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스웨덴의 찰머스 공과대학교(Chalmers University of Technology) 연구팀은 그래핀 기반 히트 파이프가 항공 전자 공학, 데이터 센터 및 기타 전력 전자 장치에 사용되는 전자 장치 및 전력 시스템 냉각 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있음을 발견했음. 히트 파이프는 이 목적을 위한 가장 효율적인 도구 중 하나임. 그 이유는 높은 효율성으로 원거리의 열을 전달하는 고유한 능력 때문임. 이 연구에는 중국과 이태리의 연구자들도 참여하였음. 전자 및 데이터 센터가 제대로 작동하려면 효율적으로 냉각되어야함. 그래핀 강화 히트 파이프는 이러한 문제를 해결할 수 있음. 현재 히트 파이프는 일반적으로 구리, 알루미늄 또는 그 합금으로 만들어짐. 이러한 재료의 상대적으로 높은 밀도와 제한된 열전달 용량으로 인해 히트 파이프는 미래의 전력 장치 및 데이터 센터에서 심각한 문제로 부각되고 있음. 예를 들어 디지털 뱅킹 서비스 및 비디오 스트리밍 웹 사이트를 제공하는 대규모 데이터 센터는 에너지 집약적으로 항공 산업보다 배출량이 더 많은 환경 문제를 야기하고 있음. 따라서 이 산업의 기후 발자국을 줄이는 것이 중요함. 이번 연구팀의 발견은 이러한 데이터 센터와 다른 애플리케이션에서도 상당한 에너지 효율성에 기여할 수 있음. 그래핀 강화 히트 파이프는 구리 기반 히트 파이프보다 약 3.5 배 더 우수한 특정 열전달 계수를 나타냄. 이 새로운 발견은 항공 전자, 자동차 전자 제품, 랩톱 컴퓨터, 핸드셋, 데이터 센터 및 우주 전자 장치와 같은 많은 응용 분야에서 요구되는 경량 및 대용량 냉각 응용 분야에서 그래핀 강화 히트 파이프를 사용하는 길을 열었음. 그래핀 강화 히트 파이프는 탄소 섬유 위커 강화 내부 표면을 지원하는 고열 전도성 그래핀 조립 필름으로 만들어짐. 연구원들은 외경 6mm, 길이 150mm의 파이프를 테스트했음. 특히 적은 무게와 높은 내식성이 요구되는 다양한 전자 및 전력 시스템의 냉각에 큰 장점과 잠재력을 보여줌. 그래핀 강화 히트 파이프의 차가운 부분인 응축기 부분을 히트 싱크 또는 팬으로 대체하여 실제 사례에 적용할 때 냉각 효율을 더욱 높일 수 있음.

본 연구 성과는 ‘Nano Select’ (“A lightweight and high thermal performance graphene heat pipe”) 지에 게재됨.