• 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.

• 공업화학
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• 제22권2호
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• pp.209-213
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• 2011

낮은 열전도율, 높은 비표면적과 기공률을 갖는 소수성 실리카 에어로겔 과립을, 저가의 물유리를 실리카 전구체로 사용하고 상압건조하여 제조하였다. 별도의 과립화 첨가제 및 과립화 기구를 사용하지 않고, 산도(~5)를 변화시켜 모노리스 형태의 습윤겔을 먼저 제조하여, 용매치환/소수성화 동시공정과 상압건조공정 과정에서 습윤겔이 깨져 0.5~2 mm 크기의 과립형태 실리카 에어로겔을 제조하였다. 제조된 실리카 에어로겔 과립은 비표면적, 평균기공크기, 기공부피가 각각 $593m^2/g$, 34.9 nm, $4.4cm^3/g$으로 실리카 에어로겔 분말과 거의 유사한 다공도를 가지고 있으며, 열전도율도 $20^{\circ}C$에서 19.8 mW/mK으로 나타나 같은 조건에서 제조된 실리카 에어로겔 분말과 거의 같은 단열성을 나타내었다.

• 전기학회논문지
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• 제62권9호
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• pp.1318-1323
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• 2013

Thermal insulation material was prepared by cross-linking chemical reaction of silica aerogel and epoxy resin, which has a high porous and vacant properties. The structural, mechanical, and thermal properties were analyzed in order to verify its application for industrial and electrical applications. The thermal conductivities were changed from 115 mW/mK to 75 mW/mK by reducing the contents of nano-porous silica areogel powders. The compressive loading is also decreased by increasing the contents of silica aerogels by 20 wt% in aerogel/epoxy composites. It is concluded that the formulated composite materials can be applied to building materials, electronics parts, and heavy industries.

• 전기학회논문지
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• 제61권9호
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• pp.1362-1367
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• 2012

High porous silica aerogel/polyurethane polymer composite was manufactured by cross-linking polymerization of polyurethane foaming process. The properties of microstructure, mechanical strength, and thermal properties were investigated for its various applications. The superhydrophobic silica aerogel powders were used for highly thermal insulation filler materials. The thermal conductivities can be resulted 0.07 W/mK to 0.13 W/mK, by decreasing the contents of silica aerogels in composite materials. It is found that the polymerization formulation by organic binders can be applied to heavy industires, building materials, and various industries.

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제24권3호
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• pp.13-18
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• 2017

물유리는 기존의 silicon alkoxide보다 훨씬 단가가 저렴하여 상업화에 유리하다는 장점을 나타낸다. 물유리 기반 실리카 에어로겔의 제조에서 산 촉매에 의한 중합 과정이 최종 미세 기공구조 특성에 상당한 영향을 끼치는데, 본 연구에서는 이러한 산 촉매의 종류와 양에 대한 물유리 기반 실리카 에어로겔의 비표면적, 기공 크기 분포 등 각 경우에 해당하는 물성 및 그에 따른 차이를 연구하였다. 최종 생성물의 물성을 통해 물유리 기반 실리카 에어로겔은 중합 반응에 관여하는 산 촉매의 종류와 농도, 몰수에 의해 영향을 받고, 특히 산 촉매의 몰수에 의한 영향이 몰 농도에 의한 영향보다 크게 작용함을 확인하였다. 기존 방식으로 4M 염산 촉매를 첨가할 경우 비표면적이 $394m^2/g$, 기공의 부피가 2.20 cc/g, 평균 기공 지름이 22.3 nm이며 기공률이 92.53%인 실리카 에어로겔을 합성할 수 있었다. 반면 4M의 황산 촉매를 적정량의 몰수인 73 mmol로 투입하여 최종 물유리 기반 실리카 에어로겔을 제조할 경우 비표면적은 $516m^2/g$, 기공의 부피는 3.10 cc/g, 평균 기공 지름은 24.1 nm, 기공률은 96.1%로, 기존의 산 촉매를 투입하여 만든 물유리 기반 실리카 에어로겔보다 전반적으로 기공구조의 특성이 향상됨을 확인하였다.

