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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 기존의 방수복 소재인 네오프렌에 탄소 나노섬유 복합체 함량별 나노웹 물질을 적용하여 극한 환경 온도에서 체온조절이 가능한 축열 네오프렌을 개발 및 평가하고자 한다. 본 연구의 구체적인 목적은 다음과 같다.
제안 방법
- 1. 15 wt%의 PVDF-HFP 고분자 용액에 탄소 나노섬유를 각각 0, 2, 4, 8, 16 wt%를 첨가하여 탄소 나노섬유가 균일하게 분산된 탄소나노복합용액을 제조하였고, 전기방사법을 이용하여 네오프렌 위에 탄소나노복합체로 나노웹 코팅된 시료를 제조하였다.
- )을 이용하여 10배와 200배로 관찰하였고, 주사전자현미경(Field Emission Scanning Microscope, 이하 FE-SEM, JSM-6700F, Joel, Japan)을 이용하여 각각 100배, 5,000배 및 10,000배로 측정하였다. FESEM으로 관찰하기 위해 코팅된 시료들은 각각 2회 플라즈마 금 코팅 후 측정에 사용하였다.
- 광발열 테스트는 탄소 나노섬유 함량별 및 인가전압별로 나노웹으로 코팅되어진 시료 위에 나일론 80%와 폴리우레 탄 20%로 구성된 니트 직물을 합포한 것으로 진행하였다. Figure 4는 광발열 테스트 결과를 탄소 나노섬유의 함량별로 나타낸 것이다.
- 광발열 특성: KATRI 평가 기준에 의거하여 각 시료의 시험편과 대조편의 온도 차이를 발열로 간주하여 평가하였다. 사용된 인공 램프는 유사태양광 램프(IWASAKI, 500W, 3200 K)이고, 광발열 평가 장비는 (20±1)°C, (65±4)%로, R.
- 미처리 코팅 재료인 네오프렌의 표면에 고전압 발생장치 (CPS-40K03. Chungpa EMT)를 이용하여 양극은 실린지 바 늘(syringe needle)에 음극은 집전체(collector)에 연결하여 드럼형의 집전체에 미처리 코팅 재료인 네오프렌을 알루미 늄 호일 위에 부착한 후 전기방사를 통하여 탄소 나노섬유 함량별 및 인가전압별로 나노웹 코팅을 하였다. 방사 용액은 15 wt%의 PVDF-HFP 용액에 0, 2, 4, 8, 16 wt%에 해당 하는 탄소 나노섬유를 첨가한 방사 용액을 제조하였으며, 인가전압을 15, 18, 21, 24 kV로 변화시켰고, 실린지 팁과 콜렉터 사이의 거리(TCD, tip to collector distance)는 15 cm, 고분자 용액의 공급 속도는 15 ml/h로 실험을 진행하였다.
- 발수 특성: 미처리 코팅 시료와 탄소 나노섬유/고분자 복합용액의 함량별 및 인가전압별로 나노웹 코팅된 시료 총 21가지를 각각 2.5 cm×5 cm 크기로 3개씩 준비하여 마이크로 피펫을 이용하여 직물 표면에 물방울을 떨어뜨린 후 직물 표면과 물방울의 접촉각을 접촉각 측정기(contact angle measuring device, KRUSS, DSA100)를 이용하여 측정한 후 평균값을 사용하였다.
- Chungpa EMT)를 이용하여 양극은 실린지 바 늘(syringe needle)에 음극은 집전체(collector)에 연결하여 드럼형의 집전체에 미처리 코팅 재료인 네오프렌을 알루미 늄 호일 위에 부착한 후 전기방사를 통하여 탄소 나노섬유 함량별 및 인가전압별로 나노웹 코팅을 하였다. 방사 용액은 15 wt%의 PVDF-HFP 용액에 0, 2, 4, 8, 16 wt%에 해당 하는 탄소 나노섬유를 첨가한 방사 용액을 제조하였으며, 인가전압을 15, 18, 21, 24 kV로 변화시켰고, 실린지 팁과 콜렉터 사이의 거리(TCD, tip to collector distance)는 15 cm, 고분자 용액의 공급 속도는 15 ml/h로 실험을 진행하였다.
