초록 ▼

□ 연구개요
⦁ 최근 고출력 전자제품의 수요가 급증함에 따라 고성능 전자소자 관련 연구가 활기를 띠고 있음. 모든 사물이 전자 제품화되고 있으며, 그 엄청난 연산량을 수용할 수 있을 만한 고성능·고집적 소자의 개발이 필수 선결 과제로 지목되고 있음,
⦁ 본 연구에서는 고출력 전자제품의 방열 소재로 적용 가능한 고성능 (INVAR)-(Cu) 방열 복합신소재를 개발하고자 함. 세라믹보다 낮은 수준의 열팽창 계수를 가지는 Fe-Ni계 합금인 INVAR 합금과, 높은 수준의 열전도도를 가지는 Cu를 복합화하여 고열전도-저열팽창

□ 연구개요
⦁ 최근 고출력 전자제품의 수요가 급증함에 따라 고성능 전자소자 관련 연구가 활기를 띠고 있음. 모든 사물이 전자 제품화되고 있으며, 그 엄청난 연산량을 수용할 수 있을 만한 고성능·고집적 소자의 개발이 필수 선결 과제로 지목되고 있음,
⦁ 본 연구에서는 고출력 전자제품의 방열 소재로 적용 가능한 고성능 (INVAR)-(Cu) 방열 복합신소재를 개발하고자 함. 세라믹보다 낮은 수준의 열팽창 계수를 가지는 Fe-Ni계 합금인 INVAR 합금과, 높은 수준의 열전도도를 가지는 Cu를 복합화하여 고열전도-저열팽창 특성 간 Trade-off를 극복한 고성능 방열 소재 개발을 목표로 함.
⦁ 이와 같은 연구 개발은 단순히 소재 개발에서만 그치는 것이 아니라, 그 개발된 소재의 특성 발현 메커니즘을 규명하고, 이에 더불어 이후 소재 특성의 일반식을 도출하는 것을 최종 목표로 함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 고열전도-저열팽창 Trade-off 극복 금속 방열 신소재 개발
⦁ 저열팽창 INVAR 합금과 고열전도 Cu 간의 자가 조립 복합 소재 제시 및 제조 방법 최적화
⦁ 합금 제조 방법/후처리 공정/첨가 원소 제어 등을 통한 특성 제어 기술 확립
⦁ 기존 금속 혹은 세라믹 단일 소재에 준하는 열팽창, 열전도 특성 확보
2. 열역학 시뮬레이션 및 원자 단위 구조 분석을 통한, 복합 구조 합금 형성 원리 규명
⦁ 단순한 조성 제시에 끝나는 것이 아닌 열역학 데이터베이스(상태도) 제시 및 형성 상 예측
⦁ 원자 단위 구조 분석 기술 도입하여, 상분리 시에 형성되는 나노 단위 상분리 상에 확인
▶ SEM에서 확인 불가능한 분리상 확인을 통한, 미시 구조의 거시 특성 영향력 확인
3. INVAR 복합 소재의 저열팽창 발생 메커니즘 규명
⦁ 세계 최대/최고의 X-선 방사광 가속기 시설인 APS에서 실시간 상분석을 통한 INVAR 특성 원리 규명 ▶ 고온에서의 자성 상변태를 통한 소재 부피 팽창 억제
⦁ 이와 같은 자성 상변태가 상분리 복합재 상태에서도 구현 가능함을 규명
4. 상기 합금 특성 예측을 위한, 1차 합금 특성 일반식 제시
⦁ 상기 단계들에서 확보한 데이터를 Machine learning 기법을 도입하여 일반화함으로써, 단순한 첨가 원소의 특성만을 토대로, 전체 복합 소재의 특성을 예측할 수 있는 일반식 개발
▶ 지속 가능한 소재 개발 방향성 설계

□ 연구개발결과의 중요성
⦁ 고열전도-저열팽창 Trade-off 극복 Invar-Cu 방열 소재의 개발은 기존 큰 열팽창으로 인해 고성능 방열 재료로는 적용이 불가능할 것으로 여겨졌던 금속 소재의 패러다임을 바꿀 수 있을 것으로 기대.
⦁ 전자소자의 불량이 대부분 열에 의해 기인하여, 최근 방열 소재 시장이 상당한 부가가치를 창출하고 있는 만큼 본 소재의 개발이 국가 소재 산업에도 큰 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료.
⦁ 본 과제를 통하여 신소재 개발을 위한 합금 설계, 공정 조절을 통한 상분리 합금의 미세구조 제어, 그리고 특성 분석을 통한 미세구조와 다양한 특성 간 상관관계 규명이라고 하는 재료연구에 관한 종합적인 연구를 성공적으로 수행함으로써, 고부가가치 방열 소재 개발노하우를 확보.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-가. 연구의 필요성 및 연구 과제의 범위 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 2-가. (INVAR)-(Cu) 복합 방열 소재 개발 ... 5
• 2-나. (INVAR)-(Cu) 복합 방열 소재의 방열 특성 분석 ... 8
• 2-다. (INVAR)-(Cu) 복합 방열 소재의 특성 개선 및 최적화 ... 12
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 19
• 3-가. 연구개발의 결론 ... 19
• 3-나. 연구개발의 중요성 및 적용 가능성 ... 19
• 4. 참고문헌 ... 21
• 5. 연구성과 ... 22
• 대표적 연구실적 ... 23
• 끝페이지 ... 33