본 과제는 차량용 디스플레이의 안정적인 작동을 위해 열을 효과적으로 식혀주는 고성능 방열 접착패드를 개발하는 연구임. 이는 차량 전장 시스템의 성능 향상에 기여함. 연구 목표는 차량 전장디스플레이에 상용화 가능한 5W/mK 이상의 고성능 방열접착패드를 개발하는 데 있음. 이를 위해 열전도성 원료(필러)의 실리콘 베이스 내 균일한 분산도 확보, 진공 공정 및 코팅 공정 조건 개발을 포함함. 핵심 연구 내용은 필러의 균일 분산을 위한 원료 배합 순서, 구성, 배합비 선정임. 저점도 및 고점도 실리콘에 적용할 필러의 구성과 비율을 개발하여 PTC 히터의 열을 견디고 높은 열전도도와 밀착력을 유지하는 고효율 패드 구현을 목표로 함. 또한, 혼합 방식 다양화와 공정 조건 확립으로 원료의 물리·화학적 변화 없이 효과적인 분산을 이루는 기술 개발을 추진함. 기대 효과는 차량용 전장디스플레이 방열패드 시장의 고부가가치화 및 수입 국산화를 통한 자립 달성임. 개발 기술은 자동차 전장 부품 전반에 적용 가능하며, 생산 설비 보유로 시장 대응력 및 가격 경쟁력 확보가 가능할 것으로 전망됨.

본 과제는 자동차에 사용되는 전장디스플레이의 안정적인 작동을 위해 발생하는 열을 효과적으로 식혀주는 고성능 방열 접착 시스템을 개발하는 연구임. 연구 목표는 차량 전장디스플레이에 적용 가능한 5W/mK 이상의 고성능 방열접착패드를 개발하고 상용화하는 데 있음. 이를 위해 열전도성 필러의 실리콘 베이스 내 균일한 분산도 확보, 진공 공정 기술 개발, 그리고 실리콘 점착력 향상을 위한 코팅 공정 조건 개발을 포함함. 핵심 연구 내용은 열전도성 필러의 실리콘 베이스 내 균일한 분산도를 확보하는 것임. 이를 위해 원료 배합 순서 및 배합 구성과 배합비 선정, 그리고 배합비율에 따른 혼합 방식 다양화 및 혼합 공정 조건 확립을 추진함. 특히 PTC 히터 적용을 위한 고효율 열전도 패드의 최종 물성 목표 달성에 중점을 둠. 기대 효과는 차량용 전장디스플레이에 적용되는 고성능 방열접착패드의 개발 및 상용화를 통한 디스플레이 안정성 향상임. 수입 의존적인 시장에서 국산화를 달성하여 고부가가치 상품화를 가능하게 하고, 자동차 전장 부품 전반으로 적용 확대가 전망됨. 대량 생산 설비와 후가공 장비 보유를 통해 강력한 시장 대응력 및 가격 경쟁력 확보가 기대됨.

1. 1차년도 1) 슈퍼커패시터용 전극 물질 연구 ◦ 다양한 전극 물질들의 제조. - 전도성 고분자: 저온에서의 화학적 산화 중합법 및 이차도핑법을 응용한 전기전도도, 전기화학적 성질 극대화. - 전이 금속 나노 물질: 열수화적 반응 (hydrothermal reaction)에 있어서 다양한 온도 및 반응 시간 적용 및 다양한 템플레이트 (template)를 응용하여 높은 축전 용량 (capacitance)을 갖는 전이금속 나노물질 구현. - 그래핀: 하이드로겔 형태의 그래핀 및 레이저 스크라이빙법을 이용하여 환원된 그래핀 적용. ◦ 물질들 간의 분산성 향상 및 용액 공정 연구. - 각각의 물질들이 지닌 물리적, 화학적 성질의 차이에 대한 참고문헌 조사를 실시하고 이를 기반으로 한 분산성 향상 극대화. - 다양한 고분자 바인더들을 제조 및 적용함으로써 전극 물질 고유 물성의 손실을 최소화할 수 있으면서도 분산성 향상 및 용액 공정의 용이함을 구현할 수 있는 방법 고안. - 물질 간의 향상된 분산성을 바탕으로 전도성 고분자, 그래핀, 탄소 나노 물질, 전이금속 나노물질을 포함한 다양한 물질간의 융합 시도. 2) 제조된 슈퍼커패시터에 대한 성능 평가 ◦ 전위 가변기 (potentiostat)을 이용한 다양한 전기화학적 성능 측정. ◦ 4탐침법 (4-probe method)를 이용한 전기 전도도 측정. ◦ 주사탐침현미경, 주사전자현미경을 이용한 전극 물질의 형태학적 고찰. ◦ 자외선-가시선 분광법, 적외선 분광법, 라만 분광법을 통한 물질 내부의 화학적 조성 및 분자 구조 고찰. ◦ BET 장치를 이용한 전극의 표면적 분석. 2. 2차년도 1) 특정 크기 및 형태로의 조절이 가능한 슈퍼커패시터 전극의 대량 양산 ◦ 제조 방법: 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 롤 코팅, 스핀 코팅, 라이트-스크라이빙법 - 기판: 철, 니켈, 구리, 금, 플렉시블 플라스틱, 전도성 얀 (yarn)을 포함한 다양한 집전체. - 용액의 점도, 용액 내부의 전극 물질 중량비율 및 고분자 분산매의 중량비율을 최적화하여 적용. - 대량 양산된 슈퍼커패시터 전극을 연료감응형 태양전지 및 페로브스카이트 태양전지용 전극물질로도 응용을 시도하고 효율을 향상하기 위한 연구 역시 수행될 예정임. ◦ 1차년도 연구를 통해서 제조된 슈퍼커패시터를 기존의 상용화된 웨이퍼 및 실리콘 기반의 태양전지와 결합 후 작동 가능 여부 평가. - 이를 바탕으로 기존의 태양전지에 가장 적합한 슈퍼커패시터용 물질을 선정하여 3차년도의 연구에 반영. 3. 3차년도 1) 차세대 박막형 태양전지와의 적용 가능성 및 호환성 확인 ◦ 1, 2차년도 연구를 통해서 제조된 슈퍼커패시터를 연료 감응형 태양전지 및 페로브스카이트 태양전지와 결합 후 작동 가능 여부 평가. - 제조된 슈퍼커패시터와 박막형 태양전지를 결합하였을 경우 광전 변환-에너지 저장이 제대로 이루어졌는지 확인. - 상기 과정을 통해서 슈퍼커패시터와 결합하기에 적합한 형태의 박막형 태양전지를 확인 및 적용. 2) 최적화 및 대면적화 연구 ◦ 최적의 성능을 구현할 수 위해서 박막형 태양전지의 한 모듈당 필요한 슈퍼커패시터의 크기 및 셀 개수를 파악하고 이를 바탕으로 하이브리드형 태양전지 모듈의 대면적화 시도.

