인공지능(AI) 반도체와 고성능 전자기기의 성능 경쟁이 치열해지면서 발열을 효과적으로 제어하는 기술의 중요성이 커지고 있다. 국내 연구진이 전기를 통하지 않으면서도 열을 효율적으로 방출하는 소재를 개발해 차세대 인공지능 반도체 열관리 기술의 가능성을 높였다.

전북대학교는 유기소재섬유공학과 김성륜 교수 연구팀이 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 이헌수 박사팀과 공동으로 인공지능 반도체와 고성능 전자소자에 적용할 수 있는 절연 방열 복합소재를 개발했다고 19일 밝혔다.

생성형 인공지능과 고성능 CPU·GPU는 대규모 연산 과정에서 많은 열을 발생시킨다. 발열이 심해지면 반도체 성능이 떨어지고 수명이 짧아질 수 있어 열을 빠르게 배출하는 기술이 핵심 과제로 꼽힌다.

연구팀은 질화붕소를 활용한 복합소재 내부에 열이 이동하는 경로를 정밀하게 설계하는 방식을 적용했다. 기존처럼 열전도성 물질을 대량으로 넣지 않고도 효율적인 열 전달 구조를 구현한 것이 특징이다.

또 3차원 영상 분석과 컴퓨터 해석 기법을 결합해 소재 내부의 열 이동 과정을 분석하고 성능을 예측하는 방법도 함께 개발했다.

연구팀에 따르면 개발된 소재는 실제 CPU와 GPU 구동 환경에서 우수한 방열 성능을 보였으며, 인공지능 반도체용 열계면소재(TIM)로 활용 가능성을 확인했다.

김 교수는 “인공지능 반도체 성능 경쟁에서 발열 제어 기술은 중요한 요소”라며 “이번 연구가 차세대 열관리 소재 개발의 기반이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

연구 결과는 재료공학 분야 국제학술지인 ‘Composites Part B: Engineering’에 게재됐다.