스펀지밥 - 편집 역사

2021년 12월 15일 (수) 14:21에 21che10님의 편집

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 ==결과 및 평가==
 ===완료작품의 평가===
 *Stress at strain 50%
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 ◇ 흡음재와 단열재를 포함한 여러 소비 분야에서 폭넓게 쓰이고 있는 소재인 PUF의 경우, 지속적으로 시장의 규모가 성장 중이며 이러한 사실은 Fig. 21을 통해서 확인이 가능하다. 우리의 연구는 결국 HNT를 통해서 FPUF의 기계적 물성과 흡음 성능을 증대시키는 것이다. 우리의 연구결과처럼 기계적 물성과 흡음 성능이 향상된 FPUF의 상용화가 성공하게 된다면 지속적으로 성장 중인 PUF 시장에서 경쟁력을 가질 수 있다고 생각한다.
 ==참고문헌==

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 ==결과 및 평가==
 ====포스터====
-[[파일:스펀지밥_포스터.png]]
+[[파일:스펀지밥_포스터2.png]]
 ===관련사업비 내역서===

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 ''' 국문 : ''' 할로이사이트 나노튜브를 첨가한 연질 폴리우레탄 폼의 물성 변화
-''' 영문 : ''' Physical properties of halloysite nanotube flexible polyruethane foams
+''' 영문 : ''' Physical properties of halloysite nanotube flexible polyurethane foams
 ===과제 팀명===

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 ==결과 및 평가==
 ====포스터====
-내용
+[[파일:스펀지밥_포스터.png]]
 ===관련사업비 내역서===

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 ==결과 및 평가==
 ====포스터====
 내용
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 Sound absorption coefficient(흡음계수)는 0.5%에서 가장 높은 흡음계수를 보여주었고, HNT 농도가 증가할수록 감소(Fig. 20)하는 것을 볼 수 있다. 흡음은 폼의 Cavity size에 큰 영향을 받는다. Fig. 16에서 Cavity size는 0.5%에서 가장 작고 점점 증가하기 때문에 흡음 성능 또한 0.5%에서 가장 높고 점점 감소하는 것을 알 수 있다.
 [[파일:스펀지밥_평가.png]]

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 ==설계==
 ===상세설계 내용===
 *FPUF 합성

