 플라스틱, 금속, 세라믹, 유리 등 다양한 기판에 적용할 수 있는 접착력으로 활용 범위를 넓혔다.
발열체는 검은색 잉크 형태를 띠고 있기 때문에 프린팅이 가능하다. 기판 위에 발라져 면상 발열하게 된다. 필름 모양 물체에서 열이 발생한다는 뜻으로 발열체 아랫부분에 전극을 배치하면 히터가 구성된다.
그동안 내구성을 갖춘 필름 히터를 개발하는 데에는 유연성과 내열성을 갖춘 전극 소재 개발이 선결과제였다.
물성상 내열도와 유연성은 반비례하기 때문에 개발에 어려움을 겪었는데 김윤진 박사 연구팀은 관련 제조 기술을 확보해 플라스틱 필름이나 섬유 등에 바로 적용할 수 있도록 했다.
김 박사는 “필름 히터를 만들어 10만회 이상 구부림을 테스트한 결과 원래 특성을 유지하는 것이 확인됐다”면서 “스티어링 휠이나 카시트 등 자동차용 발열 제품에 적용이 가능할 것”으로 기대했다.
미래 자동차로 떠오르는 전기차에는 내연기관이 없어 폐열 난방 활용이 불가하다. 이 때문에 난방은 전력을 이용한 발열에 의존해야 한다. 한정된 배터리에 난방이 주행거리 감소에 영향을 미칠 수 있다. 고효율 히터 수요, 즉 새로운 발열체 기술에 관심이 높은 이유다. 실제로 KETI는 상용화를 위해 자동차 업체와 협력 중이다.
박청원 KETI 원장은 “국내 기업과 공동으로 여러 글로벌 자동차 업체와 협력하고 있다”면서 “전기차뿐만 아니라 레이저프린터, 전기히터·매트 등 응용 제품을 다양화해 국내 기술로 세계 시장을 선도해 나가겠다”고 말했다.
전자부품연구원과 독일 BMW는 지난해 10월 전략적 업무협력에 관한 양해각서(MOU)를 교환했다. 전자부품연구원이 보유한 ICT·자동차 융·복합 핵심기술에 기반을 두고 공동연구와 사업화를 추진하는 내용이다.
이종준기자 1964winter@etnews.com
