조명·자동차용 발광다이오드(LED) 시장에서 방열의 중요성이 부각되면서, 향후 어떤 소재가 방열 시장 주도권을 쥘지가 초미의 관심사다.
20일 업계에 따르면 탄소복합소재·열경화수지·절연시트 등 다양한 소재가 방열 소재로 각광받고 있다.
그동안 LED 시장은 LED를 광원으로 하는 LCD TV가 주도했다. 면적에 따라 다르지만 TV 하나에 쓰이는 LED가 수십 개에 달하는 만큼 LED 시장을 압도했다. TV 시장에서 방열 소재 중요성은 자동차나 조명 분야에 비해 상대적으로 떨어진다. 편광판을 비롯해 여러 소재부품 성능이 향상된 데다 디스플레이 업체가 열 저항 설계 방식을 바꿔 저출력 LED만으로도 기존과 동일한 휘도를 낼 수 있도록 했다. 최근 LED TV에는 2W 수준 저출력 LED가 사용된다.
이와 달리 조명 분야에서는 10W 이상 고출력 LED가 사용되기 때문에 그만큼 배출하는 열도 높아지게 된다. LED에서 나오는 열을 적절하게 배출하지 못하면 빛 출력이 떨어지는 것은 물론이고 LED 칩 수명까지 줄어든다. 뿐만 아니라 LED 열로 인해 주변 부품 성능까지 떨어질 수 있어 LED 방열 기술이 반드시 필요한 상황이다.
주목 받는 소재는 크게 세 가지다. 사출형태로는 탄소복합 소재가 떠오르고 있다. 사출 부품의 경우 열을 잘 전달할 수 있는 충전재가 핵심이다. 충전재 분산 상태나 배향도 등이 방열 소재 성능에 큰 영향을 끼치는 만큼 이 분야 연구가 활발하다.
일본에서는 절연 시트에 대한 관심이 높다. 일본화약, 히타치케미컬 등이 폴리머 특성을 향상시켜 10W/mk(열전도율 단위) 이상 절연시트를 내놓은 바 있다. 국내에서는 전자부품연구원이 필러 함량을 낮추고도 방열 네트워크를 향상시키는 방식으로 열전도도가 15W/mk 이상인 소재를 개발했다.
액정과 같은 고방열성 수지를 활용하는 방식도 있다. 액정 구조를 어떻게 하느냐에 따라 열전도가 달라질 수 있다는 사실에 착안한 방식이다. 부품 설계를 통해 방열 성능을 높이는 방법도 있다. 메탈 인쇄회로기판(PCB)을 이용하거나 히트싱크를 연결하는 것이 대표적이다.
전자부품연구원 박성대 창의융합소재팀장은 “LED나 전력반도체 분야에서 열은 성능 저하와 직결되는 만큼 매우 중요한 문제”라며 “지금은 업계에서 방열 성능을 끌어올리기 위해 여러 가지 방법을 시도해 보는 단계”라고 말했다.
문보경기자 okmun@etnews.com
