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일본 토레이는 5월 19일 고성능 열전달 기술 개발을 발표했습니다. 이 기술은 탄소섬유 복합재의 열전도율을 금속 소재 수준으로 향상시켜 소재 내부에서 발생한 열을 내부 경로를 통해 외부로 효과적으로 전달함으로써 모바일 운송 분야에서 배터리 노화를 늦추는 데 도움을 줍니다.

가볍고 강도가 뛰어난 탄소 섬유는 현재 항공우주, 자동차, 건설 부품, 스포츠 장비 및 전자 장비 제조에 널리 사용되고 있습니다. 합금 소재와 비교했을 때 열전도율은 항상 단점으로 작용해 왔으며, 이는 과학자들이 오랫동안 개선하고자 노력해 온 과제입니다. 특히 상호 연결성, 공유, 자동화 및 전동화를 추구하는 신에너지 자동차의 급속한 발전 속에서 탄소 섬유 복합 소재는 관련 부품, 특히 배터리 팩 부품의 에너지 절약 및 경량화를 위한 필수적인 소재로 자리 잡았습니다. 따라서 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP)의 열전도율 단점을 보완하고 효과적으로 개선하는 것이 더욱 시급한 과제가 되었습니다.

이전에는 과학자들이 흑연층을 추가하여 열전도율을 높이려고 시도했습니다. 그러나 흑연층은 균열, 파손 및 손상이 발생하기 쉬워 탄소 섬유 복합재의 성능을 저하시킵니다.

이 문제를 해결하기 위해 토레이는 높은 경도와 짧은 탄소 섬유를 가진 다공성 CFRP의 3차원 네트워크를 개발했습니다. 구체적으로, 다공성 CFRP는 흑연층을 지지하고 보호하여 열전도성 구조를 형성하고, 그 표면에 CFRP 프리프레그를 적층함으로써 기존 CFRP에서는 달성하기 어려운, 심지어 일부 금속 소재보다도 높은 열전도율을 구현하면서도 기계적 특성에는 영향을 미치지 않습니다.

토레이는 흑연층의 두께와 위치, 즉 열전도 경로에 대해 완전한 설계 자유도를 확보하여 부품의 정밀한 열 관리를 구현했습니다.

토레이는 이 독자적인 기술을 통해 경량성과 고강도라는 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)의 장점을 유지하면서 배터리 팩과 전자 회로에서 발생하는 열을 효과적으로 방출합니다. 이 기술은 이동통신, 모바일 전자기기, 웨어러블 기기 등 다양한 분야에 적용될 것으로 기대됩니다.