내부 산소 결함 제어해 열전달 효율 10~15% 향상
내부 열 외부로 분산해 발열 문제 해결
방열소재 열전달 효율을 10~15% 높일 수 있는 공정이 개발됐다.
한국세라믹기술원(원장 정연길)은 도환수 선임연구원이 소재 결정 내부 산소 결함을 제어해 열에너지 전달 효율을 크게 높일 수 있는 공정기술을 개발했다고 11일 밝혔다.
방열소재 열물성은 이론적으로 매우 우수하지만 소재 고유 내부 특성이나 결함 때문에 열전달이나 방출 효율을 높이는데 한계가 있었다. 소재 제작공정에서 발생하는 산소 결함이 주 원인으로 산소 결함은 결정 내부의 열전달 움직임을 방해하는 인자로 작용한다.
도 연구원은 방열 원소재 자체에 포함된 산소 결함을 제어하는 방식으로 열을 결정 내부에서 외부 표면으로 선택적으로 전달할 수 있는 공정을 개발, 이 같은 문제를 해결했다. 모든 방향으로 열을 전달해 방열 효율을 높이고 결정 외부 표면으로 전달된 열에너지도 버려지는 일이 없도록 설계했다.
이같이 설계한 방열소재 열물성을 분석한 결과, 기계적 특성은 그대로 유지하면서 결정 내 산소 결함이 선택적으로 결정 외부로 이동했다. 이에 따른 열전달 효율은 10~15%나 향상됐다.
도환수 연구원은 “방열소재 내 결함을 선택 제어해 열에너지 전달 효율을 극대화할 수 있는 기술로 향후 웨어러블 전기·전자기기뿐만 아니라 우주·항공, 바이오 분야 등에 필요한 방열 문제를 해결할 수 있다”고 말했다.
발열 해소는 전자기기 고성능화와 전력반도체 출력밀도가 높아짐에 따라 지속적으로 대두되고 있는 문제다. 발생하는 열에 계속 노출되는 기기는 오작동이나 고장이 발생하고 수명도 저하된다.
이번 연구성과는 '어드밴스드 엔지니어링 머티리얼즈' 10월호 표지논문으로 실렸다.
진주=임동식기자 dslim@etnews.com