- 본 연구는 탄소 나노섬유와 PVDF-HFP로 제조한 탄소나 노복합용액을 전기방사법을 이용하여 네오프렌 위에 탄소 나노섬유 함량별 및 인가전압별로 나노웹 코팅을 진행하였다. 제조된 탄소나노복합체로 나노웹 코팅된 재료가 해양용 방수복 소재로 적용되기 위한 재료로 적합성을 평가하기 위하여 탄소나노복합체 나노웹 코팅 직물을 이용하여 표면특성, 축열성, 발수 특성을 평가하였고, 탄소나노복합체 나노웹 코팅 시료에 나일론 80%와 폴리우레탄 20%로 구성된 니트 직물을 합포하여 광발열 특성 및 수분침투저 항성을 측정하였다.
- 본 연구에서는 탄소 나노섬유 함량별 및 인가전압별로 네오프렌 위에 나노웹 코팅을 진행하여 접촉각 측정기를 통해 실험을 진행하였고, 각 시료의 접촉각 값 결과는 Table 6 및 7에 나타내었다. 발수성은 표면에 놓여진 물방울의 접촉각 θ로 평가되며, 일반적으로 θ가 90 °를 넘으면 발수 성, 120 °<θ <150 °는 고발수성, θ가 150 °를 넘으면 초발수 성이라 정의하고 있다.
- 사용된 인공 램프는 유사태양광 램프(IWASAKI, 500W, 3200 K)이고, 광발열 평가 장비는 (20±1)°C, (65±4)%로, R.H 로 설정된 챔버에 위치하여, 시료 아래에 접촉식 온도계를 부착하고, 시료에서 수직으로 50 cm 상부에 인공 램프를 작동시킨 후 시료온도를 60분 동안 측정하였다.
- 수분침투저항성 테스트는 탄소 나노섬유 함량별 및 인가 전압별로 나노웹으로 코팅된 네오프렌 위에 나일론 80%와 폴리우레탄 20%으로 구성된 니트 직물을 합포한 시료를 사용하여 진행하였다. 각각의 시료들은 저수압법으로 측정하였고, 결과는 Table 8 및 Figure 7에 나타내었다.
- 본 연구는 탄소 나노섬유와 PVDF-HFP로 제조한 탄소나 노복합용액을 전기방사법을 이용하여 네오프렌 위에 탄소 나노섬유 함량별 및 인가전압별로 나노웹 코팅을 진행하였다. 제조된 탄소나노복합체로 나노웹 코팅된 재료가 해양용 방수복 소재로 적용되기 위한 재료로 적합성을 평가하기 위하여 탄소나노복합체 나노웹 코팅 직물을 이용하여 표면특성, 축열성, 발수 특성을 평가하였고, 탄소나노복합체 나노웹 코팅 시료에 나일론 80%와 폴리우레탄 20%로 구성된 니트 직물을 합포하여 광발열 특성 및 수분침투저 항성을 측정하였다.
- 용매인 아세톤에 칩 형태의 PVDF-HFP 를 넣고 디지털 핫플레이트 교반기(MSH-20D, Daihan Scientific, Korea)를 이용하여 일주일 이상 교반을 시켜 15 wt% 의 PVDF-HFP 용액을 제조하였다. 제조한 PVDF-HFP 용액에 PVDF-HFP 중량에 따라 0, 2, 4, 8, 16 wt%에 해당하는 탄소 나노섬유를 첨가하여 디지털 핫플레이트 교반기 (MSH-20D, Daihan Scientific, Korea)와 디지털 쉐이커(SHO- 1D, Daihan Scientific, Korea)를 이용하여 일주일 이상 교반하였다. 탄소 나노섬유의 분산성을 높이기 위해 초음파세 척기(Power sonic 410, HST.
- 본 연구의 구체적인 목적은 다음과 같다. 첫째, 미처리된 네오프렌에 탄소 나노섬유의 함량 에 따른 탄소 나노섬유/고분자 복합 용액을 전기방사를 통하여 인가전압별로 나노웹 코팅을 진행하여 나노웹으로 코팅된 시료를 제조하고, 둘째, 제조된 탄소 나노섬유 복합체 나노웹 코팅 된 시료들의 표면특성, 축열성, 광발열 특성, 발수 특성, 수분침투저항성을 평가하고자 한다.
