전기차 안전 책임진다… ‘방열 실리콘’으로 앞서가는 KCC

충전·주행거리에 영향 주는
배터리시스템 ‘열 관리’필수
부품 소형화·고밀도화 여파
발열 늘며 차단 재료에 주목

KCC 실리콘 ‘방열 접착제’는
탁월한 강도·높은 안전성 자랑
‘방열 갭필러’적용할 경우엔
열접촉 저항을 최소로 줄여줘

컴퓨팅 장치의 소형화는 스마트폰을 필두로 한 모바일 혁명을 불러왔다. 전자 기기는 갈수록 작아졌고, 가벼워졌으며, 다양한 기능으로 우리의 생활을 윤택하게 만들었다. 최근 자동차와 전기·전자 분야의 최대 화두로 ‘많은 전자 소자를 어떻게 더 가볍고 더 얇게 융합하느냐’가 떠오르고 있다. 소비자들이 더 작고, 얇고, 가벼우면서도 다기능인 제품을 요구하면서 전자 기기를 구성하는 소자들을 더욱 촘촘히 사용하게 된 것이다. 그런데 이런 전자 소자의 고집적화로 인해 전자제품은 더 많은 열을 발생시키게 된다. 제품 내부에서 발생하는 열은 주변 소자의 기능을 저하시키고, 오작동과 기판 열화 등의 원인이 된다. 이 같은 이유로 기기 내부의 효율적 열관리를 위한 ‘방열(防熱) 소재(Thermal Interface Material)’ 기술이 크게 주목받고 있다.


전기자동차 시대를 맞아 KCC실리콘이 새롭게 주목받고 있다. 신뢰성 높은 ‘고방열(高防熱) 접착제’ ‘갭필러’ 등 방열용 실리콘 제품으로 방열 소재 시장에서 주목받고 있다. 자동차 전자 기기용 실리콘이 대표적이다.

자동차에는 무수히 많은 전자 기기가 사용된다. 특히 이산화탄소 감축 목표를 달성하기 위해 내연기관 차량에서 전기차(EV)로의 전환이 서서히 진행되면서 방열 소재의 중요성은 더욱 커지고 있다. KCC실리콘은 모멘티브(Momentive)의 우수한 전기차용 실리콘 솔루션을 제공하고 있다.

전기차는 배터리 용량, 성능을 향상하기 위한 배터리관리시스템(BMS)의 열관리가 필수적이다. 충·방전과 주행거리, 수명 등에 직접적인 영향을 미치므로 BMS에 대한 수요 역시 지속적으로 증가할 것으로 보인다. 특히 최근 전기차 화재가 연달아 일어나면서 배터리 구조 설계뿐 아니라 부품·소재 단계에서의 방열, 난연성에 대한 시장 요구가 높아지는 추세다.


전기차용 배터리는 완성차별 요구 성능에 따라 적용되는 방열 소재와 적용 부분이 다르다. 전기차 배터리는 셀(Cell), 모듈(Module), 팩(Pack)으로 구성된다. 셀, 모듈, 팩은 쉽게 배터리를 모으는 단위로 생각하면 된다. 배터리 셀을 여러 개 묶어서 모듈을 만들고, 모듈을 여러 개 묶어서 팩을 만든다. 전기차에는 최종적으로 배터리가 하나의 팩 형태로 들어가게 된다.

이 중 배터리 셀과 모듈이 접착되는 면에는 방열 접착제를 적용한다. 배터리 셀에서 발생하는 열을 외부로 방출시키는 동시에 배터리 셀을 차체에 고정시키는 역할을 한다. KCC실리콘의 방열 접착제는 보다 향상된 접착 성능과 본딩 강도를 제공한다. 고분자 물질인 엘라스토머 특성으로 인해 더 높은 충진재 부하에서도 댐핑(진동을 흡수해서 억제시키는 것)을 계속할 수 있으며, 나사가 필요 없을 정도로 탁월한 접착 강도를 제공한다. 이런 접착제는 실리콘을 기반으로 하므로 높은 열과 매우 열악한 환경에서도 작동할 수 있으며, 해로운 물질로부터 제품을 보호하고, 실란트(충전재), 진동 댐퍼, 열 전도체나 절연체 역할을 할 수 있다.

배터리 모듈과 팩 사이에는 ‘방열 갭필러’를 적용한다. 모듈과 팩 사이의 빈 곳에는 열전도가 낮은 공기로 채워진다. 공기의 열 전도성은 0.03W/m·K로 매우 낮기 때문에, 공기에 의한 공극은 효과적인 열전도에 방해가 된다. 이런 열접촉 저항을 최소화하기 위해 필러를 한쪽 표면에 도포한 후 눌러서 밀착시키면 필러는 공극 안으로 흘러들어가 채워지고, 열을 쉽게 외부로 방출하도록 돕는다. 이처럼 자동차의 고성능화에 따라 자동차 부품은 전자화가 급속히 추진되고 있다. 또 전자부품의 소형화, 고밀도화에 의해 이들 부품의 발열량이 현저하게 증가하는 경향이 있기 때문에 우수한 방열 성능을 가진 재료가 요구되고 있다. 자동차는 사막부터 한랭지까지 가혹한 환경에서도 사용되고 진동을 수반하므로, 방열재료에 대해서는 내열성·내한성·내진동성이 필요하다. KCC실리콘의 방열 소재는 이와 같은 요구에 대응할 수 있는 실리콘 방열재료로 높은 신뢰성을 자랑한다.

KCC실리콘의 방열 소재는 앞서 소개한 전기차 배터리용 방열 접착제, 방열 갭필러 외에도 OBC(On Board Charger·차량 내부에 탑재되는 충전기), 인버터(Inverter), 컨버터(Converter) 같은 변환장치, 모터(Motor) 등 여러 종류의 전동 부품에 다양한 형태의 방열 소재가 사용된다.