초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
• 연구목표
전 세계 에너지 소비가 급증함에 따라 지구 온난화의 주범인 에너지사용을 억제하고 에너지 소비량의 1/3 정도를 차지하는 주거 및 상업 부문에서의 에너지 절약을 위해서는 합리적인 단열소재의 개발이 중요함. 이전부터 단열재로 사용되어온 석고보드의 열전도도는 170 mW/m∙K이고, 폴리우레탄은 25 mW/m∙K 정도로 낮지만 널리 사용되는 폴리우레탄은 화재시 유독물질을 배출함. 따라서 이런 문제점들에 대한 원천적인 방안으로 초임계유체를 이용한 친환경 건설소재용 마이크로·나노 포밍 기술을

□ 연구의 목적 및 내용
• 연구목표
전 세계 에너지 소비가 급증함에 따라 지구 온난화의 주범인 에너지사용을 억제하고 에너지 소비량의 1/3 정도를 차지하는 주거 및 상업 부문에서의 에너지 절약을 위해서는 합리적인 단열소재의 개발이 중요함. 이전부터 단열재로 사용되어온 석고보드의 열전도도는 170 mW/m∙K이고, 폴리우레탄은 25 mW/m∙K 정도로 낮지만 널리 사용되는 폴리우레탄은 화재시 유독물질을 배출함. 따라서 이런 문제점들에 대한 원천적인 방안으로 초임계유체를 이용한 친환경 건설소재용 마이크로·나노 포밍 기술을 개발하고자 함.

• 연구내용
초임계유체기술을 이용한 친환경 건설소재 기술 개발하기 위하여 포어 크기 및 형상 제어 기술을 확보하고, 하이브리드 포밍기술 개발을 통하여 고품위 핵심 건설소재의 물성자료를 확보하고자 함.

• 친환경 초임계 마이크로∙나노 포밍 기술 연구에 초점을 두고 수행
- 재료물성 분석 및 선정, 비균질 핵생성 및 성장 메커니즘 분석
- 초임계유체공정에서의 포어 제어 공정변수 영향 분석
- 포밍 하이브리드화 (초임계유체 발포 및 쾌속조형)에 의한 포어형상 제어
- 샘플 제작 및 물성 측정
- 물성측정을 통한 성능 평가 및 개선 방안 탐색: 압축강도(ASTM D3330), 열전도도(비정상 열전도 계측 방법)
단열 소재를 제조하기 위한 새로운 시도로 3D 프린팅기술, 초임계유체공정기술,저온수착기술 등을 적용하여 3차원 나노폼 구조체를 형성하고 적정한 강도와 단열성능을 갖는 지지체를 제조하여 물리적 특성들을 분석함으로써 합리적인 단열재의 선정기준을 모색함.

□ 연구개발성과
• 특허 출원 2건, 프로그램 등록 1건, SCI 국제논문 2편
• 다공성 매질에 대한 프랙탈 모델의 도입 및 시뮬레이션
• 3D 프린팅 기술 및 초임계유체공정기술을 적용하여 3차원 폼 구조체, 멀티스케일 폴리머 포밍 기술을 개발
• 내부에 포어의 분포가 변하는 구배포밍(gradient foaming) 기술의 확보

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
• 나노폼을 형성한 3차원 구조체를 제조하여 합리적인 강도/단열 특성을 갖는 소재 제조기술을 확보함. 에어로젤이나 진공단열패널과 같이 비싼 가격이나 시공성 등의 문제로 현실적으로 건물에 적용이 힘든 기존의 초단열재들과 달리 합리적인 가격과 성능으로 건물의 에너지 소모를 크게 감소 가능성.
• 각종 기계소재부품 등의 비정형 형상 부품에의 적용 가능
• 건물 창호, 화장품, 바이오의학 등에 확대 적용 기대.
• 고품위 마이크로·나노 소재 기반기술 확보를 통한 국제경쟁력의 우위 점유

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
• Research Purpose
- Development of environment-friendly micro/nano foamed material for constructional material using rapid prototyping (3D printing) and supercritical fluid technologies

• Research contents
In order to obtain high quality core materials for const

□ Purpose & Contents
• Research Purpose
- Development of environment-friendly micro/nano foamed material for constructional material using rapid prototyping (3D printing) and supercritical fluid technologies

• Research contents
In order to obtain high quality core materials for construction, the development and incorporation of rapid prototyping and supercritical fluid foaming technology have applied and the possibility of size and configuration controls.
- Detail contents focused are:
1) analysis of material properties and selection of specific polymer
2) inhomogeneous nucleation and cell growth mechanism analysis
3) effects of process parameters in supercritical fluid (CO2)
4) fabrication of 3D porous structure via rapid prototyping (3D printing) and supercritical fluid technologies
5) measurement of mechanical and thermal properties to explore criteria as performance indicator: thermal conductivity (transient thermal conduction methods), mechanical strength characteristics (ASTM D3330)

□ Results
• more than four ale international papers (SCI(E)) and 1 patent application

□ Expected Contribution
• acquistion of fundamental technologies for hybrid foaming

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• Contents ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발 목적 ... 8
• 2. 연구개발의 필요성 ... 8
• 3. 연구개발 범위 ... 9
• 제2장 국내외 기술 개발 현황 ... 10
• 제3장 연구수행 내용 및 성과 ... 12
• 제4장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 13
• 1. 목표 달성도 ... 13
• 2. 관련 분야 기여도 ... 18
• 제5장 연구성과의 활용계획 ... 20
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 21
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 21
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 21
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 22
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 23
• 제11장. 기타 사항 ... 23
• 제12장. 참고 문헌 ... 23
• 부 록. 세부 연구내용 ... 27
• A. 프랙탈 이론을 이용한 다공성 매질의 열전도 예측 ... 28
• B. 쾌속조형 및 가스포밍 기법을 이용한 멀티스케일 구조체의 제작 및 특성화 ... 39
• C. 폴리머 PET의 초임계이산화탄소 발포 ... 53
• D. 이산화탄소를 이용한 ABS/PET 블렌드 고분자의 발포 ... 61
• E. PET-PEN 공중합체(copolymer)를 이용한 멀티스케일 구조체의 제작 및 특성화 ... 72
• F. 다공성 매질에서 포어 크기 분포를 고려한 자기상사 프랙탈 모델 ... 97
• 끝페이지 ... 119