[서울=뉴스핌] 김양섭 기자 = 크리스탈신소재는 최근 전자제품의 소형화·경량화에 따라 방열의 중요성이 증대되고 있는 만큼 새로운 공정을 통해 물리 그래핀 방열 필름을 연구 개발 확대할 계획이라고 26일 밝혔다.

앞서 크리스탈신소재는 과학기술 연구개발 기관과의 협력해 물리적 그래핀 분산 및 산화 그래핀 상용성 문제를 해결하고, 산화 그래핀 원료를 일부 대체해 열전도 필름을 제조한 바 있다. 그 결과로 완제품 열전도 필름의 성능을 그대로 유지하면서도 비용은 10~15% 절감하게 됐다.

최근 소형화·경량화된 전제제품에서 발열 문제가 발생하는 사례가 증가하자, 발열 문제를 해결하기 위해 흑연 밀도가 낮고 열전도 계수가 높은 열전도 필름이 광범위하게 사용되고 있다.

소형 전자 제품의 방열에도 가장 많이 사용되는 제품이 바로 열전도 필름이다. 현재 흑연 방열 필름으로는 폴리이미드 필름을 전구체로 하는 성형체 및 고온 흑연화된 인공 흑연 열전도 필름, 산화 그래핀을 원료로 하는 그래핀 열전도 필름이 있다.

이 중에서 그래핀 열전도 필름은 3C(컴퓨터, 통신, 소비자 전자제품) 분야에도 광범위하게 활용되고 있다. 그래핀 열전도 필름은 산화 그래핀을 원료로 포밍 코팅 필름, 전-환원(Pre-reduction process), 흑연화, 압연 등 공정을 거쳐 만들어진다.

열·전기 전도율과 가요성이 높고 가볍고, 쉽게 접히지 않는다는 장점 등이 있다. 또한 스마트 모바일 기기 방열 문제를 효과적으로 해결해 주고 있어 적용될 수 있는 분야가 넓다. 

산화 그래핀을 원료로 그래핀 열전도 필름을 제조하는 과정에서 고온처리를 했기 때문에 산화 그래핀의 열작 감량이 크고 비용도 비교적 많이 들었다.

그래핀 대량 제조 기술의 발전에 따라 산화 그래핀 방식으로 제조된 고열전도 그래핀 필름의 열전도율도 2000W∙m-1∙K-1까지 올랐다. 고열전도 그래핀 필름의 열전도율은 산업용 고품질 흑연화 폴리이미드 필름과 유사하고 비용이 더 적게 들며 두께를 제어할 수 있다.

그래핀은 2차원 열전도 충전재로 고분자 물질에서 3차원 열전도 네트워크를 구축할 수 있기 때문에 열전도성 열계면 재료(TIM) 응용 분야에 활용할 수 있다.

고분자 물질에서 그래핀의 분산성을 높이고 3차원 그래핀 열전도 네트워크를 구축하는 등의 방법을 통해 그래핀으로 충전된 열전도성 열계면 복합 재료의 연전도율을 폴리머보다 수배 더 높일 수 있고, 충전재 비율 역시 기존의 열전도 충전재보다 낮게 만들 수 있는 것이다.

크리스탈신소재는 산화 그래핀 제조 과정에서 강산·강염기 등 환경에 적합하지 않은 원료가 사용되고 있기 때문에 자사의 그래핀 과학기술 연구개발팀을 통해 향후 산화 그래핀의 비율을 낮출 계획이다.

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