휴대폰 노트북 등에 적용 가능한 값싸고 성능이 우수한 히트파이프용 스마트 표면처리 기술

최근 휴대용 기기인 핸드폰 노트북 등의 급격한 성능 향상때문에 고성능화에 따른 발열 문제가 심각한 상황에 이르고 있습니다.  이러한 발열 문제를 해결할 수 있는 부품으로 금속 보다 약 100 배 정도 빠른 열전달 속도를 가지는 히트 파이프가 있습니다.

히트 파이프는 부가적인 에너지를 사용하지 않고 온도가 높은 쪽과 낮은 쪽을 연결하는 파이프를 이용하여 고속으로 열을 이동시킬 수 있는 장점을 가지고 있는 부품이기 때문입니다.

1990 년대에 국내에 히트 파이프 제조에 대한 기술이 알려지면서 미국의 유명기업이 국내에 히트파이프 제조회사를 만들고, 변압기등의 고속 방열 시스템이 필요한 전력용 설비에 히트파이프를 설치를 해서 고 전류 기기의 고효율 방열에 의한 소형화 사업을 시작 했습니다. 이 회사는 2005 년경 히트파이프 가격이 비싸므로 인하여 영업 확장의 한계를 느껴서, 경영이 어려워지자 한국지사를 폐쇄하고 중국으로 이전을 했습니다.  

히트파이프는 파이프 한쪽의 높은 열을 다른 한쪽의 낮은 온도 쪽으로 금속 열전달보다 100배의 속도로 열에너지 이동 가능한 부품 소재입니다. 그래서 방열 핀에 히트파이프를 병행하면 일반 알루미늄 방열 핀보다 방열에 필요한 부피가 상당히 줄어듭니다. 그래서 최근에는 컴퓨터의 소형화에 따른 방열부품에도 국산화되어 구리 히트 파이프에 니켈도금을 해서 방열 핀과 접합시켜서 상용화 적용하고 있습니다.

히트파이프의 구조는 일반적으로 구리 튜브의 내벽을 구리분말을 소결시켜 붙이거나 스텐레스 망을 넣어, 튜브 내의 한쪽끝의 고열부분에 있던 열매체(물 또는 유기용매 또는 가스)를 낮은 온도 부분인 반대편에서 응결하여 열을 뺏는 구조입니다.

이러한 파이프 구조는 휴대용 기기와 같은 다양한 형상의 제품에 적용시키기 위한 설계에 한계가 있고, 파이프의 내경이 mm 단위로 작아져야 되는 경우에 적용하기가 어렵습니다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 많은 시간을 시행 착오를 하면서 실험을 하엿습니다.  그 결과 액상으로 구리 튜브 내면을 코팅하여 윅을 만드는 표면처리기술을 본인이 개발하여 구리 파이프 내면에 코팅을 하여 성능 시험을 한 결과 아주 우수한 결과를 얻었습니다. 이러한 액상 내면 코팅 기술의 장점은 아무리 튜브가 길어도 또는 굴곡이 있어도 또는 어떤 형태의 사각 평판 통이라도 한쪽 끝에서 코팅액을 넣어서 반응시킨 후 나오게 하는 과정에서 내부 벽면이 윅(wick)코팅이 되므로 고속으로 방열 성능이 우수한 코팅을 할 수 있습니다. 그리고 개발한 코팅 액은 수용성으로 쉽게 직접 제조할 수 있으며, 상온에서 윅 형성 반응을 하므로 따로 표면처리를 위한 가열 장치가 필요 없는 장점이 있습니다.

히트파이프 적용 기술의 가장 중요한 또 다른 포인트는 내구성입니다. 시간이 지남에 따라 코팅층이 변질되어 성능이 떨어 진다면 히트파이프로 사용할 수가 없습니다. 제가 2003년도에 액상으로 윅을 코팅하여 성능 테스트 마치고 보관한지 21 년 된 히트파이프의 성능을 테스트 한 결과  성능에 아무 이상이 없어서 이 기술을 소개합니다. 

이 기술을 적용하면 핸드폰이나 LED 부품 같이 밀페된 상황에서도 열을 바깥으로 단시간에 방열시킬 수 있는 가장 작고 효율 높은 부품을 만들 수 있습니다.

본 기술을 2억원에 독점 구매하고 싶으신 분은 nepalhan@hanmail.net으로 연락 주시기 바랍니다.

 

 

사진 2003 년에 내부 세라믹 코팅으로 만든 21 년된 히트파이프