요즘 전기자동차를 비롯해 TV, 스마트폰 등 모든 전자부품들이 소형화, 경량화, 초박판화가 추세다. 그러다 보니 전자기기들의 방출열 관리 문제가 핵심 과제로 떠오르고 있다. 휴대폰을 오랜 시간 사용하다 보면 뜨거워지는 게 대표적인 사례다. 이 같은 방출열은 전자기기의 기능을 저하시킬 뿐만 아니라 기판의 오작동을 초래할 수도 있다.
“전자기기의 온도가 10도 상승할 경우 제품 수명은 2배로 감소한다는 연구 결과가 있다. 이 같은 방열 솔루션의 대부분은 해외로부터 수입되고 있는데 방열 솔루션 이슈를 해결하기 위해 회사를 창업하게 됐다”고 씨지아이 조영수 대표는 말했다.
씨지아이는 글로벌 전기자동차 및 전자기기 제조 고객사들과 공동연구 개발 및 양산을 목적으로 창업한 기업이다. 방출열 관리가 절대적으로 필요한 전기차 및 전자기기 등을 생산하는 기업과 전자부품을 적용한 완제품 제조산업군 전체가 씨지아이의 핵심 고객이다.
특히 씨지아이는 열 성능 개선, 대면적화, 박판화, 소재의 다변화를 통한 원가 절감 등을 실현하며 고객의 니즈를 반영한 수요자 맞춤형 첨단 방열소재 및 부품을 개발하고 있다. 대표적인 제품이 Qread라는 베이퍼 챔버(Vaper Chamber)를 특화한 제품이다. 열방출 관리부품을 개선해 제품의 성능을 향상시키고 수명을 연장시키는 것을 목표로 삼고 있다.
씨지아이 핵심 기술의 특장점으로는 역방향성이 구현된 대면적화 및 초박판화된 베이퍼 챔버(Qread, Vapor Chamber), 고방열 고발열 제품에 특화된 베이퍼 챔버(TGP : Thermal Ground Plane), 베이퍼 챔버 임베디드 히트 릴리즈 디바이스(HCCS, Vapor Chamber Embedded Heat Release Device)의 시스템 설계 및 해석기술을 꼽을 수 있다.
조영수 대표는 “역방향성이 구현된 대면적화 베이퍼 챔버 및 초박형 베이퍼 챔버 설계 제작 기술은 구조체 내부 유체의 증발과 응축 과정을 통해 매우 낮은 열저항으로 열을 이송하는 매체 설계 및 초판막용접 제조기술이며 관련 특허를 보유하고 있다”고 강조했다. 또 “전용유체를 적용해 열전도를 5,000W/mK 이상 구현이 가능하고 열원 위치에 제약없이 적용 가능하다. 또한, 세계 최초로 초박판화의 두께 구현(0.3t이하)으로 완성품의 슬림화 및 경량화에도 성공했다”고 설명했다.
TGP 기술은 구조체 내부에 특수한 다공성 물질 표면처리를 통해 기존의 고열유속 조건에서 급격한 열저항이 증가하는 일반적인 히트 스프레딩(Heat Spreading) 기술로는 한계가 있는 고발열군인 의료 및 군수장비 분야에서 주목하고 있는 새로운 열전달 특성 구현이 가능한 신기술로 평가되고 있다.
이 신기술의 특징은 기존의 유체기화(Vaporing)와 다르게 유체보일링(Boiling)을 활용한 열전달 기술이며, 베이퍼 챔버 내부에 윅(Wick)이 없는 단순 구조로 설계가 가능해 획기적인 경량화 및 원가절감이 가능하다. 또한, 이 기술은 고발열제품(70W/cm2 이상)에 특화된 기술로서 기존의 베이퍼 챔버로는 구현할 수 없는 고방열 제품의 냉각을 구현하는 것이 특징이다. 현재 국내 군수장비업체와 레이저포와 레이저화기의 레이저소스의 고발열을 관리하는 솔루션으로 공동 개발중이고 2024년에 시제품을 납품하여 양산까지 이어갈 계획이다.
베이퍼 챔버 엠베디드 히트 힐리즈 디바이스는 중계기 하우징 일체형 베이퍼 챔버로 기존 중계기 컨테이너의 무게 및 부피를 50% 이상 줄일 수 있고, 열성능도 개선했다. 세계 최초로 개발 완료된 초대형 베이퍼 챔버(길이 1M이상)는 높이 30cm 이상 구현이 불가능한 일반 베이퍼 챔버의 한계를 뛰어넘은 신기술이다. 대형중계기의 경우 경량화가 필요한 이유는 최종 고객사인 통신사들의 설치, 유지 비용절감이 중요한 구매결정 주요 요소이기 때문이다.
씨지아이는 이러한 기술력을 바탕으로 국내외 4차 산업 분야의 수많은 고객사를 보유하고 있다. 또한 대기업과의 공동 연구 개발 협약, 정부출연 연구기관(한국기계연구원)에서의 기술이전 등 활발한 기술교류와 업무 협업을 이뤄내고 있다. 특히 국내 대기업과 전기자동차 관련한 배터리 패키징, 인버터 및 후방모터 등의 방열관련 분야에서 공동개발을 통한 신제품을 개발 중이다. 특히 중계기 분야에서는 국내 대기업과 2019년부터 5G 중계기/기지국 공동개발을 통해 지속적이고 활발한 제품개발을 완료하였고 국내뿐 아니라 전세계 중계기 제조사 및 통신사로 그 영업을 확장해나갈 계획이다.
씨지아이는 기술성을 인정받아 벤처기업임에도 정부 및 중견기업(중소기업진흥공단, 신용보증기금, 삼성벤처투자, 한국단자, 세종공업, 덕양산업 등)으로부터 약 150억 투자유치를 완료해 현재까지 100억원의 연구개발 투자를 통해 방열부품 및 솔루션의 유일한 벤처기업으로 성장해 나가고 있다.
삼성전자 모바일에 적용된 베이퍼 챔버는 베트남 생산기지를 통해 25년 모델부터 참여를 계획하고 있고, 중계기는 개발완료 후 네트워크사업부 계획에 맞춰 24년 하반기부터 양산을 준비중이다. 또 삼성전자 8K TV에 적용되는 베이퍼 챔버 개발이 완료되어 현재 양산관련 설비투자를 삼성전자와 협의중에 있다. 빠르면 내년 하반기엔 현대자동차의 전기차 파워모듈 및 배터리 방열부품 양산개발을 시작해 25년부터 납품할 계획이다. 코웨이 정수기에 적용되는 방열모듈도 개발완료되어 현재 생산단가 및 양산투자 협의를 진행중으로, 24년 1사분기내 납품이 진행될 계획이다.
“씨지아이는 4차 산업혁명의 핵심분야인 5G 중계기 및 휴대폰, 전기차, ESS 등 방열분야에서 자체기술력을 보유한 대한민국 부품소재산업의 유니콘 기업으로 도약하고자 한다”면서 “현재 핵심적으로 개발중인 제품의 개발비를 일부 충당함과 동시에 대외 홍보/마케팅 및 유관 업체들과의 네트워킹을 통한 협력 관계 구축을 위해 한국전력 DIPS 1000+ 친환경 에너지 스타트업에 참여해 사업을 진행하고 있다”고 밝혔다.