유기전자부품 열 방출해 수명 늘린다

포항공대 박태호 교수팀, 새 냉각시스템 개발
산화알루미늄 나노입자로 열 방출 경로 확보
태양전지 적용한 결과 부품 성능 3배 향상

유기 전자부품을 작동할 때 시간이 흐른 후 부품을 구성하는 소재들의 온도가 상승하는 것을 볼 수 있다. 이러한 온도 상승은 습도 및 빛보다 더 치명적으로 소재를 변형시키며, 부품의 성능을 떨어뜨린다. 새롭게 개발된 복합소재는 전하이동 특성을 유지하면서 효과적으로 열 방출 경로를 만들어낸다.

포스텍 박태호 교수 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 전자부품의 성능을 떨어뜨리는 열을 잡아 부품의 수명을 늘려줄 냉각시스템을 개발했다.

한국연구재단은 포항공과대학 화학공학과 박태호 교수팀이 산화알루미늄과 전도성 고분자 복합소재를 이용해 부품 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 냉각시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

연구진은 이 기술을 적용해 만들어진 방열 복합소재를 페로브스카이트 태양전지에 적용한 결과 고온·고습 환경에서 부품의 성능이 3배 이상 향상됐다고 설명했다.

박태호 교수는 "페로브스카이트 태양전지 이외 유기발광다이오드나 유기트랜지스터 같은 차세대 전자부품에도 접목할 수 있도록 후속연구를 지속할 계획"이라고 말했다.

무기물 소재와 달리 유연하고 가공성이 뛰어난 유기물 소재를 이용한 유기 전자부품에 대한 수요가 증가하고 있다.

하지만 유기물 소재는 열전도도가 낮아 소자 구동과정 중 내부에서 발생하는 열이 빠져나오지 못하고 축적된다는 것이 문제였다.

연구진은 열이 잘 이동할 수 있는 산화알루미늄 나노입자로 열이 빠져나갈 수 있는 물체를 만들고, 전도성 고분자를 침투시켜 산화알루미늄의 절연성이 전하이동을 방해하지 않도록 설계했다.

연구진은 이렇게 개발한 복합소재를 페로브스카이트 태양전지에 적용했다. 실험결과, 고온 및 고습 환경에서 31일 후에도 초기성능의 90% 이상을 유지했다.

또 기존 소재대비 부품의 수명을 3배 이상 증가시켰다.

이는 열 방출경로를 확보하는 한편 부품의 작동에 미치는 영향을 최소화 한 것이다.

이번 연구 성과는 에너지 분야 국제학술지 '에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스'에 10월 27일 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자