- 축열성: 탄소 나노섬유/고분자 복합용액의 함량별 및 인가전압별 나노웹 코팅된 네오프렌의 축열성을 알아보기 위하여 37 °C에서 10분간 가열 후, 20초 경과 후 적외선 열화상 카메라(FLIR SYSTEMS. Co., Ltd.)를 이용하여 일정한 거리에서 시료의 표면온도를 측정하였다.
- 탄소 나노섬유의 분산성을 높이기 위해 초음파세 척기(Power sonic 410, HST. Co. Ltd., Korea)를 이용하여 25 °C에서 24시간동안 분산과정을 거쳐 방사용액을 제조하였다.
- 표면특성분석: 탄소 나노섬유/고분자 복합용액의 함량별 및 인가전압별 나노웹 코팅된 네오프렌의 표면 특성을 알아보기 위하여, 직물화상 분석시스템(Nex measure Pro5 NTZ-6000, Bestec Vision Co., Ltd.)을 이용하여 10배와 200배로 관찰하였고, 주사전자현미경(Field Emission Scanning Microscope, 이하 FE-SEM, JSM-6700F, Joel, Japan)을 이용하여 각각 100배, 5,000배 및 10,000배로 측정하였다. FESEM으로 관찰하기 위해 코팅된 시료들은 각각 2회 플라즈마 금 코팅 후 측정에 사용하였다.
대상 데이터
- 각각의 재료들은 210 mm×294 mm의 크기로 준비하였다.
- )을 사용하였다. 나노웹 코팅된 시료 위에 라미네이트 된 직물은 나일론 80%와 폴리우레탄 20% 로 구성되었고 280 g/yd의 검정색 니트 직물(CN Textile, Korea)을 사용하였다. 각각의 재료들은 210 mm×294 mm의 크기로 준비하였다.
- 본 연구에서 사용한 탄소 나노섬유(Pyrogarf III, Pyrograf Products, Inc., USA)는 PR-24-XT-HHT(Batch Information; PS 1392 Box 5 HT 183)를 사용하였으며, 직경은 50−200 nm, 길이는 10−30 mm, 표면적은 41 g/m2의 규격을 갖고 있다.
- 78 g/cm3 밀도를 가지는 칩의 형태이다. 아세톤(Jensei Chemical Co., Ltd., Japan)을 용매로 사용하였고, 나노웹 코팅에 사용된 재료는 두께가 3 mm이며, 색상은 검정색인 네오프렌(JAKO Chemicals Co., Ltd.)을 사용하였다. 나노웹 코팅된 시료 위에 라미네이트 된 직물은 나일론 80%와 폴리우레탄 20% 로 구성되었고 280 g/yd의 검정색 니트 직물(CN Textile, Korea)을 사용하였다.
- Figure 1은 탄소 나노섬유/고분자 복합용액 제조방법을 나타낸 도식화이다. 용매인 아세톤에 칩 형태의 PVDF-HFP 를 넣고 디지털 핫플레이트 교반기(MSH-20D, Daihan Scientific, Korea)를 이용하여 일주일 이상 교반을 시켜 15 wt% 의 PVDF-HFP 용액을 제조하였다. 제조한 PVDF-HFP 용액에 PVDF-HFP 중량에 따라 0, 2, 4, 8, 16 wt%에 해당하는 탄소 나노섬유를 첨가하여 디지털 핫플레이트 교반기 (MSH-20D, Daihan Scientific, Korea)와 디지털 쉐이커(SHO- 1D, Daihan Scientific, Korea)를 이용하여 일주일 이상 교반하였다.
데이터처리
- )를 이용하여 일정한 거리에서 시료의 표면온도를 측정하였다. 각 시료당 3회 측정 후 평균값을 사용하였다.
