▲ 재료연구원 정지호 선임행정원이 ‘저가형 고열전도성 방열 MgO 세라믹’에 대해 설명하고 있다.

한국재료연구원이 나노코리아 2021에서 다양한 나노 소재의 기술들을 선보였다.

전시회에 출품한 한국재료연구원(소장 이정환, KIMS)의 하이라이트 기술 중 하나인 ‘저가형 고열전도성 방열 세라믹 신소재’는 전자기기 내 방열판을 설치 시 필요한 열계면 소재로 산화마그네슘(MgO)을 활용한 세라믹이다.

전자기기의 방열은 제품의 기능 상실, 수명 저하, 화재 등의 주요 원인이 된다. 따라서 열관리는 필수 요소다.

방열소재의 시장의 98%를 장악하고 있는 AL2O3(알루미나)와 MgO 세라믹 필러를 비교해 보면, MgO의 열전도도는 30~60W/mk로 AL2O3보다 2~3배 뛰어나며 단가가 낮고 가볍다.

그동안은 MgO가 공기 중 수분과 반응해 표면 변형에 따른 열전도도 및 내구성이 저하돼 고분자와 섞이기 힘들고, 1700°C에서도 치밀한 미세구조가 어려워 활용되지 못했다.

이를 해결하기 위해 KIMS에서는 공기 중 수분과 반응하지 않고 재질 변화가 없어 1400°C 이하에서 치밀한 미세구조가 가능한 MgO 세라믹 필러를 개발했다. 이는 다양한 전자기기, 3D프린터, 전기 자동차 부품 등에 적용 가능하다.

특히 전기차 배터리 패키지 경우 발열로 인한 고장, 폭발 등을 방지하기 위해 배터리 사이에 열계면 소재를 채우고 있다. MgO를 사용할 경우 AL2O3보다 방열 특성이 우수할 뿐만이 아니라 무게도 가벼워 배터리의 성능 유지, 안전성, 연비 향상에도 탁월하다. KIMS의 MgO를 통해 현재 세라믹 필러 소재 시장을 장악한 AL2O3를 대체할 수 있다.

현재 이 기술은 양산이 가능한 수준까지 왔으며, 전기차 관련 기업 및 방열 산업에서 많은 문의가 들어오고 있는 각광 받는 기술이다.

이 외에도 △고온 세라믹 복학재료 기술 △친환경 수소 생산을 위한 음이온교환막 수전해 스택 및 소재기술 △5G 전자파 대응을 위한 흡수·방열 복합소재 기술 △고체추진제용 에너제틱 금속분말 기술 △ 탄소나노튜브 섬유 제조 및 응용 기술 등을 전시 했다.

재료연구소는 금속, 분말, 세라믹 등 다양한 소재분야의 연구개발, 성과확산, 시험평가, 기술지원 등을 통해 국가 소재 연구개발의 구심점 역할을 수행하고, 국가 소재산업 발전 및 국가·사회문제 해결에 기여하는 정부출연 연구기관이다.

소재 연구의 중심이자 선도기관이 되기 위해 소재 기초연구부터 실용화, 애로기술 해소까지 소재·부품 전주기 부문에 지원해 소재강국을 실현하기 위해 노력하고 있다.

▲ 재료연구원은 나노코리아2021에서 다양한 나노 기술들을 선보였다.