열전도성 첨가제에 따른 열전도성 플라스틱의 기계적 특성에 관한 연구

Abstract

우리 생활에서 가장 많이 사용되고 있는 소재 중 하나가 플라스틱이다. 플라스틱이 산업용 소재로 쓰이는 이유는 무엇보다도 가볍고, 가공하기 쉬우며 값이 싸기 때문이다. 반면에 플라스틱은 열과 전류를 잘 통하지 않고 금속에 비해 강도가 약하다는 단점이 있어 용도가 한정되어 있다. 그러나 최근 고분자를 다루는 기술이 발전하면서 플라스틱의 용도가 크게 바뀌고 있다. 절연체의 대명사로 인식되었던 플라스틱이 금속 못지않게 열을 전달하는 소재로 탈바꿈하고 있는 것이다. 플라스틱은 원래 고분자(polymer)를 주성분으로 하여, 무기물(inorganic), 유리섬유(glass fiber), 카본섬유(carbon fiber)와 혼합된 복합재료 또는 고분자 자체로 사용된다. 고분자는 열을 가하여, 녹인 후에 원하는 모양으로 성형을 하고 다시 고화시키는 열가소성 재료와 한번 성형이 되면 다시 녹일 수 없는 열경화성 재료로 통칭하지만 일반적으로 플라스틱은 열을 가하여 녹일 수 있는 열가소성 고분자계를 말한다. 기존의 플라스틱이 절연체로 인식되고 있는 이유는 고분자의 분자구조가 긴 사슬이 엉켜있는 모양을 하고 있어, 진동양자(phonon)에 의하여 에너지가 전달되는 열전달 과정에서 분산(scattering)돼 0.17 ~ 0.2 W/mK로 열전도도(thermal conductivity)가 아주 낮기 때문이다. 고분자와 무기물, 금속 복합체(compound)도 고분자의 특성을 따르기 때문에 열전도도가 매우 낮다. 이에 본 연구에서는 선정된 수지와 첨가제를 이용하여 성형 원재료를 제작하고 열전도도와 인장강도, 경도를 측정할 수 있는 시험편을 제작하여 제작된 소재의 성능 평가를 실시하였다. 또한 기존의 적용 소재와 비교평가를 하여 적용 가능성과 성능예측 및 신뢰성 평가를 하고 실험결과를 분석하여 성능별 원재료 제품군을 형성하였다. 마지막으로 제작된 수지들의 물성 데이터를 바탕으로 적용 가능한 제품군을 분류하고 관련 Data Base를 구축 하였다.