이론/모형
- 수분침투저항성 테스트는 탄소 나노섬유 함량별 및 인가 전압별로 나노웹으로 코팅된 네오프렌 위에 나일론 80%와 폴리우레탄 20%으로 구성된 니트 직물을 합포한 시료를 사용하여 진행하였다. 각각의 시료들은 저수압법으로 측정하였고, 결과는 Table 8 및 Figure 7에 나타내었다. 방수성은 수분침투저항성은 약 1,000 mm H2O보다 큰 직물에서는 수압 파열 강도와 동등하다는 의미가 있으므로 내수압을 측정하여 직물의 방수성을 판단할 수 있다[2].
- 수분침투저항성: 니트 직물로 합포된 네오프렌을 시료로 사용하였고, KS K ISO 811 저수압법에 따라 내수압시험기 (hydrotatic pressure tester)를 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- 2.탄소나노복합체 나노웹 코팅 시료의 표면특성을 분석한 결과, 탄소 나노섬유의 함량이 증가함에 따라 코팅된 시료의 표면은 거칠게 나타났고 방사된 나노웹의 양이 적었으며, 시료 표면에 방사되는 비드의 크기는 증가하였다. 인가전압이 증가함에 따라 직선형의 나노웹에서 파상형의 나노웹 형상이 나타났고 검정색 비드의 크기는 줄어드는 것을 육안으로 확인할 수 있었다.
- 3.축열성 분석 결과, 시료 표면의 방사된 나노웹의 양이 증가할수록, 탄소 나노섬유 함량이 높아질수록 축열성이 증가하는 경향을 나타냈다. 방사된 나노웹의 양은 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 복합용액으로 나노웹 코팅된 네오프렌에서 가장 많았고, 21 kV의 인가전압으로 나노웹 코팅된 네오프렌의 표면 온도는 평균 31.
- 4. 광발열 특성을 분석한 결과, 탄소 나노섬유 16 wt% 함량의 방사용액으로 인가전압 15 kV로 나노웹 코팅된 네오프렌을 60분 동안 광조사한 시료 표면의 온도는 50.4 °C 로 가장 높은 온도를 나타냈고, ΔT 값도 25.3 °C로 가장 크게 나타났으며, 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 탄소나 노복합재료 복합용액으로 인가전압 15 kV에서 나노웹 코팅된 네오프렌의 ΔT 값도 24.7 °C로 나타났다.
- 5.발수성 분석을 위해 접촉각을 측정한 결과, 방사된 나노웹의 양이 증가할수록, 표면의 요철이 많을수록 접촉각이 증가함을 확인하였다. 탄소 나노섬유 2 wt%가 첨가된 복합용액을 이용하여 21 kV의 인가전압으로 나노웹 코팅한 시료 표면에서 다른 함량의 복합용액으로 방사된 표면에 비해 많은 양의 나노웹이 확인되었고, 접촉각은 119.
- 6. 수분침투저항성 분석 결과, 나노웹의 양과 두께가 증가 할수록 큰 내수도 값을 나타내었으며, 탄소 나노섬유 2 wt% 첨가된 복합용액으로 인가전압 18 kV에서 나노웹 코팅된 네오프렌의 내수도 값은 2,800 mmH2O/min로 나타났고, 이는 전체 시료 중 가장 높은 값을 나타냈다. 본 연구에서 제조한 탄소나노복합체를 이용한 나노웹 코팅된 네오프렌은 기존의 네오프렌 보다 축열성과 광발열성 능이 있는 것으로 확인하였다.
- 또한, 탄소 나노섬유가 8 wt% 첨가된 나노웹 코팅 시료에서 다시 증가하는 현상을 나타낸 것은 탄소 나노섬유의 함량이 높아지므로 탄소 나노섬유가 가지는 축열 특성이[16] 증가되기 때문으로 보여진다. Table 5에서 시료의 표면 온도를 보면, 탄소 나노섬유 0 wt% 용액으로 나노웹 코팅된 시료의 표면 온도가 가장 낮게 나타났고, 탄소 나노섬유의 함량이 증가할수록 나노웹 코팅 시료들의 표면 온도가 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 탄소나노복합재료로 나노웹 코팅된 네오프렌의 축열성은 직물 표면에 방사되어진 나노웹의 양이 많을수록, 탄소 나노섬유 함량이 높아질수록 증가되는 것으로 나타났다.