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 ◇ 이 연구에서는 FPUF의 주 사용분야인 자동차 시트에 연구결과를 적용하기 위해서, 시트의 안락감을 측정하는 주요 수치인 이력손실, 압축응력, 꺼짐인자에 대해서도 측정하였다. Fig. 8에서 볼 수 있듯이 FPUF의 압축응력은 TDI 함량이 커지면서 감소하였으나 TDI 함량이 70 wt%에서 100 wt%로 변화할 때에는 소폭 상승하였다. 이력손실의 경우에도, TDI 함량 70 wt%를 경계로 그 전까지는 TDI 함량이 커지면서 감소하였지만, 이후에는 TDI 함량이 커질때 함께 상승하였다. 마지막으로 꺼짐인자는 TDI 함량이 증가하면 증가할수록 물질의 강도가 낮아지기 때문에 비례하여 감소하는 것을 볼 수 있었다.
 ◇ 앞에서 언급한 연구 방향은 이미 많은 연구가 선행되었고 최적의 조건 역시 제시되었기 때문에 최근의 FPUF의 성능을 향상시키기 위한 연구는 지속적으로 연구개발이 가능한 다양한 종류의 필러를 첨가하는 쪽으로 집중되고 있다. 예를 들어, Fig. 9과 10에서 볼 수 있듯이 Nano silica(NS), Nano clay(NC), Crumb rubber(CR)를 필러로 첨가하여 기계적 특성과 저주파 영역에서의 흡음성이 좋아지는 것을 확인할 수 있다.
 ◇ 최근에는 FPUF에 나노필러인 cellulose nanocrystal(CNC)과 cellulose nanofibril(CNF), cellulose filament(CelFil)를 첨가하여 FPUF의 기계적 특성 등을 분석하는 연구도 진행되었다. Fig. 11과 12에서 볼 수 있듯이 CNC는 함량이 증가할수록 압축 탄성률(compression modulus)과 인장 탄성률(tensile modulus)의 변화는 작지만, sag factor는 확연히 줄어드는 것을 볼 수 있다. CNF는 높은 압축 탄성률과 인장 탄성률에 비해 sag factor에 영향은 적고 CelFil은 높은 압축 탄성률과 sag factor를 보이지만 인장 탄성률의 변화는 미미한 것을 알 수 있다.
 ◇ 이처럼 FPUF에 다양한 필러를 넣어서 기계적 특성을 향상시키거나 다른 여러 분야에 필요한 특성을 향상시키려는 연구가 진행 중이다. 필러로 쓰일 수 있는 소재 중 하나가 바로 HNT이다. HNT는 천연적으로 고령토 중에 함유되어있는 독성이 없고 친환경적인 규산알루미늄 광물이다. SiO2층과 AlO(OH)층이 교대로 적층 되면서 1차원적인 다공성 튜브구조를 갖는다. HNT는 일반적으로 CNT에 비해서 큰 기공 크기를 갖지만, CNT에 비해 높은 기계적 강도와 탄성율을 가지므로 생물학적으로 활성을 갖는 살충제나 약물 등을 위한 나노크기 담지체로 그 응용 가능성이 기대되고 있다. 더욱이 HNT는 염가로 공급될 수 있는 천연물질이며 그 생산량도 연간 수천만 톤이 넘을 정도이므로 gram-scale로 생산되는 고가의 CNT에 비해 응용가능성이 매우 크다고 할 수 있다. 그러나 HNT는 수천 년간 지구 내에서 자연적으로 형성되었기에 상황에 따라 판상, 섬유상, 튜브 상 등 형상과 크기가 다양하게 산출되며, 석영 및 장석 등의 불순물도 다양하게 포함하고 있다. 이렇게 순수한 튜브 상의 HNT를 얻기 위해 분리와 가공을 위한 연구가 많이 진행되고 있다.
 ◇ 또한 최근 연구에서 고분자 강화물질로 HNT가 사용되고 있는데, Table 1, 2와 같이 epoxy resin, polypropylene, polyamide 등과 같은 고분자 물질에 HNT를 도입하였을 때 기계적 물성이 향상되었다고 보고되고 있다.
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 ===개발과제의 기대효과===
 ====기술적 기대효과====
 ◇ 흡음재가 주로 사용되는 자동차 산업에서, 자동차 내부의 소음은 0부터 8kHz까지의 넓은 영역에서 발생한다. 이미 FPUF는 자동차 내장 흡음재로 많이 사용되고 있기 때문에, 이번 연구를 통해 개선된 FPUF가 기존 제품보다 뛰어난 흡음력을 얻을 수 있다. 흡음성이 향상됨으로써 자동차, 항공우주 산업에서 이용자들에게 더 쾌적한 환경을 제공할 수 있을 뿐 아니라 건축, 건설 분야에서도 내장 흡음재로써 FPUF가 많이 사용될 수 있다.
 ◇ 일반적으로 승용차에서 요구되는 시트재의 안락감은 이력손실(hysteresis loss)과 꺼짐인자(sag factor)로 대표된다. 이력손실은 FPUF를 초기 높이의 75%까지 압축하면서 측정되는 축적에너지에 비하여 이완될 때 측정되는 방출에너지의 차이를 측정해서 얻을 수 있으며 Fig. 14의 면적식으로 표현된다. 또한, 꺼짐인자는 각각 strain이 65%와 25%일 때 stress의 비로 나타낸다. 안락감이 높은 차량용 시트재는 낮은 이력손실과 높은 꺼짐인자의 특성이 요구된다고 알려져 있다. 그렇기 때문에 이번 연구를 통해 개선된 FPUF의 이력손실과 꺼짐인자를 측정해보고, 기존에 사용되던 FPUF의 수치보다 더 좋게 나온다면 차량용 시트로써의 수요 역시 증가할 것이다. 자동차 산업뿐만 아니라 비행기 날개 심에 사용되는 등 내구성이 뛰어나 항공우주산업과 같은 각종 특수 산업에 기존보다 지속적으로 사용이 가능하다.
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 ===기술개발 일정 및 추진체계===
 ====개발 일정====
-내용
 ====구성원 및 추진체계====
-내용
 ==설계==
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 ===완료작품의 평가===
 *Stress at strain 50%
 Fig. 15를 보면 Stress가 꾸준히 증가하는 것을 볼 수 있다. 압축응력(Stress)은 Cavity size와 Cell wall area ratio에 영향을 받는다. Cavity size가 작을 때에는 Cavity size가 주요 요인으로 작용하기 때문에, 동일면적당 수평면에 존재하는 버팀목의 수가 증가하여 FPUF를 지지할 수 있는 힘이 커진다. 따라서 0%에서 0.5%로 변화할 때는 Fig. 16에서처럼 Cavity size가 감소하여 압축응력이 증가한다. 하지만 0.5% 이후에서는 Cavity size가 증가함에도 압축응력이 증가하는 것을 볼 수 있다.
 Cavity size가 약 600㎛ 이상에서는 Cell wall area ratio의 영향이 더 크다. 그 이유는 ratio가 감소함에 따라 버팀목의 두께가 증가하여 FPUF의 강도가 높아지기 때문이다. 1.0%부터는 Fig. 17의 그래프대로 ratio가 감소하기 때문에 압축응력이 증가하는 것을 알 수 있다.
 *Hystressis loss
 Hystressis loss는 꾸준히 증가하는 경향(Fig. 18)을 보였다. 친수성을 띠는 HNT가 우레탄 사슬 사이에서 불안정한 친화력으로 압축, 복원 과정에서 HNT와 우레탄 사슬과의 마찰에 의해 운동에너지가 열에너지로 방출되기 때문에 HNT 함량이 증가할수록 Hystressis loss가 높아지는 것을 알 수 있다.
 *Sag factor
 Sag factor도 Hystressis loss와 마찬가지로 꾸준히 증가(Fig. 19)한다. Sag factor는 고원 영역(Plateau)인 Strain 25% 지점에서의 압축응력의 증가량보다 고밀화 영역(Densification)인 Strain 65% 지점에서의 압축응력의 증가량이 더 크다는 것을 의미한다. 그 이유는 고밀화 영역에서는 더 이상 압축될 Cavity의 부피가 적고 Pore가 대부분 닫히게 되어 압축응력이 급격히 증가하는 구간이므로 폼 내부의 필러의 강성 기여가 증가하기 때문에 Sag factor가 증가한다.
 *Sound absorption coefficient
 Sound absorption coefficient(흡음계수)는 0.5%에서 가장 높은 흡음계수를 보여주었고, HNT 농도가 증가할수록 감소(Fig. 20)하는 것을 볼 수 있다. 흡음은 폼의 Cavity size에 큰 영향을 받는다. Fig. 16에서 Cavity size는 0.5%에서 가장 작고 점점 증가하기 때문에 흡음 성능 또한 0.5%에서 가장 높고 점점 감소하는 것을 알 수 있다.
 ===향후전망===
 ◇ 흡음재와 단열재를 포함한 여러 소비 분야에서 폭넓게 쓰이고 있는 소재인 PUF의 경우, 지속적으로 시장의 규모가 성장 중이며 이러한 사실은 Fig. 21을 통해서 확인이 가능하다. 우리의 연구는 결국 HNT를 통해서 FPUF의 기계적 물성과 흡음 성능을 증대시키는 것이다. 우리의 연구결과처럼 기계적 물성과 흡음 성능이 향상된 FPUF의 상용화가 성공하게 된다면 지속적으로 성장 중인 PUF 시장에서 경쟁력을 가질 수 있다고 생각한다.

