‘어드밴스드 엔지니어링 머티어리얼스’ 10월호
한국세라믹기술원 도환수 박사 연구팀이 소재 내부의 산소 결함 제어를 이용해 열에너지 전달의 효율을 크게 높일 수 있는 기술을 개발했다.
현재 방열소재의 열물성은 매우 우수한 성능을 보이는 것으로 보고되고 있다.
문제는 소재 고유의 내부 결함으로 인한 열전달 특성의 효율 제고의 한계다.
제작공정에서 발생하는 산소 결함이 효율적인 열전달을 방해하기 때문이다.
연구팀은 방열 소재의 원소재 자체에 필수적으로 포함된 산소 결함을 우선적으로 제어해 결정 내부에서 결정 외부 표면으로 선택적으로 이동시키는 공정을 개발했다.
산소 결함은 결정 내부에서 열전달 움직임을 방해하는 인자로 작용함에 따라 결정 외부 표면으로 이동시켜 버려지는 열에너지가 없도록 했다.
모든 방향으로 열에너지 전달이 효율적으로 이뤄지도록 설계했다.
이번에 개발된 소재의 열물성은 소재의 기계적 특성에는 영향을 미치지 않으면서 산소 결함이 선택적으로 결정 외부로 이동했다.
열전달 효율도 10~15% 향상된 것을 입증했다.
연구팀은 “방열소재의 결함제어를 선택적으로 해 열에너지 전달 경로가 바뀌는 현상을 제어함으로써 열에너지 전달 효율을 극대화할 수 있는 소재를 설계하고 개발했다는데 의의가 있다”며 “향후 웨어러블 전기·전자기기와 우주·항공 및 바이오 분야 등의 방열 문제를 해결할 수 있게 됐다”고 설명했다.
연구 성과는 재료 및 공학분야 국제 학술지 ‘어드밴스드 엔지니어링 머티어리얼스’ 10월호 표지논문으로 게재됐다.
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