1. 서론: 열 관리(Thermal Management), 현대 전자산업의 생존을 건 물리적 사투 1.1. '열 장벽(Heat Wall)'과 무어의 법칙의 황혼 반도체 산업이 지난 수십 년간 누려온 무어의 법칙(Moore’s Law)은 이제 물리적 한계라는 거대한 벽에 직면해 있다. 트랜지스터의 선폭이 나노미터(nm) 단위로 축소되면서 누설 전류에 의한 발열은 기하급수적으로 증가했고, 성능 향상을 위해 도입된 3D 적층 기술과 칩렛(Chiplet) 구조는 단위 부피당 발열 밀도(Heat Flux)를 폭발적으로 증가시키는 결과를 낳았다. 현대의 고성능 컴퓨팅(HPC) 프로세서, 인공지능(AI) 가속기를 위한 GPU, 그리고 5G 통신 모듈은 이제 단순한 전자 소자가 아니라, 수백 와트(W)의 열을 뿜어내는 초고밀도 발열원이 되었다. 이러한 환경에서 '열 관리(Thermal Management)'는 더 이상 시스템 설계의 후순위 고려사항이 아니다. 전자 부품 고장의 55% 이상이 열 문제에서 기인한다는 통계는 열 관리가 제품의 성능, 신뢰성, 그리고 수명을 결정짓는 가장 중요한 척도임을 시사한다. 칩 내부에서 발생한 열이 외부로 신속하게 배출되지 못하면 접합부
[헬로티] KIST-서울대 연구팀 "열전도 8배·전기생산 3배 향상…자가발전 웨어러블 기기에 적용 가능" 굴곡진 표면에도 붙일 수 있게 유연한 고분자 소재를 기반으로 열전소자를 만들어 열전달 효율을 극대화함으로써 발전 성능을 3배 이상 높이는 기술이 개발됐다. 열전소자는 소재 양쪽의 온도 차이로 생성되는 전압을 활용, 산업현장 폐열 등 버려지는 열에너지를 전기에너지로 변환시킨다. 기존 열전소자는 단단한 금속 기반 전극과 반도체를 사용해 평평하지 않은 표면의 열원을 온전히 흡수하기 어려웠다. 한국과학기술연구원(KIST)은 1일 소프트융합소재연구센터 정승준·김희숙 박사팀이 서울대 전기정보공학부 홍용택 교수팀과 함께 무기물 기반의 고성능 열전재료를 은 나노와이어와 열전도율이 높은 금속 입자가 들어 있는 신축성 기판으로 연결, 열전소자 저항은 낮추고 유연성은 높인 고효율 신축성 열전소자를 개발했다고 밝혔다. 사진. KIST-서울대 연구팀이 개발한 신축성 열전소자 (출처: 연합뉴스) 최근 사람 피부나 온수파이프 등에 밀착해 붙일 수 있는 유연 열전소자 개발 연구가 활발하다. 하지만 기존 유연 열전소자 연구에 주로 사용되는 기판은
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