크리스탈신소재, 10분→3.5초…발열시간 단축 ‘그래핀 발열 필름’ 개발 성공...“효율 170배↑”

(사진=크리스탈신소재)

크리스탈신소재가 발열시간을 10분에서 3.5초로 단축시킨 그래핀 발열 필름 생산 개발에 성공했다고 12일 밝혔다.

그래핀 발열 필름은 뛰어난 성능으로 발견 이후부터 관련 업계의 주목받기 시작해 2차원 소재 그래핀은 현재 다양한 분야에서 활용되고 있다.

전자이동도가 매우 높고 얇은 편으로, 무게가 가벼워 전기가열 분야에서 요구되는 성능을 갖추고 있다는 점에서 관련 업계의 관심이 집중되고 있다.

크리스탈신소재는 그래핀 다운스트림 응용 기업과 함께 그래핀 전기기반 발열 필름을 공동 개발에 성공했다. 물리법 그래핀과 기타 열전도 입자를 고분자 소재에 균일하게 분포해 연성과 밀도가 높은 그래핀 발열 필름을 생산한 것이다.

해당 발열 필름은 온도 상승 속도가 빠르지만 고온으로 인한 위험성이 낮고, 온도 균일성이 뛰어난 점 등의 강점을 가지고 있다.

또한, 동일한 조건에서 기존 저항선 발열 방식과 비교했을 때 크리스탈신소재 발열 필름의 경우 온도 균일성이 56%(그림1 및 그림2) 더 높고, 그래핀 발열 필름의 적합도가 더 높다. 절전 효과 역시 35% 높게 나타났다.

타사 그래핀 제품(그림3)과 다른 크리스탈신소재의 물리법 그래핀(그림4)의 가장 큰 특징은 2차원 형태(그림4)를 유지하면서 직경 및 두께의 비율이 더 크다는 점이 있다. 뛰어난 2차원 형태는 열전도 통로를 구축할 수 있다. 높은 전도율(그림5: 전도율이 20MPa일 때 10의 5승 초과) 역시 발열 필름의 시트 저항을 낮춰 그래핀 발열 필름의 발열 효율을 높인다.

크리스탈신소재는 다운스트림 응용 기업 핑장위에펑전열의 발열 제품에 그래핀을 도입함으로써 그래핀 응용 분야를 확대했을 뿐만 아니라 고객사의 발열 제품 업그레이드까지 가속하며 업계 우위를 선점했다.

테스트 결과에 따르면 기존 발열 매개체를 사용할 경우 전원 연결부터 발열까지 약 10분이 소요되지만 크리스탈신소재의 그래핀 발열 필름 기반 소재를 사용할 경우 3.5초밖에 걸리지 않았다. 효율이 170배 이상 증가한 것이다.

크리스탈신소재는 이번 테스트 결과를 발판 삼아 전열 및 전도 응용 분야에 그래핀 소재를 도입하기 위한 연구에 주력하고, 이를 통해 시장 니즈에 부합하는 더 많은 신형·최첨단 소재를 개발할 예정이다.