[논문]CNT/EEA를 사용한 반도전 재료의 열안정성에 관한 연구

양훈; 양종석; 국정호; 방정환; 박대희

CNT/EEA를 사용한 반도전 재료의 열안정성에 관한 연구
Study on the Thermal Properties of Semiconductive Shield Materials using CNT/EEA 원문보기

양훈 (원광대학교) , 양종석 ((주)대양소재) , 국정호 (전북대학교) , 방정환 (서남대학교) , 박대희 (원광대학교)

In this paper, we investigated resistant immunity of semiconductive shield materials in power cables' ordinary operation temperature. It used EEA(Ethylene Ethyl Acrylate) in base polymer and measured TGA(Thermal Gravimetric Analysis) in controlling contents. It increased pyrolysis temperature in content increasement of CNT(Carbon Nanotubes). As a result, we knew superiority that CNT:CB is 10:0.

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문제 정의

Base Polymer EEA(Ethylene Ethyl Acrylate) 에 CNT(Carbon Nanotubes)와 CB(C하bon 티ack)의 함량을 조절함으로서, 전력케이블의 반도전충 재료의 본연의 역할을 유지하면서 우수한 열적 안정성을 갖는 반 도전 중 재료를 선정하고자 하였다.
최근까지 지중 송배전용 전력케이블의 품질개선 맟 수명연장을 위한, 전력케이블의 전기적 현상 및 제반 특성에 대한 많은 연구는 대부분 XLPE 절연층에 국한되어 이루어져 왔다[3, 4]. 그러나 본 연구는 전력케이블의 반도전충 재료에 관한 심충적인분석을 봉해 그 중요성을 전달함으로써 반 도전 중 재료의 역할 및 기능에 대한 새로운 인식을 고취하고자 하였다.
따라서 본 논문에서는 반도 전 재료의 열적특성을 알아보고자 TGAtThermo Gravimetric Analysis, 열중량 분석기)를 사용하였다. Base Polymer EEA(Ethylene Ethyl Acrylate) 에 CNT(Carbon Nanotubes)와 CB(C하bon 티ack)의 함량을 조절함으로서, 전력케이블의 반도전충 재료의 본연의 역할을 유지하면서 우수한 열적 안정성을 갖는 반 도전 중 재료를 선정하고자 하였다.
본 실험에서는 A, B사의 CNT의 함량에 따른 TGA뷱성을 알아보았다. 최대중량 감소온도에서는 별다른 변화가 없었다.

제안 방법

그 다믐 EEA 용액과 CNT를 고르게 혼합하여 침전물을 생성시킨 후, 침전물을 여과, 건조, 제거하여 시트형태로 압축한 방식으로 용해 및 분산시킨 다음 혼합함으로 별도의 첨가제가 생략되는 방식이다. 높은 분 산성으로 전력케이 블의 반도전충 재료로서 열적 안정성을 만족시킬 수 있는 방법으로 사료되어 제작하였다.
다른 한 종류로는 CNT와 CB의 혼합비를 10:0, 8:2, 5:5, 2:8, 0:10으로 하였다.
제조 방법은 EEA를 용해시키는 양용매에 첨가하여 EEA용액을 생성한 후, CNt를 양용 매에 고르게 분산 시켜 분산용액을 생성시켰다. 그 다믐 EEA 용액과 CNT를 고르게 혼합하여 침전물을 생성시킨 후, 침전물을 여과, 건조, 제거하여 시트형태로 압축한 방식으로 용해 및 분산시킨 다음 혼합함으로 별도의 첨가제가 생략되는 방식이다.

대상 데이터

시편의 종류로는 Base Polymer EEA에 A, B사 제품의 CNT를 1[wt%], 3[wt%], 5[wt%], 10[wt%}의 실험을 하였다. 다른 한 종류로는 CNT와 CB의 혼합비를 10:0, 8:2, 5:5, 2:8, 0:10으로 하였다.

이론/모형

본 논문에서 사용된 반도전충 재료의 시편은 분산성을향상시키고자 용액 혼합법(S이너tion Compounding)B 이용하였다. 제조 방법은 EEA를 용해시키는 양용매에 첨가하여 EEA용액을 생성한 후, CNt를 양용 매에 고르게 분산 시켜 분산용액을 생성시켰다.

성능/효과

함량조절에 따른 TGA 특성이다. A사 CNT(Diameter 30-60nm, Length 10-20uiti) 와 B사 CNT(Diameter 10-15nm, Length 10-20um)에서의 직경에 차이에 의한 열적 안정성을 비교해보려 하였으나, A와 B사의 CNT 함량에시편 둘의시편둘의 TGA curve는 큰 차이가 없음을 알 수 있었다.
56μC]까지의 증가를 보였다. CNT:CB니00:0인 시료가 가장 높은 열분해 온도를 가짐으로서 열적으로 가장 안정한 적정함량임을 알 수 있었다.
CNT의 함량증가에 따라 열분해 개시 온도가 시7.42[C₁ 에서 428, 56μ이까지 증가함을 확인하였다.
표애서 알 수 있듯이 A사 CNT를 함유한 시편들의 열분해 온도 차이는 적었으나, B사 CNT 함량에 따른 시편들은 열분해 온도가 419.62μ이에서 440.05LC]까지 증가함을 확인하였다. A, B사의 최대중량감소시의 온도에서는 별다른 차이가 나타나지 않았다.

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