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열방출로 제품의 기능과 안전성을 보호하는 열 설계 기술

전문가 제언: ○ 현대 사회에서 전자기기의 열 문제 심각성은 점점 증가하고 있다. 제품은 부품, 기판, 케이스 등으로 분리해서 설계하지만 열 문제는 제품 전체에 관계한다. 전체를 파악하고 열 문제 대책을 검토하는 열적 관리자의 임무가 앞으로 기업에서 중요할 것으로 생각한다. 기업과 연구조직에 의한 발열재의 연구개발은 앞으로 적극적으로 진행될 것이다. 중요한 것은 복잡한 열이 방생되고 흘러 나가는 열 수지를 계산할 수 있는 지식과 제품전체를 파악할 수 있는 견해와 시야이다.

○ 전자제품이 박형화 및 경량화가 되어 짐에 따라 집적도가 대단히 높아지고 있으며 발열체와 열흡수원 사이에 TIM(Thermal Interface Material)의 역할이 대단히 중요하다. TIM 재료로 다이아몬드와 필적하는 열전도율이 2000W/(m？K)인 다층 그래핀은 현재 두께가 30μm이 시판되고 있으나 제조시간이 짧고 비용이 적은 드는 두께 1μm~2μm의 다층그래핀의 제품화가 요구된다. 또한 얇은 다층 그래핀을 취급하기 용이한 지그(jig)의 개발이 필요하다.

○ 전도, 방사, 대류의 열적 문제는 전자기기, 기계 산업, 자동차, 항공 산업 등에서 중요한 항목으로 ANSYS 솔류션, Consol Multiphysic 등의 소프트를 사용해서 열적 설계로 해결하고 있다. 특히 ANSYS 솔류션을 활용해서 약 10,000편의 학술논문의 발표에 활용되었다. KAIST의 김성진연구실의 방열판 열적 동작비교논문(Jour. Heat and Mass Transfer 83(2015) 345), 고려대 최원준 연구실의 나노입자의 열전달 연구논문(Nanotechnology 25(2014)445403) 등이 유명하다.

○ 생활필수품으로 사용되는 스마트폰, 노트북 등이 얇고 작아지면서 심각한 발열문제가 발생하였다. 이를 해결하기 위해 꿈의 소재라 불리는 그래핀을 적용하였다. 그래핀을 활용한 방열시트, 방열도료, 방열패드 등은 일본에서 이미 상용화 단계에 있다. 한국의 그래핀 연구 수준은 세계적으로 상위그룹이며 세계 제2위의 특허 건수를 확보하고 있다. 국내의 부품제조업체는 연구소, 대학 등과 산학연을 통해 방열시트 등을 제품화해서 IT 기기에 적용하므로 매출 증가를 가져올 수 있을 것이다.

저자: Jiro URUSHIHARA
자료유형: 학술정보