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	◇ Fig. 7(a)와 (b)는 TDI 함량이 각각 25, 100 wt%일 때 공동 크기를 비교한 SEM 이미지이다. TDI 함량이 100 wt%일 때의 공동의 크기가, 25 wt%일 때보다 크다는 것을 확인할 수 있다. 이는 FPUF를 만드는 과정에서 MDI의 반응속도가 TDI의 반응속도보다 빠르기 때문으로, TDI의 함량이 늘어나면 늘어날수록 공동의 성장시간이 증가하게 된다. Fig. 7(c)는 전체 TDI 함량에 따른 공동의 크기 변화를 나타냈으며 TDI의 함량이 증가할수록 공동의 크기가 증가한다는 것을 알 수 있다.		◇ Fig. 7(a)와 (b)는 TDI 함량이 각각 25, 100 wt%일 때 공동 크기를 비교한 SEM 이미지이다. TDI 함량이 100 wt%일 때의 공동의 크기가, 25 wt%일 때보다 크다는 것을 확인할 수 있다. 이는 FPUF를 만드는 과정에서 MDI의 반응속도가 TDI의 반응속도보다 빠르기 때문으로, TDI의 함량이 늘어나면 늘어날수록 공동의 성장시간이 증가하게 된다. Fig. 7(c)는 전체 TDI 함량에 따른 공동의 크기 변화를 나타냈으며 TDI의 함량이 증가할수록 공동의 크기가 증가한다는 것을 알 수 있다.
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		+	[[파일:스펀지밥_8.png]]