1. 1차년도 1) 슈퍼커패시터용 전극 물질 연구 - 다양한 전극 물질들의 제조. - 전도성 고분자, 전이 금속 나노 물질, 하이드로겔 형태의 그래핀 및 레이저 스크라이빙법을 이용하여 환원된 그래핀 적용. - 물질들 간의 분산성 향상 및 용액 공정 연구. - 각각의 물질들이 지닌 물리적, 화학적 성질의 차이에 대한 참고문헌 조사를 실시하고 이를 기반으로 한 분산성 향상 극대화. - 다양한 고분자 바인더들을 제조 및 적용함으로써 전극 물질 고유 물성의 손실을 최소화할 수 있으면서도 분산성 향상 및 용액 공정의 용이함을 구현할 수 있는 방법 고안. - 물질 간의 향상된 분산성을 바탕으로 전도성 고분자, 그래핀, 탄소 나노 물질, 전이금속 나노물질을 포함한 다양한 물질간의 융합 시도. 2) 제조된 슈퍼커패시터에 대한 성능 평가 - 전위 가변기 (potentiostat)을 이용한 다양한 전기화학적 성능 측정. - 4탐침법 (4-probe method)를 이용한 전기 전도도 측정. - 주사탐침현미경, 주사전자현미경을 이용한 전극 물질의 형태학적 고찰. - 자외선-가시선 분광법, 적외선 분광법, 라만 분광법을 통한 물질 내부의 화학적 조성 및 분자 구조 고찰. - BET 장치를 이용한 전극의 표면적 분석. 2. 2차년도 1) 특정 크기 및 형태로의 조절이 가능한 슈퍼커패시터 전극의 대량 양산 - 제조 방법: 스크린 프린팅, 잉크젯 프린팅, 롤 코팅, 스핀 코팅, 라이트-스크라이빙법 - 기판: 철, 니켈, 구리, 금, 플렉시블 플라스틱, 전도성 얀 (yarn)을 포함한 다양한 집전체. - 용액의 점도, 용액 내부의 전극 물질 중량비율 및 고분자 분산매의 중량비율을 최적화하여 적용. - 대량 양산된 슈퍼커패시터 전극을 연료감응형 태양전지 및 페로브스카이트 태양전지용 전극물질로도 응용을 시도하고 효율을 향상하기 위한 연구 역시 수행될 예정임. - 1차년도 연구를 통해서 제조된 슈퍼커패시터를 기존의 상용화된 웨이퍼 및 실리콘 기반의 태양전지와 결합 후 작동 가능 여부 평가. - 이를 바탕으로 기존의 태양전지에 가장 적합한 슈퍼커패시터용 물질을 선정하여 3차년도의 연구에 반영. 3. 3차년도 1) 차세대 박막형 태양전지와의 적용 가능성 및 호환성 확인 - 1, 2차년도 연구를 통해서 제조된 슈퍼커패시터를 연료 감응형 태양전지 및 페로브스카이트 태양전지와 결합 후 작동 가능 여부 평가. - 제조된 슈퍼커패시터와 박막형 태양전지를 결합하였을 경우 광전 변환-에너지 저장이 제대로 이루어졌는지 확인. - 상기 과정을 통해서 슈퍼커패시터와 결합하기에 적합한 형태의 박막형 태양전지를 확인 및 적용. 2) 최적화 및 대면적화 연구 - 최적의 성능을 구현할 수 위해서