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꿈의 단열재, 신소재, 에어로젤 2006년 혜성탐사선 스타더스트호는 빌트2혜성 꼬리의 우주먼지 채집에 성공합니다. 200도씨에서 총알의 5배 속도인 먼지를 수집한 것인데요, 이때 먼지 포집체로 사용된 신소재가 바로 에어로젤입니다. 에어로젤, 단열재 시장에 획기적 발전을 이끌 신소재 등장!!
에어로젤 : 공기와 젤(3차원 네트워크 구조)가 합쳐진 합성어입니다. 젤구조를 유지하면서 구조 내 액체를 공기로 치환해 얻은 고다공성 나노구조체이며, 고체이지만 공기에 가까운 성질을 지니고 있습니다. 따라서 얼어붙은 공기라는 별칭도 가지고 있습니다.
에어로젤의 특징은 낮은 밀도입니다. 전체부피의 99.8%가 빈 공간으로 구성되어 있으며, 물 밀도의 1/1000 수준으로 공기밀도의 3배 수준입니다. 빈 공간이 많아 반투명으로 보이며, 스티로폼과 비슷한 촉감을 지녔습니다.
에어로젤은 내부분자가 미세구조로 촘촘히 겹쳐있는 구조로서 자기무게의 2천배까지 감당할 수 있는 우수한 내구성을 지녔습니다. 스타더스트호의 먼지 채집기가 고온에서도 손상되지 않은 이유는 에어로젤의 특수구조가 충격을 흡수했기 때문입니다.
에어로젤은 지구상에서 가장 높은 단열성능을 가진 소재입니다. 단열 성능이 스티로폼이나 폴리우레탄폼의 4배이상이며, 열이 전달되는 대류, 전도, 복사를 모두 차단합니다. 또한 1,400도씨에서도 타지않고 열기를 차단시킵니다.
에어로젤은 다양한 분야에서 단열재로 사용됩니다. 기존 단열재의 1/5두께로도 충분히 단열이 가능하여 건물의 활용공간이 확대됩니다. 또한 에어로젤은 사막이나 극지방의 송유관, 가스관, LNG선박의 단열재로도 사용됩니다. 기타 생활형 단열재로도 많이 응용되고 있습니다.
현재 에어로젤 시장은 미국 아스펜에어로젤과 개봇社가 독과점하고 있습니다. 두 기업 모두 단열제품을 생산하고 있습니다. 자랑스러운 점은 아스펜에어로젤은 재미 한국인이 설립한 회사라는 점입니다.
에어로젤에 섬유를 첨가하여 헝겁형태의 에어로젤을 판매하여 화학공장의 저장탱크나 파이프 등의 단열재로 활용이 되고 있습니다. 캐봇은 반투명 입자 형태의 실리카 에어로젤을 판매하며 단열용 반투명창으로 활용되고 있습니다.
미국 NASA 글렌연구소는 기존 실리카 단열재보다 500배 견고하며, 같은 두께의 유리섬유보다 단열성능이 60배, 자유롭게 구부리기까지 가능한 플렉시블 에어로젤을 개발하였습니다. 플렉시블 에어로젤은 자동차, 빌딜, 배관 등의 경량화와 박형화에 크게 활용이 될것으로 전망됩니다. 또한 NASA는 에어로겔을 우주선에 활용하여 우주선 귀환시 대기권에서 발생하는 마찰열로부터 우주선을 보호하는 데 이용하기 위해 연구를 진행중에 있습니다.
에어로젤이 가져올 미래, 흥분되고 설레입니다. 지금은 높은 제조원가로 인해 대중화되지 못하고 있지만, 새로운 기술로 인해 하루빨리 대중화되었으면 하는 바람입니다. 현재 에어로젤의 가공방법 : 초임계공정이라하여 어떤 물질을 임계온도 및 임계압력 이상으로 유지시켜 액체특성과 기체특성을 동시에 가지게 하는 공정.
엄청난 파급력을 가진 에어로젤, 열의 차단분야에 있어 꿈의 신소재라 불릴만 합니다. 에어로젤의 개발과 시장화 동향에 많은 관심이 가는 이유입니다.