	◇ 이 연구에서는 FPUF의 주 사용분야인 자동차 시트에 연구결과를 적용하기 위해서, 시트의 안락감을 측정하는 주요 수치인 이력손실, 압축응력, 꺼짐인자에 대해서도 측정하였다. Fig. 8에서 볼 수 있듯이 FPUF의 압축응력은 TDI 함량이 커지면서 감소하였으나 TDI 함량이 70 wt%에서 100 wt%로 변화할 때에는 소폭 상승하였다. 이력손실의 경우에도, TDI 함량 70 wt%를 경계로 그 전까지는 TDI 함량이 커지면서 감소하였지만, 이후에는 TDI 함량이 커질때 함께 상승하였다. 마지막으로 꺼짐인자는 TDI 함량이 증가하면 증가할수록 물질의 강도가 낮아지기 때문에 비례하여 감소하는 것을 볼 수 있었다.		◇ 이 연구에서는 FPUF의 주 사용분야인 자동차 시트에 연구결과를 적용하기 위해서, 시트의 안락감을 측정하는 주요 수치인 이력손실, 압축응력, 꺼짐인자에 대해서도 측정하였다. Fig. 8에서 볼 수 있듯이 FPUF의 압축응력은 TDI 함량이 커지면서 감소하였으나 TDI 함량이 70 wt%에서 100 wt%로 변화할 때에는 소폭 상승하였다. 이력손실의 경우에도, TDI 함량 70 wt%를 경계로 그 전까지는 TDI 함량이 커지면서 감소하였지만, 이후에는 TDI 함량이 커질때 함께 상승하였다. 마지막으로 꺼짐인자는 TDI 함량이 증가하면 증가할수록 물질의 강도가 낮아지기 때문에 비례하여 감소하는 것을 볼 수 있었다.

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	◇ 폴리올 시스템이나 이소시아네이트의 화학구조 변화 등과 같은 방법은 기존의 FPUF을 합성하는 재료의 함량이나 구성 물질 자체를 바꾸는 방법이다. 대표적으로 FPUF의 핵심 합성 재료인 이소시아네이트의 화학구조를 변화시키는 방법으로 이소시아네이트 내의 MDI와 TDI의 함량을 변화시키는 연구가 진행되었다.		◇ 폴리올 시스템이나 이소시아네이트의 화학구조 변화 등과 같은 방법은 기존의 FPUF을 합성하는 재료의 함량이나 구성 물질 자체를 바꾸는 방법이다. 대표적으로 FPUF의 핵심 합성 재료인 이소시아네이트의 화학구조를 변화시키는 방법으로 이소시아네이트 내의 MDI와 TDI의 함량을 변화시키는 연구가 진행되었다.
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		+	[[파일:스펀지밥_7~8.png]]

	◇ Fig. 7(a)와 (b)는 TDI 함량이 각각 25, 100 wt%일 때 공동 크기를 비교한 SEM 이미지이다. TDI 함량이 100 wt%일 때의 공동의 크기가, 25 wt%일 때보다 크다는 것을 확인할 수 있다. 이는 FPUF를 만드는 과정에서 MDI의 반응속도가 TDI의 반응속도보다 빠르기 때문으로, TDI의 함량이 늘어나면 늘어날수록 공동의 성장시간이 증가하게 된다. Fig. 7(c)는 전체 TDI 함량에 따른 공동의 크기 변화를 나타냈으며 TDI의 함량이 증가할수록 공동의 크기가 증가한다는 것을 알 수 있다.		◇ Fig. 7(a)와 (b)는 TDI 함량이 각각 25, 100 wt%일 때 공동 크기를 비교한 SEM 이미지이다. TDI 함량이 100 wt%일 때의 공동의 크기가, 25 wt%일 때보다 크다는 것을 확인할 수 있다. 이는 FPUF를 만드는 과정에서 MDI의 반응속도가 TDI의 반응속도보다 빠르기 때문으로, TDI의 함량이 늘어나면 늘어날수록 공동의 성장시간이 증가하게 된다. Fig. 7(c)는 전체 TDI 함량에 따른 공동의 크기 변화를 나타냈으며 TDI의 함량이 증가할수록 공동의 크기가 증가한다는 것을 알 수 있다.