• Elastomers and Composites
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• 제46권1호
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• pp.29-36
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• 2011

단열재(thermal insulating materials)는 외부의 온도에 저항하여 내부의 열 손실이나 외부로의 열 방출을 최소화 하기 위한 재료로 열의 전도, 복사, 대류 현상을 최소화 하여 기계의 효율을 높일 수 있는 재료를 말한다. 이러한 단열재는 건축 산업을 비롯하여 자동차, 우주 항공 및 석유화학 등 수 많은 분야에 다양하게 사용되고 있다. 특히 실리카 에어로젤은 어떤 고체보다 낮은 열전도율로 인해 열차단제로 많이 사용되어 왔다. 하지만 낮은 기계적 강도로 인해 기존의 소재를 대체하는데 있어 문제점이 있다. 본고에서는 단열재에 대해 소개하고 최근 각광을 받고 있는 열 차단소재로의 실리카 에어로젤에 대해 다룬다.

• 한국세라믹학회지
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• 제45권2호
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• pp.87-89
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• 2008

A nano structured silica aerogel thin film was manufactured from inexpensive sodium silicate (water glass) using an ambient pressure drying method. High purity silicic sol was prepared by passing a water glass solution through an ion exchange resin, and the gel films were prepared on a modified glass substrate via dip coating. The dip coating conditions, such as coating time and solvent, were optimized. The optical and physical properties of the obtained silica aerogel thin film were characterized using a UV-visable spectrometer and a scanning electron microscope.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권12호
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• pp.1394-1402
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• 1996

The Silica gel with the density of 0.2g/cm3 and porosity of 90% was synthesized. The silica wet gel was dried and heat-treated under the ambient pressure after modification of the wet gel surface by TMCS. Specific surface area total pore volume and mean pore radius of dried gel were all increased with increasing heat treatment temperature and confirmed about 1400m2/g, 4.5cc/g and 8 nm respectively after heat treatment above 25$0^{\circ}C$. But the pore size distribution of dried gel was in the range of 1-100nm and was almost indepen-dent of temperature. As the result of external shape pore characteristics and microstructure of gel using SEM similar properties were observed between the silica gel synthesized in this study and the silica aerogel through the super critical drying.

• 한국세라믹학회지
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• 제33권12호
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• pp.1339-1346
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• 1996

• 마이크로전자및패키징학회지
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• 제29권4호
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• pp.9-14
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• 2022

실리카 에어로겔은 매우 낮은 밀도, 고비표면적을 갖는 다공성 물질로 구조적 특성으로 인한 취약한 기계적 특성 때문에 응용이 제한되어 이를 해결하기 위한 폴리머와의 다양한 복합화 기술이 제안되어 왔다. 본 연구에서는 에어로겔의 기계적 강도를 향상시키고자 폴리이미드가 가교된 실리카 에어로겔을 합성하였다. 실리카 에어로겔을 만들기 위한 전구체로 tetraethyl orthosilicate(TEOS)가 사용되었고, 3-Aminopropyltriethoxysilane(APTES)은 폴리이미드와 가교 결합을 하기 위한 coupling agent로 사용되었다. 폴리이미드는 pyromellitic dianhydride, 3, 5-diaminobenzoic acid를 사용해 합성되었고 ${\frac{n_1}{n_2}}={\frac{n}{n+1}}$의 반응식을 사용해 폴리이미드 체인의 반복 단위 수가 10인 폴리이미드를 가교 결합하여 기계적 물성이 향상된 실리카 에어로겔을 구현하였다. 겔화 전에 다양한 중량비를 갖는 폴리이미드를 첨가하여 최대 압축 강도가 실리카 에어로겔 대비 19배 이상 증가가 관찰되어 폴리머 가교결합을 통한 실리카 에어로겔의 기계적 강도가 크게 개선될 수 있음을 확인하였다.