전북대학교는 김성륜 유기소재섬유공학과 교수팀과 이헌수 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 박사팀이 공동으로 AI 반도체 및 고성능 전자소자에 적용 가능한 절연 방열 복합소재를 개발해 주목을 받고 있다고 15일 밝혔다.
연구팀은 플라즈마 기반 질화붕소(hBN) 표면개질 기술과 분리 구조 복합재 설계를 결합해 기존 방식과 차별화된 접근을 제시했다. 일반적으로 열전도성 필러를 대량 첨가하는 방식과 달리, 복합소재 내부의 열 이동 경로를 정밀하게 설계함으로써 낮은 필러 함량에서도 효율적인 열전달 네트워크를 구현했다.
특히 플라즈마 공정으로 질화붕소 표면 특성을 개선하고, 고분자 입자 크기를 제어한 분리 구조를 형성해 열 흐름을 극대화했다. 여기에 3차원(3D) 마이크로 컴퓨터 단층 쵤영(CT) 분석과 '배제체적 효과 확장 모델(Excluded-volume-informed Foygel model)', 유한요소해석을 결합해 열전달 메커니즘을 규명하고 방열 성능을 예측하는 통합 분석 플랫폼도 구축했다.
연구 결과, 실제 그래픽처리장치(GPU)와 중앙처리장치(CPU) 구동 환경에서도 우수한 방열 성능이 확인되며 AI 반도체용 절연 열계면소재(TIM)로서의 실용 가능성을 입증했다.
김성륜 교수는 “AI 반도체 경쟁력은 발열 제어 기술에 달려 있다고 해도 과언은 아니다”며 “이번 연구는 계면 제어와 구조 설계, 이론 모델을 통합한 접근으로 차세대 열관리 소재 개발의 중요한 기반이 될 것”이라고 밝혔다.
제1저자인 유균영 석박사통합과정생은 “복합소재 내부의 열 이동 구조를 정밀하게 설계하는 것이 핵심”이라며 “이번 연구가 절연 방열소재의 구조 설계와 이론 모델 발전에 기여하길 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 재료공학 분야 국제 학술지 '컴퍼지츠 파트 비 엔지니어링'에 게재됐다. 산업통상자원부와 한국산업기술기획평가원의 'K-카본 플래그십 기술개발사업' 지원을 받아 수행됐다.
전주=김한식 기자 hskim@etnews.com
