유리의 단열 특성 향상을 위한 나노기공성

나노입자의 제조 및 코팅소재 개발

연세대학교, 신소재공학과

박 형호

제2회 나노융합 2020 사업 산학연 교류회

기술의 개요

제안기술의 개요

• 에너지 절감 목적으로 사용하고 있는 저방사 유리에 고단열과 고투명 특성을 가지는 나노기공이 포함된 나노소재를 코팅하거나 나노기공성 나노입자가 함유된 IR-cut 코팅용제를 코팅하여 고단열 에너지 절감형 유리를 제조함으로써 외부로부터 열선의 유입을 차단하고 내부/외부간 단열 효과를 최대화하여 에너지 절감을 극대화하고자 함.

기공 구조체의 고단열 특성 기공 구조체의 고투명성

기술의 개요

제안기술의 필요성

• 연간 건축물 냉난방을 위해 소비되는 비용은 약 25조원 이상임. • 냉난방 에너지 중 창문으로 빠져나가는 열의 손실 비율이 전체 열손실의

39%로 가장 큰 비중을 차지함. • 고단열 고투명 코팅막의 창유리 적용을 통해 건축물의 단열성을 보완하면

창유리에서 발생하는 열손실을 낮춰 전체 열손실을 68% 정도로 낮출 수 있으며 이를 통하여 7.8조원의 에너지 절감효과를 기대할 수 있음.

건축물의 창문으로 손실되는 열 우리나라 냉난방 에너지절약 목표

녹색성장위원회 보고

기술의 내용

단열성 향상

나노기공성 나노입자가 첨가된 저방사막

저방사 유리

외부 열선의 효율적 차단

내부 열원의 효율적 단열

유리 이용 건축물의 문제점

저방사 단열특성이 향상된 유리 사용시 기대 효과

기공소재

대표적 기공 소재의 종류 및 특성

Aerogel Mesoporous

투명성 및 넓은 비표면적 우수한 단열성

High surface area

SiO2 기공소재 Al2O3 기공소재 TiO2 기공소재

기공소재

기공 소재의 응용분야

반도체식

가스센서

열차단체

우주항공

소재

분자 여과기

우수한 단열성

높은 비표면적

경량성 단열성

높은 기공률

연구결과

기공성 박막의 합성 및 분석기술 확립

Spin coating 법을 이용한 박막화

X-선을 이용한 구조분석 투과전자 현미경 분석

기공율 및 열전도도 분석 기공구조 분석

연구결과

기공구조 조절기술 확립

Aging 조절을 통한 기공간 거리 조절 연구

Surfactant 종류에 따른 기공구조 연구

Surfactant 농도에 따른 기공구조 연구

열처리에 따른 구조 안정성 연구

연구결과

기공구조체의 열전달 메커니즘 규명

기공 정렬도에 따른 열전달 연구

기공 분포에 따른 열전달 연구

연구역량

논문

• SiO2, TiO2, Al2O3 등 다양한 산화물을 나노기공화 하여 그 특성을 연구하고 Applied Physics Letters, Microporous and Mesoporous Materials, Sensors and Actuators 등의 국제 SCI 저널에 60 여편의 논문을 게재함.

특허

• 나노기공성 구조체 합성 및 응용관련 특허 3건 출원 및 등록

관련 연구 과제 수행

• 폐쇄형 세라믹 나노기공 구조체 형성 및 소재기술 [2008 ~ 2012, 지식경제부] • 열전소재 나노기공 구조체 개발 [2009 ~ 2013, 지식경제부] • 자가집합/one-pot 융합공정에 의한 복합나노구조체 형성 및 열전재료 응용 연

구 [2012 ~ 2014, 한국연구재단] • 극한환경용 세라믹 나노 단열재 연구 [2008 ~ 2016 국방부]

감사합니다