LED(Light Emitting Diode : 발광다이오드) 조명에 나노복합소재를 접목, 단순히 바르는 것만으로 LED 조명의 온도를 크게 떨어뜨릴 수 있는 획기적 코팅 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국전기연구원(원장 유태환) 나노융합에너지소재연구센터 박효열 박사팀은 최근 LED 개발과 관련한 최대 현안중 하나인 LED 소자의 온도를 낮추는데 획기적으로 기여할 수 있는 LED 방열용 코팅제를 개발하는데 성공했다고 9일 밝혔다.

LED는 여러 장점에도 불구하고 투입전력의 약 80% 정도가 열로 발생한다는 한계를 갖고 있다. LED를 사용함에 따라 LED 소자의 온도가 올라가고 이렇게 소자의 온도가 올라갈수록 LED의 발광효율이 떨어지고 수명도 줄어들게 되는 것. 현재 LED의 방열에 가장 많이 사용되고 있는 알루미늄 방열판(Heat Sink)의 경우 표면에서 열복사 특성이 좋지 않아 열방사가 잘 이루어지지 않고 있다.

이와 관련 전기연구원 박효열 박사팀은 열복사 특성이 우수한 세라믹 입자와 결합제(바인더)를 결합한 방열 코팅제를 개발하고, 이를 LED 조명의 방열판에 코팅함으로써 열방사 특성을 극대화했다.

연구팀은 개발된 방열 코팅제의 효과를 검증하기 위해 방열판으로 많이 사용되고 있는 알루미늄의 표면을 방열 코팅제로 코팅을 한 것과 코팅하지 않은 것의 방열특성을 비교한 결과 90℃에서 80℃로 10℃ 가량 떨어지는 효과가 관찰됐다.

박효열 박사는 “실제 사용되고 있는 LED 조명을 대상으로 실험을 한 결과 LED의 방열판에 방열 코팅제를 바를 경우 LED 소자가 부착되어 있는 기판의 온도가 방열 코팅제를 바르기 전과 비교하여 10% 가량 떨어지는 것을 관찰할 수 있었다”며 “온도가 떨어지는 정도는 발열온도가 높을수록 더 큰 비율로 떨어지므로 열이 많이 발생되는 고출력 LED 조명에 매우 큰 효과가 있을 것으로 예상된다”고 말했다.

이번에 개발된 방열 코팅제를 사용하게 되면 현재 열의 발생 문제로 어려움을 겪고 있는 고출력의 LED 제작이 용이해져 LED 조명시장의 활성화에 큰 도움이 될 것으로 기대가 된다. 아울러 방열판의 표면적과 무게를 상당히 줄일 수 있어 컴팩트한 설계가 가능하다.

또한 열이 발생되는 표면에 단순하게 코팅을 함으로써 열을 떨어뜨릴 수 있고 적용이 매우 간편하며, 추가로 필요한 코팅공정의 소요비용이 크지 않기 때문에 향후 차세대 LED 제작 공정에 방열 코팅제의 사용이 점차 확산될 것으로 기대하고 있다.

연구팀은 현재 개발된 방열 코팅제 관련, 국내외에 특허를 출원한 상태이며, 기술이전을 통해 상용화에 나설 계획이다.