산화알루미늄 나노입자로 열 방출경로 확보

유기 전자소자 내 방열 효과의 중요성 및 신규 냉각 시스템의 모식도.(자료제공:한국연구재단)

한국연구재단은 박태호 포스텍 교수 연구팀이 전자소자 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 산화알루미늄·전도성 고분자 복합소재를 이용한 냉각시스템을 개발했다고 지난달 13일 밝혔다.
최근 유기 발광다이오드, 유기 트랜지스터 등 유연하고 가공성이 뛰어난 유기물 소재를 이용한 유기 전자소자에 대한 수요가 늘어나고 있다. 하지만, 유기물 소재는 열전도도가 낮아 소자 구동 중 내부에서 발생하는 열을 효과적으로 방출하지 못하고, 축적된 열로 인해 소자 수명이 떨어지는 제가 있다.
연구팀은 열을 잘 통하게 하는 산화알루미늄 나노입자로 열이 잘 빠져 나가는 구조체를 만들고, 전도성 고분자를 입혀 절연성을 높였다. 이 복합소재는 기존 유기물 소재에 비해 85℃로 가열한 후, 냉각 시 주위 온도를 20∼50℃ 범위 내로 제어하는 등 빠른 방열 효과를 나타냈다. 이 복합소재를 페로브스카이트 태양전지에 적용한 결과, 높은 온도와 습도 환경에서 소자 성능이 3배 이상 향상됐다.
박태호 교수는 "내부 열을 효과적으로 방출하는 냉각기술을 확보함에 따라 유기 전자소자 상용화를 앞당기는 토대를 마련하게 됐다"며 "앞으로 유기발광다이오드, 유기 트랜지스터 등 차세대 전자소자에 접목하기 위한 후속 연구를 진행할 계획"이라고 말했다.
이번 연구는 과기정통부와 연구재단의 지원을 받아 연구가 수행됐으며, 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 ´에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스´에 게재됐다.