DGIST, 공기 중 수분으로 전자기기 열 낮추는 냉각 필름 개발

[대구=이데일리 홍석천 기자] DGIST 연구팀이 공기 중 수분을 흡수했다가 증발시키는 방식으로 전자기기의 열을 낮추는 냉각 필름을 개발했다. 별도의 물 공급이나 전력 없이 작동하며, 실험에서 기기 표면 온도를 최대 18.2℃ 낮췄다.

DGIST는 김성균 화학물리학과 교수 연구팀이 나노셀룰로오스와 흡습성이 강한 유기 이온성 분자를 결합한 수동 냉각 필름을 개발했다고 7일 밝혔다.

수동 냉각은 팬이나 펌프 등을 구동하는 데 필요한 외부 에너지 투입 없이 열을 방출하는 방식이다. 공기 중 수분을 이용하는 증발 냉각 소재의 경우 기기 표면에 밀착하기 어렵거나 부식을 유발하는 문제가 적용의 걸림돌이었다.

연구팀은 수분 저장 능력이 높은 나노셀룰로오스를 활용해 유연성과 접착성을 갖춘 필름을 만들었다. 건조한 상태에서도 금속·반도체·유리 등의 표면에 부착할 수 있으며, 공기 중 수분을 저장한 뒤 기기에서 열이 발생하면 수분을 증발시켜 열을 빼낸다.

DGIST 김성균 교수 연구팀. (사진=DGIST)

연구팀에 따르면 개발 소재는 수분을 머금은 상태에서도 기기 부식을 유발하지 않아 별도 코팅 없이 소자 표면에 부착할 수 있다. 연속 작동 환경에서 진행한 실험에서는 12시간 이상 냉각 성능을 유지했고, 표면 온도는 최대 72.3℃에서 54.1℃로 낮아졌다.

이번 성과는 전자기기에 부착하는 소재 자체로 열관리를 보조할 가능성을 보여준다. 다만 실험에서 확인한 온도 감소를 데이터센터 전체의 전력·냉각수 절감 효과로 곧바로 해석할 수는 없다. 실제 적용 성능은 기기의 발열량과 주변 습도 등 사용 조건에 대한 검증이 필요하다.

김 교수는 “기존 수동 냉각 소재의 부식성과 유연성·접착성 부족 등 한계를 개선할 방향을 제시했다”고 말했다.

김현도 화학물리학과 박사과정생이 주도한 이번 연구는 과학기술정보통신부 개인기초연구사업과 DGIST 국제공동연구사업의 지원을 받았다. 연구 결과는 지난 9월 국제학술지 ‘Small Structures’에 게재됐다.