• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.13.1-13.1
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• 2009

에어로젤은 인류가 개발한 소재 중에서 가장 가벼운 고체로, 기공률이 90%이상이고 비표면적은 ~1000m2/g, 기공의 크기는 10nm 크기로 이루어진 나노기공 물질이다. 1931년에 Kisley가 물유리로부터 실리카 에어로젤을 합성한 이래로 실리카 에어로젤에 대한 연구가 가장 많이 이루어져왔으며, 단열소재, 흡음재, 체렌코프우주선 디텍터, 반도체의 초저유전소재, 유출된 석유의 정제, 촉매 등에 대한 응용에 대해서도 연구가 많이 이루어져 왔다. 그리고TiO2와 같은 광촉매 에어로젤 소재, 카본 에어로젤 소재등 다양한 나노기공 소재에 대해서도 연구가 이루어지고 있으며, 카본 에어로젤의 경우 나노기공과 비표면적을이용한 전기이중층 커패시터 (EDLC)에 대한 연구도 이루어지고 이다. 본 연구에서는 첫째로, 실리카 에어로젤에 대한 연구결과를 소개하고 이의 단열소재로서의 응용가능성에대하여 언급하고자 한다. 실리카 에어로젤 나노기공 소재의 경우, 기공크기가 10nm크기로 매우 작고 공기의 자유이동길이와 거의 비슷하여서 대류에 의한 열전달을 낮출 수 있으며, 낮은 고체함량으로 인하여 포논에 의한 열전달을 낮출 수 있기 때문에 단열소재로서 최고의 성능을 나타낸다. 하지만, 문제는 높은 기공률로 인한 기계적인 취약성이 문제이다. 따라서 이를 보완하기 위항 섬유로 에어로젤을 보강할 수 있는데, 이를통하여 에어로젤 나노기공소재와 섬유보강에 의한 복합화에 대하여 말하고자 한다. 또 다른 하나의 연구방법은유기-무기 하이브리드 나노기공 소재를 합성하는 것이다. 여기서는하나의 방법으로 MTEOS-TEOS의 하이브리드화와 초임계 건조공정에 의한 나노기공 소재에 대한 연구결과를소개하고자 한다. 마지막으로 카본 에어로젤 나노기공소재의 합성과 나노기공 구조의 제어 및 물성평가에 대한 것을 말하고자하는데, 본 발표에서는 레소시놀과 포름알데히드를 촉매에 의한 중합반응을 통하여 유기 에어로젤 소재를 합성하고 분위기에서탄소화 공정을 통하여 카본에어로젤을 합성하였다. 또한 금속 니켈을 도입하는 것에 의하여 탄소/니켈 복합 하이브리드 에어로젤 소재를 합성하고 슈퍼커패시터 전기화학 특성에 대한 연구결과를 발표하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6816-6822
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• 2015

본 연구에서는 기존의 글라스울의 흡습에 의한 변형을 해결하고 단열성능향상을 위해 실리카 에어로젤을 이용한 단열재를 개발하였다. 글라스울 단열재에 액상의 혼합 바인더를 이용하여 실리카에어로젤이 함침된 글라스울 복합체를 제조하였다. 액상의 혼합 바인더는 수용성바인더(CMC, carboxymethyl cellulose)와 물에 분산시킨 실리카 에어로젤을 이용하여 준비하였다. 초기 $0.048g/cm^3$의 밀도를 갖는 글라스울 보드를 준비하고 실리카 에어로젤을 함침시켜 $0.065g/cm^3$의 밀도를 갖는 단열보드를 제작할 수 있었다. 이렇게 제조된 실리카 에어로젤 함침 글라스울 보드 복합체는 단일 글라스울 보드의 단열성능보다 7.4% 향상된 0.0315 W/mK의 열전도율(thermal conductivity)을 나타내었다. 제조된 실리카 에어로젤-글라스울 복합체는 불꽃 관통시험에서 362초간 내화 저항성을 나타내어 단일 글라스울 보드에 비하여 2.7배나 높은 내화성능을 보였다. 또한 일반 글라스울 보드는 흡습에 의하여 수직방향으로 처짐현상을 나타내는 단점이 있었으나, 실리카 에어로젤이 함침된 보드에서는 실리카 에어로젤의 발수특성으로 인하여 높은 내수성능을 나타내는 것을 확인하였다.

• 청정기술
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• 제29권4호
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• pp.237-243
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• 2023

에어로젤은 지금까지 알려진 가장 단열성이 우수한 소재이지만 유연성이 없고 강도가 매우 낮아 부직포나 섬유에 에어로젤을 담지한 블랭킷이 현실적으로 가장 활용이 가능한 형태이다. 그러나 에어로젤 블랭킷도 분말 발생을 피할 수 없고 유연성이 부족하고 변형 가능성이 있는 문제가 있으므로 아직은 범용으로 사용되지는 못하고 있다. 본 연구에서는 이를 해결하기 위하여 진공 처리, 표면 처리, 복합 소재화 기술을 적용하였고 일부 시제품도 제작하였다. 에어로젤 블랭킷을 알루미늄 시트로 감싼 다음 네 끝을 봉하고 진공을 뽑으면 단열성이 블랭킷 자체보다도 우수한 소재가 될 수 있다. 에어로젤 블랭킷을 수지로 도포하여 표면 처리하면 에어로젤 성형체를 만들 수 있다. 에어로젤 블랭킷에 여러 겹으로 수지나 섬유로 라미네이팅하여 복합체로 만들면 유연성을 지닌 단열소재로 활용할 수 있다. 특히 기공이 조절된 테플론 멤브레인을 활용한 복합체는 투습 및 방수 기능까지 보유하여 의복에 사용할 수 있다. 수지와 섬유의 에어로젤 블랭킷 복합체를 활용하여 방한화용 깔창과 야외용 깔개 시제품도 제작하였다. 에어로젤을 활용하여 제작한 깔창 및 야외 깔개의 열전도는 20 mW m^-1 K^-1 이하로 단열성이 뛰어났으며, 유연성과 내구성도 우수하였다.

