‘공기 중 수분으로 전기차 배터리 열 식힌다’···DGIST, ‘수동 냉각 필름 소재’ 개발

김성균 DGIST 화학물리학과 교수(왼쪽 두번째) 연구팀. DGIST 제공

대구경북과학기술원(DGIST)은 물이나 전기 없이 공기 중의 수분을 이용해 전자기기의 열을 식힐 수 있는 차세대 ‘수동 냉각(Passive Cooling) 필름 소재’를 개발했다고 6일 밝혔다.

DGIST에 따르면 최근 인공지능(AI) 기술의 발전으로 데이터 센터가 급증하면서 이를 냉각시키기 위한 전력과 수자원 확보가 중요한 과제로 부각되고 있다. 모바일 기기나 전기차 배터리 역시 제한된 공간에서 열을 효율적으로 빼내는 기술이 필수적이다.

하지만 펌프나 팬을 돌리는 기존의 ‘능동 냉각 방식’은 전기에너지와 냉매(물)가 반드시 필요하고, 장치가 복잡해 유지보수 비용이 크다는 단점이 있었다.

이 때문에 외부 에너지를 투입하지 않아도 되는 수동 냉각 기술의 하나인 공기 중의 수분을 활용하는 ‘증발 냉각 기술’이 대안으로 제시됐다. 다만 기존의 흡습성(수분을 흡수하는 성질) 소재 대부분이 딱딱한 결정성 고체 형태여서 전자기기 표면에 밀착하기 어렵고, 기기 부식을 유발하는 등 상용화에 뚜렷한 한계가 있었다.

DGIST 화학물리학과 김성균 교수 연구팀은 수분 저장 능력이 뛰어난 물질(나노셀룰로오스)과 강한 흡습성을 띤 유기 이온성 분자를 결합했다. 유연하면서도 끈적끈적한 필름 형태의 소재를 새롭게 합성하는 방식으로 이 문제를 획기적으로 해결했다고 연구팀은 설명했다.

연구팀은 연속적인 전자기기 작동 환경에서 시험한 결과, 개발된 필름 소재는 12시간 이상 기기 표면의 온도를 최대 18.2도(72.3도에서 54.1도까지 감소)까지 안정적으로 낮추는 데 성공했다고 밝혔다.

DGIST측은 막대한 전력과 냉각수가 필요한 인공지능(AI) 데이터 센터나 모바일 기기, 전기차 배터리 등의 열관리 문제를 친환경적으로 해결할 핵심 기술로 주목된다고 밝혔다.

김성균 교수는 “이번 연구는 단순한 친환경 소재 개발에 그치는 것이 아니라 기존 수동 냉각 소재들이 안고 있던 부식성, 유연성 및 접착성 부족 등의 여러 한계점을 한 번에 극복할 수 있는 방향성을 제시했다는 데 큰 의미가 있다”고 말했다.