- 각각의 시료들은 전체적으로 광 조사 시간이 증가할수록 시료표면의 온도도 증가한 것으로 나타났다. 탄소 나노섬유 16 wt% 함량의 복합용액으로 인가전압 15 kV에서 나노웹 코팅된 네오프렌은 60분 동안 광조사한 시료표면의 최고 온도는 50.
- 따라서 광발열 특성은 시료 표면에 방사된 나노웹의 양이 많을수록, 탄소 나노섬유의 함량이 높을수록 시료표면의 온도는 증가하고, ΔT의 값도 크게 나타나는 것으로 사료된다.
- 이는 앞서 살펴본 모폴로지의 결과와 연관시켜 보았을 때, 탄소 나노 섬유의 함량이 증가할수록 시료 표면으로 방사되는 비드의 크기가 증가하는 경향을 보였고, 이는 시료 표면에 요철을 형성하여 접촉각을 크게 나타내는 원인으로 볼 수 있다. 따라서 본 연구에서 탄소나노복합용액으로 나노웹 코팅된 네오프렌은 시료 표면 위에 방사된 나노웹의 양이 많을수록 불균일한 표면을 형성하고, 탄소 나노섬유 함량이 증가할 수록 시료 표면에 요철을 형성하므로, 불균일하고 거친 표면을 나타내어 접촉각을 증가하였고 고발수성을 나타내는 것으로 보인다.
- Table 5에서 시료의 표면 온도를 보면, 탄소 나노섬유 0 wt% 용액으로 나노웹 코팅된 시료의 표면 온도가 가장 낮게 나타났고, 탄소 나노섬유의 함량이 증가할수록 나노웹 코팅 시료들의 표면 온도가 증가하는 것을 확인하였다. 따라서 탄소나노복합재료로 나노웹 코팅된 네오프렌의 축열성은 직물 표면에 방사되어진 나노웹의 양이 많을수록, 탄소 나노섬유 함량이 높아질수록 증가되는 것으로 나타났다.
- 따라서 표면 분석 결과, 탄소 나노섬유의 함량이 증가함에 따라 코팅된 시료의 표면은 거칠어졌고, 인가전압이 증가함에 따라 나노웹의 모양은 직선형에서 파상형으로 변하고 있으며, 검정색 비드의 크기는 줄어드는 것을 육안으로 확인하였다.
- 인가전압 별로 보았을 때, 15 kV와 18 kV에서는 직선형의 나노웹이 다수 관찰되지만, 인가전압이 증가할수록 파상형의 나노웹이 관찰되었고, 특히 24 kV에서 파상형의 나노웹이 많이 관찰되었다. 또한, 인가전압이 증가할수록 직물의 표면에서 보이는 검정색 비드의 크기는 점점 작아지는 것으로 확인되었다.
- 방사된 나노웹의 양은 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 복합용액으로 나노웹 코팅된 네오프렌에서 가장 많았고, 21 kV의 인가전압으로 나노웹 코팅된 네오프렌의 표면 온도는 평균 31.7 °C로 나타났으며, 탄소 나노섬유 16 wt% 함량으로 나노웹 코팅된 네오프렌은 평균 32.0 °C로 높은 온도를 나타내었다.
- 웹 두께 증가에 따른 내수압의 변화를 살펴본 선행연구 [6]에서는 방사된 나노웹의 양이 증가할수록 내수압이 증가함을 보고하였다. 본 연구에서 미처리 코팅 시료의 내수압은 2,580 mm H2O/min를 나타냈고, 네오프렌 자체는 방수성을 가진 직물임이 확인되었다. 탄소 나노섬유 함량별로 관찰해 본 결과, 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 나노웹 코팅 직물의 내수도가 다른 함량으로 코팅된 시료에 비하여 크게 나타났다.
