한국생산기술연구원, 꿈의 신소재 ‘에어로겔’ 개발
에어로겔은 머리카락 1만 분의 1 굵기인 SiO2 나노구조체가 극히 성글게 얽혀 이루어진 구조로, 나노구조체에 들어 있는 공기 분자들이 전체 부피의 98%를 차지한다. 따라서 높은 단열성, 고비표면적, 고투광성을 가지고 있을 뿐 아니라, 현재 지구상에 존재하는 고체 물질 중 가장 낮은 밀도를 가지고 있다.
이러한 특성으로 인해 기존 단열재를 대체할 수 있는 차세대 수퍼 단열소재, 항공 우주용 적외선 차폐재 및 우주탐사선 소재 등 그 응용범위는 매우 넓다.
에어로겔의 실용화 관련 연구는 1980년대부터 NASA 등 미국의 정부기관을 중심으로 활발히 진행되었으며, 유럽에서도 대형 프로젝트를 통한 상용화 연구가 시도되었다. 그 결과, 최근 Cabot 社, Aspen Aerogel 社등 일부 회사에서 에어로겔 상용화에 성공한 바 있다.
생기원은 금번 연구의 핵심인 ‘물유리를 이용한 에어로겔 제조 및 고효율 초임계 공정 개발’등 에어로겔 platform 기술을 확보하였고, 이는 초단열, 친환경적 특성을 가진 첨단 신소재를 저가격으로 상용화할 수 있는 길을 열었다는 점에서 이 분야 연구의 쾌거이다. 이와 관련, 차세대 단열재로 응용 가능한 ‘에어로겔 모노리스’, ‘에어로겔 분말’, ‘고·저온용 Flexible 단열시트’, ‘에어로겔 코팅제’ 등 다양한 형태의 에어로겔 응용 기술 개발에 성공하였다.
개발을 주도한 김경수 박사는 “에어로겔 상용화가 이루어질 경우 냉난방 에너지 절감 효과만 30-50%에 이를 것으로 예측된다”고 설명하면서, “이번 기술 개발 노하우를 살려 현재 민간수탁과제로 우수한 채광성을 가진 생태환경용 단열 에어로겔 패널 개발에 착수한 상태”라고 밝혔다. 아울러 “향후 광경화성 및 열경화성 에어로겔 제조기술 등은 관련 중소기업으로 기술 이전함으로써 에어로겔 상업화를 적극 지원할 계획”이라고 덧붙였다.
에어로겔이란
□ 실리카 에어로겔(Aerogel)
에어로겔은 공기를 의미하는 "aero" 와 3차원네트워크 구조를 의미하는 "gel"의 합성어로써, 합성시 형성된 겔구조를 그대로 유지한 상태로 겔구조내의 액체를 공기로 치환하여 얻은 고다공성 나노 구조체이다.
에어로겔은 1~50 nm 크기의 나노입자로 이루어져 있으며, 이 나노입자들은 open pore 구조를 가지고 있다. 이 같은 나노 다공성 구조로 인하여 매우 우수한 단열특성을 가지게 된다.
또한 높은 기공율 및 낮은 solid%로 인하여 지구상에서 가장 가벼운 고체로 알려져 있다. (2002년 기네스북 등재)
□ 소재 특성
ㅇ 초단열: 열전도율 >10mW/mK
ㅇ 초경량: 밀도>0.003g/cm3, 기공율 <99.8%
ㅇ 초비표면적: 비표면적 <1500m2/g
ㅇ 극저유전율: 유전율 >1.02
웹사이트: http://www.most.go.kr
연락처
한국생산기술연구원 환경에너지본부 김경수 박사 041-589-8554
과학기술부 기계소재심의 사무관 이우진 02) 2110-3716
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