• 청정기술
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• 제28권4호
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• pp.301-308
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• 2022

나노다공성 실리카 에어로젤은 1931년 처음 합성된 이후 초경량 초단열재로서의 가능성이 꾸준히 주목받고 있다. 실리카 에어로젤은 현재까지 알려진 최고의 단열재이지만 소재 자체의 초다공성 특성으로 인해 본질적으로 피할 수 없는 부서지거나 깨지기 쉬운 성질 때문에 지금까지 실제 적용 가능성에는 한계가 있는 것도 사실이다. 단일체 형태의 실리카 에어로젤이 초경량 초단열 특성이 가장 우수하지만 그대로 사용할 수 없고 분말, 입자, 블랭킷 형태로 사용되고 있으며 그조차도 아직은 기대에 미치지 못하고 있다. 가장 널리 적용되는 형태의 실리카 에어로젤은 섬유에 담지시킨 에어로젤 블랭킷이지만 취급 시 먼지가 발생할 가능성이 있다. 실리카 에어로젤 입자가 인체에 독성이 없는 것으로 알려져 있지만 먼지 생성은 실리카 에어로젤 블랭킷의 광범위한 활용에는 가장 큰 장애요인으로 남아 있다. 본 논문에서는 실리카 에어로젤이 어떤 고유한 성질을 가지고 있는지, 그리고 그 고유한 성질을 이용하여 어떤 분야에 사용될 수 있거나 사용될 가능성이 있는지에 대해 살펴볼 것이다. 또한 지금까지의 중요한 합성 기술의 발전과 상용화가 진행되었던 과정을 살펴보고 향후 본격적인 상용화를 위해서는 어떤 문제점이 있고 그 극복 방안은 어떠한지 검토해 보고자 한다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2006년도 춘계학술발표대회 및 제10회 신소재 심포지엄 논문개요집
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• pp.34.1-34.1
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• 2006

• 한국화재소방학회논문지
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• 제32권1호
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• pp.81-88
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• 2018

공기와 초경량 소재인 에어로젤을 이용하여 소방용 특수방화복의 무게를 경량화하고자 하였다. 3겹(겉감, 중간층, 안감)으로 구성된 특수방화복을 경량화하기 위해서는 총무게에서 가장 큰 비중을 차지하는 안감을 신소재로 대체하는 것이 가장 효과적이었다. 열보호 성능시험은 대류 열원(ASTM D 4108), 복사 열원(KS K ISO 6942) 및 대류와 복사 혼합 열원(KS K ISO 17492)에 대해 수행하였다. 안감의 펠트를 공기층으로 대체하였을 경우 공기층이 최소 3 mm 이상일 때 열보호 성능이 KFI와 ISO 기준을 충족하였다. 그러나 공기층의 두께가 10 mm까지 늘어나도 열보호 성능이 기존 제품의 성능에 미치지 못했다. 안감의 펠트를 에어로젤로 대체하였을 경우 에어로젤의 두께가 2 mm일 때 TPP (ASTM D 4108) 값이 KFI 기준을 충족하였으며, 에어로젤의 두께가 3 mm일 때는 TPP 값이 기존 특수방화복보다 약 140% 향상되었다. 에어로젤을 사용할 경우 특수방화복의 경량화 뿐만 아니라 열보호 성능까지 향상됨을 확인하였다. 그러나 에어로젤은 부서지기 쉬운 성질이 있어서 특수방화복을 구성하는 층 사이에 일정한 두께로 고정시키는 방법이 향후 고려되어야 한다.

• 세라미스트
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• 제14권3호
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• pp.17-22
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• 2011

• 청정기술
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• 제18권1호
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• pp.14-21
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• 2012

친환경 건축물에 사용되는 미네랄울, 폴리우레탄 등 전통적인 단열재로부터 최근에 주목받고 있는 VIP (Vacuum Insulation Panel), 에어로젤, 그리고 미래기술로 연구되고 있는 VIM (Vacuum Insulation Material), DIM (Dynamic Insulation Material) 등 단열재 및 단열 시스템의 특성과 장단점을 비교하였다. 매우 낮은 열전도율을 지닌 VIP 및 에어로젤은 기존 단열재에 비해 에너지 소모를 줄일 수 있으므로 주거면적을 크게 확대할 수 있는 장점이 있으며, 특히 에어로젤은 반투명 및 투명재질로 만들 수 있어 건물에 응용될 수 있는 가능성이 매우 크다. 단열재는 낮은 열전도율뿐만 아니라, 건설현장 응용성, 기계적강도, 내화성, 비용 및 환경영향 등을 고려하여야 하므로, 전통적인 단열재 및 최신 단열재를 활용하고 지속적으로 개선시키는 노력을 해야 할 것이다.

• ESCO지
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• 통권86호
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• pp.60-67
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• 2014

• 세라미스트
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• 제10권1호
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• pp.28-40
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• 2007