- 수분침투저항성 분석 결과, 나노웹의 양과 두께가 증가 할수록 큰 내수도 값을 나타내었으며, 탄소 나노섬유 2 wt% 첨가된 복합용액으로 인가전압 18 kV에서 나노웹 코팅된 네오프렌의 내수도 값은 2,800 mmH2O/min로 나타났고, 이는 전체 시료 중 가장 높은 값을 나타냈다. 본 연구에서 제조한 탄소나노복합체를 이용한 나노웹 코팅된 네오프렌은 기존의 네오프렌 보다 축열성과 광발열성 능이 있는 것으로 확인하였다. 후속 연구에서는 탄소나노 복합체를 이용한 나노웹 코팅된 네오프렌 표면 위에 고신 축성 니트 직물을 합포실험을 진행함으로써, 축열 및 고신 축성 소재를 제조하여 해양용 방수복 소재에 적용하기 위한 적합한 재료로 제시하고자 한다.
- 탄소 나노섬유 복합체로 코팅 되어진 직물의 물성을 평가한 선행연구[12−14]에서, 탄소 나노섬유의 함량이 증가할수록 직물의 표면이 거칠게 나타남을 보고하였다. 본 연구에서 표면특성 분석 결과, 미처리 코팅 시료 표면에서는 폼 형태가 확인되었다. 탄소 나노섬유 0 wt% 함량의 용액으로 나노웹 코팅된 시료는 인가전압이 증가할수록 나노웹이 형성되었고, 균일한 시료 표면이 관찰되었다.
- 반면 탄소 나노섬유가 16 wt% 첨가된 나노웹 코팅 시료의 내수압은 최소 2,370 mmH2O/min에서 최대 2,510 mmH2O/min로 미처리 나노웹 코팅 시료의 내수압인 2,580 mmH2O/min보다 낮은 값을 보였다. 이는 앞서 살펴본 모폴로지의 결과와 연관시켜 보았을 때, 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 나노웹 코팅 시료에서 나노웹의 양이 많았고, 탄소 나노섬유가 16 wt% 첨가된 나노웹 코팅 시료에서는 네오프렌 표면이 보일만큼 적은양의 나노웹이 방사되었음을 확인할 수 있었다. 즉, 시료 표면에 코팅된 나노웹의 양과 두께가 내수압에 영향을 미치며, 나노웹 코팅이 두꺼울수록 내수압이 크게 나타나므로, 수분침투저항성이 있다고 판단할 수 있으며, 내수압이 기준값인 1,000 mmH2O/min 이상으로 나타났으므로 방수성이 있다고 판단할 수 있다.
- 인가전압 18 kV를 기준으로, 탄소 나노섬유 0, 2, 4, 8, 16 wt%의 함량으로 나노웹 코팅된 시료와 물방울과의 접촉각은 각각 113.88, 116.95, 113.08, 118.22, 117.48 °로 나타났다.
- Figure 2는 탄소 나노섬유 8 wt% 함량의 복합 용액으로 나노웹 코팅된 시료의 인가전압별 나노웹 및 비드의 모폴로지를 분석한 결과이다. 인가전압 별로 보았을 때, 15 kV와 18 kV에서는 직선형의 나노웹이 다수 관찰되지만, 인가전압이 증가할수록 파상형의 나노웹이 관찰되었고, 특히 24 kV에서 파상형의 나노웹이 많이 관찰되었다. 또한, 인가전압이 증가할수록 직물의 표면에서 보이는 검정색 비드의 크기는 점점 작아지는 것으로 확인되었다.
- 탄소나노복합체 나노웹 코팅 시료의 표면특성을 분석한 결과, 탄소 나노섬유의 함량이 증가함에 따라 코팅된 시료의 표면은 거칠게 나타났고 방사된 나노웹의 양이 적었으며, 시료 표면에 방사되는 비드의 크기는 증가하였다. 인가전압이 증가함에 따라 직선형의 나노웹에서 파상형의 나노웹 형상이 나타났고 검정색 비드의 크기는 줄어드는 것을 육안으로 확인할 수 있었다.
- 전체적으로 탄소나노복합용액으로 나노웹 코팅된 시료들은 미처리 코팅 시료의 접촉각 값인 109.95 °보다 높은 값을 나타내었다.
