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다공질 실리카 분말 및 실리카 에어로젤을 이용한 진공단열재의 개발

전문가 제언: ○ 본고에서는 나노 적층구조에 의한 복사억제, 나노 다공질 구조에 의한 기체 및 고체 열전도의 억제효과와 복합화로 초 단열특성을 얻기 위해 나노 다공질 실리카분말을 제조하였다. 기공이 20~100nm이고 기공율이 80%인 나노 다공질 실리카분말을 겹친 필름에 진공 봉인한 것은 압력 10~105P에서 0.005~0.035W/mK의 열전도율을 나타냈다. 또 실리카 분말의 밀도가 0.2g/cm3까지는 밀도가 작을수록 0.004~0.006W/mK로 감소하나 그 이상에서는 복사에 의한 열 이동 때문에 0.006~0.010W/mK 증가하였다.

○ 진공 단열재를 벽 재료로 사용하기 위해서는 세라믹 분말을 폴리머 막으로 분할 화하는 기술이 필요하다. 본고에서 가장 흥미 있는 연구는 실리카 에어로 젤을 출발물질로 하여 약 30nm의 다공 구조를 가지며 투명성이 60~95%인 투명 다공질 세라믹스의 양면을 유리판에 끼워 창 재료를 제조한 것이다. 이 연구결과는 초 단열 창 재료로 가능성이 높으나 진공 단열 창은 파손될 때 위험함으로 더 많은 연구가 필요하다.

○ 국내에서는 KCC와 LG하우시스가 갈수록 혹독해지는 기후에 맞서 단열재 성능을 계속 배가시키고 있다. KCC의 진공 단열재 V-Pac은 그라스울을 Al박막으로 피복하고 진공 화하여 두께가 얇으면서 열전도율이 기존보다 1/8~1/10정도 낮은 값을 나타내며 건축, 선박, 냉장고 등에도 널리 사용되고 있어 에너지절약에 큰 도움을 주고 있다.

○ OCI에서는 99.8%의 고순도 fumed silica를 주원료로 진공 처리하여 열전도율 0.0045W/mK인 FS 진공단열재, ENERVAC을 생산하고 있다. 이 값은 무기질 및 유기질 상용 단열재보다 열전도율이 1/10정도로 낮다. 진공 단열재는 방습층이 필요 없고 준 불연성이며 친환경성 등의 장점을 갖고 있다.

○ 일본이 독점해오던 진공 단열재를 국내에서도 굴지의 기업들이 생산하게 되어 30%이상의 큰 에너지절약 효과를 가져 올 수 있고 특히 투명 다공질 세라믹스를 이용한 초 단열 창 재료는 앞으로 주택건설에서 적극적으로 사용을 권장하여야 할 것이다.

저자: Hideaki MATSUBARA, et al
자료유형: 학술정보