전자소자 과열현상 해결..'페로브스카이트 태양전지' 성능 3배↑

- 포스텍 박태호 교수팀 '방열 복합소재 냉각시스템 개발'

유기 전자소자 내 방열 효과의 중요성 및 신규 냉각 시스템의 모식도. 유기 전자소자를 구동할 때 시간이 흐른 후 소자를 구성하는 소재들의 온도가 상승하는 것을 볼 수 있다. 이러한 온도 상승은 습도 및 빛보다 더 치명적으로 소재를 변형시키며, 소자의 성능저하를 일으킨다. 새롭게 개발된 복합소재는 전하이동 특성을 유지하면서 효과적으로 열 방출 경로를 형성할 수 있다.[포스텍 제공]

유기 전자소자 내 방열 효과의 중요성 및 신규 냉각 시스템의 모식도. 유기 전자소자를 구동할 때 시간이 흐른 후 소자를 구성하는 소재들의 온도가 상승하는 것을 볼 수 있다. 이러한 온도 상승은 습도 및 빛보다 더 치명적으로 소재를 변형시키며, 소자의 성능저하를 일으킨다. 새롭게 개발된 복합소재는 전하이동 특성을 유지하면서 효과적으로 열 방출 경로를 형성할 수 있다.[포스텍 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 전자소자 성능 저하의 주범인 열을 잡아 소자의 수명을 늘려줄 냉각시스템이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 포스텍 화학공학과 박태호 교수 연구팀이 소자 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 산화알루미늄·전도성 고분자 복합소재를 이용한 냉각시스템을 개발했다고 13일 밝혔다.

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

하지만 유기물 소재는 열전도도가 낮아 소자 구동과정 중 내부에서 발생하는 열이 방출되지 않고 축적된다는 것이 문제였다.

연구팀은 열을 잘 전도할 수 있는 산화알루미늄 나노입자로 열이 빠져나갈 수 있는 구조체를 만들고, 전도성 고분자를 침투시켜 산화알루미늄의 절연성이 전하이동을 방해하지 않도록 설계했다.

열 방출경로를 확보하는 한편 소자의 작동에 미치는 영향을 최소화 한 것이다.

실제 이렇게 만들어진 방열 복합소재를 페로브스카이트 태양전지에 적용, 고온·고습 환경에서 소자의 성능이 3배 이상 향상됐다.

연구팀은 페로브스카이트 태양전지 이외 유기발광다이오드나 유기트랜지스터 같은 차세대 전자소자에도 접목할 수 있도록 후속연구를 지속할 계획이다.

박태호 교수는 “이번 연구결과는 모든 유기 전자소자에 적용이 가능한 핵심기술”이라며 “이 기술의 실용화를 위해서는 방열 봉지막 소재 개발이 필요하다”고 말했다.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스’ 10월 27일 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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