- 이는 앞서 살펴본 모폴로지의 결과와 연관시켜 보았을 때, 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 나노웹 코팅 시료에서 나노웹의 양이 많았고, 탄소 나노섬유가 16 wt% 첨가된 나노웹 코팅 시료에서는 네오프렌 표면이 보일만큼 적은양의 나노웹이 방사되었음을 확인할 수 있었다. 즉, 시료 표면에 코팅된 나노웹의 양과 두께가 내수압에 영향을 미치며, 나노웹 코팅이 두꺼울수록 내수압이 크게 나타나므로, 수분침투저항성이 있다고 판단할 수 있으며, 내수압이 기준값인 1,000 mmH2O/min 이상으로 나타났으므로 방수성이 있다고 판단할 수 있다.
- 2 °C로 나타났다. 즉, 인가전압이 증가함에 따라 축열성을 나타내는 온도 변화의 범위는 감소하는 경향을 보였다. 이는 모폴로지의 결과에서 확인한 것처럼, 탄소 나노섬유 2 wt% 복합용액으로 나노웹 코팅된 시료들은 다른 함량으로 코팅된 나노웹의 두께 및 양을 비교하였을 때, 네오프렌 시료 표면을 덮을 정도로 방사되어진 나노웹의 양이 많았다.
- 본 연구에서 표면특성 분석 결과, 미처리 코팅 시료 표면에서는 폼 형태가 확인되었다. 탄소 나노섬유 0 wt% 함량의 용액으로 나노웹 코팅된 시료는 인가전압이 증가할수록 나노웹이 형성되었고, 균일한 시료 표면이 관찰되었다. 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 용액으로 나노 웹 코팅된 시료는 회색의 나노웹 위에 검정색 비드들이 보이며, 탄소 나노섬유의 함량이 4 wt%에서 16 wt%로 증가할 수록 비드의 크기는 증가하였다.
- 탄소 나노섬유 16 wt% 함량으로 인가전압 21 kV에서 나노웹 코팅 시료는 표면에 많은 요철을 보였고 117.83 °의 접촉각이 확인되었다.
- 탄소 나노섬유 2 wt%가 첨가된 복합용액을 이용하여 21 kV의 인가전압으로 나노웹 코팅한 시료 표면에서 다른 함량의 복합용액으로 방사된 표면에 비해 많은 양의 나노웹이 확인되었고, 접촉각은 119.63 °로 나타났다.
- 본 연구에서 미처리 코팅 시료의 내수압은 2,580 mm H2O/min를 나타냈고, 네오프렌 자체는 방수성을 가진 직물임이 확인되었다. 탄소 나노섬유 함량별로 관찰해 본 결과, 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 나노웹 코팅 직물의 내수도가 다른 함량으로 코팅된 시료에 비하여 크게 나타났다. 특히, 인가전압 18 kV로 나노웹 코팅된 직물의 내수압은 2,800 mmH2O/min의 값을 나타내며, 이는 전체 시료 중 가장 높은 내수도 값을 나타냈다.
- 탄소 나노섬유 0 wt% 함량의 용액으로 나노웹 코팅된 시료는 인가전압이 증가할수록 나노웹이 형성되었고, 균일한 시료 표면이 관찰되었다. 탄소 나노섬유가 2 wt% 첨가된 용액으로 나노 웹 코팅된 시료는 회색의 나노웹 위에 검정색 비드들이 보이며, 탄소 나노섬유의 함량이 4 wt%에서 16 wt%로 증가할 수록 비드의 크기는 증가하였다. 특히 탄소 나노섬유 16 wt% 첨가된 나노웹 코팅 시료에서는 크기가 큰 비드들이 관찰 되었다.
후속연구
- 본 연구에서 제조한 탄소나노복합체를 이용한 나노웹 코팅된 네오프렌은 기존의 네오프렌 보다 축열성과 광발열성 능이 있는 것으로 확인하였다. 후속 연구에서는 탄소나노 복합체를 이용한 나노웹 코팅된 네오프렌 표면 위에 고신 축성 니트 직물을 합포실험을 진행함으로써, 축열 및 고신 축성 소재를 제조하여 해양용 방수복 소재에 적용하기 위한 적합한 재료로 제시하고자 한다.
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