[더테크=전수연 기자] 한국재료연구원(KIMS, 이하 재료연) 세라믹재료연구본부 기능세라믹연구실의 안철우 박사 연구팀이 화학반응을 활용해 표면처리를 필요로 하지 않는 단순한 소결 과정만으로도 나노결정질 복합층을 형성하는 소재를 개발했다.

재료연은 친수성을 감소시키고 열전도도를 증가시키는 방열 소재를 세계 최초로 완성했다고 21일 밝혔다.

기존 방열 소재로 사용되는 알루미나 필러는 열전도도 개선에 한계를 가졌다. 원료 비용이 적고 열전도도와 비저항성 면에서 우수한 마그네시아의 잠재적인 활용이 기대된다.

하지만 마그네시아는 방열 성능이 우수하나 1800℃의 높은 소결 온도, 공기 중 물과 반응하는 흡습성 문제 등으로 인해 방열 필러로 활용되지 못하는 한계가 있었다.

연구팀은 첨가제를 이용해 소결 공정에서 표면에 얇은 나노결정질 복합층을 만들어 수분과 반응하는 방어층을 형성하고 소결 온도를 낮춰 결함을 제어함으로써 열전도도를 증가시키는 데 성공했다.

이는 기존 마그네시아 소재가 가진 제약을 극복한 것으로 차세대 산업의 열관리 소재에 새로운 지평을 열었다는 평가를 받는다.

재료연은 최근 첨단 산업 발전과 함께 전자 부품의 소형화, 다기능화가 급격히 진행 중이라고 분석했다. 이로 인해 전자제품의 열관리는 더욱 어려워졌으며 특히 전기차용 배터리의 고용량화, 전자부품의 고집적화로 열 밀도 증가에 대응하기 위한 고방열 특성의 방열 소재가 더욱 필요한 실정이다.

전기차 판매량을 기반으로 2025년 전기차의 열 계면 소재에 사용되는 방열 소재시장은 약 9조7천억원에 이를 것으로 전망된다.

이번 연구 결과는 기존 저가 방열소재의 수분 반응과 높은 소결 온도 문제를 해결했다는 데 큰 의미를 둘 수 있다.

현재 연구팀은 마그네시아의 열전도도를 질화물 방열 세라믹 수준으로 높이는 등 성능 향상을 위한 후속 연구를 이어가고 있다. 또한 본 기술의 상용화를 위해 재료연은 기술출자로 설립된 연구소기업인 ㈜소울머티리얼의 주주로 참여해 양산화를 지원하고 있다.