도레이, 금속 수준 열전도성 CFRP 개발로 유연한 열관리 구현

도레이 인더스트리(Toray Industries Inc., 일본 도쿄)가 탄소섬유 강화 플라스틱(CFRP)의 방열 특성을 금속 수준으로 끌어올리는 고열전도 기술 개발에 성공했다. 도레이는 이 기술을 CFRP에 적용하면 소재 내 열전도 경로를 통해 열을 효과적으로 방출할 수 있으며, 예를 들어 모빌리티 응용 분야에서 배열 저감, 전자 기기 응용 분야에서 성능 향상에 기여할 수 있다고 설명한다.

기존 그래파이트 시트 접근법의 한계 극복

외부 또는 내부 그래파이트 시트를 이용해 CFRP의 방열을 강화하려는 시도는 우수한 열전도성, 방열, 확산 효과를 가져왔다. 그러나 도레이는 이러한 시트가 파손, 비산, 손상되기 쉬워 CFRP 소재 성능을 저해한다고 지적한다.

다공성 CFRP 지지체로 그래파이트 시트 보호

도레이는 수년간 독자 기술로 고강성 다공성 CFRP 3차원 네트워크를 단탄소섬유로 개발·적용해왔다. 이번에는 다공성 CFRP 지지를 이용해 그래파이트 시트를 보호하는 열전도층을 만들었다. 이 열전도층 위에 CFRP 프리프레그를 적층하여, 기계적 특성과 품질을 저해하지 않으면서 금속 이상의 열전도성을 달성했다고 한다.

유연한 열관리 설계 가능

또한 도레이는 열전도 경로를 형성하는 그래파이트 시트의 두께와 적층 위치를 결정할 수 있게 되었다고 밝혔다. 이를 통해 열을 방출하거나 활용하는 경로를 제어하여 CFRP 냉각 효율과 열 확산 경로를 조절하는 유연한 열관리 설계가 가능해졌다.