한국생산기술연구원과 강원대학교, 동아대학교 공동 연구팀이 고성능 AI 기기의 발열 문제를 해결할 방열 신소재 ‘LPE60’을 개발했다. 이 소재는 열은 모든 방향으로 균등하게 전도하면서 전기는 차단하는 특성을 지녀, 반도체·AI 가속기 등 첨단 기기에 바로 적용할 수 있다. 연구 성과는 2026년 6월 국제학술지 케미칼 엔지니어링 저널에 게재됐다.
LPE60은 갈륨 기반 액체 금속을 구형 입자로 제작한 뒤, 전기전도성이 없는 에폭시로 코팅해 나노 절연 간격을 형성하는 방식으로 만들어진다. 소재 부피의 최대 60%까지 액체 금속을 첨가해 방열 성능을 극대화했다는 점에서 LPE60이라는 명칭이 붙었다. 이 기술의 핵심은 열 전도 경로와 전기 절연 특성을 동시에 설계한 것이다. 기존 방열 소재는 열 전도율을 높이면 전기 전도도도 함께 높아지는 딜레마가 있었지만, 이번 연구에서는 액체 금속 입자 표면의 나노 절연 구조를 통해 두 특성을 분리하는 데 성공했다.
성능 검증 실험에서 LED 칩 표면 온도는 92.4℃로 측정됐다. 기존 방열 에폭시 소재를 사용했을 때보다 19.1℃ 낮은 수치다. 생체 안전성 평가에서는 피부 세포를 노출시킨 결과 세포 생존율이 100%를 기록해 유해성이 없음을 확인했다. AI 반도체와 고성능 칩의 전력 밀도가 높아질수록 발열 관리는 성능과 수명을 좌우하는 핵심 과제로 부상하고 있어, LPE60 같은 고효율 전기절연 방열 소재의 수요는 지속 확대될 전망이다.
연구팀을 이끈 한국생산기술연구원 김시형 수석연구원, 강원대 임태환 교수, 동아대 김정한 교수는 이번 소재가 열관리와 생체적합성을 동시에 요구하는 차세대 AI 반도체 패키징, 웨어러블·이식형 바이오칩 분야에 적용될 수 있다고 설명했다. 실제로 소재는 원래 길이보다 20% 늘어나는 반복 인장 변형과 굽힘·가열 시험 후에도 방열 성능이 안정적으로 유지됐다. 방열 소재는 제조 공정 단가와 대량 생산 가능성이 상용화의 관건인 만큼, 액체 금속 기반 소재의 경제성을 높이는 후속 검증이 이어질 예정이다.
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