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2019 CE
(→관련 기술의 현황 및 분석(State of art)) |
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*전 세계적인 기술현황 | *전 세계적인 기술현황 | ||
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◇ PU 폼은 자동차에서 Seat, Crash Pad, Door Trim, Dash Isolation Pad 등에 사용되고 있다. | ◇ PU 폼은 자동차에서 Seat, Crash Pad, Door Trim, Dash Isolation Pad 등에 사용되고 있다. | ||
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◇ PU 폼은 건설업계에서 흡음 및 단열, 방수재로도 널리 이용된다. | ◇ PU 폼은 건설업계에서 흡음 및 단열, 방수재로도 널리 이용된다. | ||
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◇ 최근의 연구는 폴리올 시스템과 이소시아네이트의 화학 구조를 변화시키거나 다양한 무기필러를 첨가하여 폴리우레탄 소재의 물성을 향상시키는 데에 주력하였다. | ◇ 최근의 연구는 폴리올 시스템과 이소시아네이트의 화학 구조를 변화시키거나 다양한 무기필러를 첨가하여 폴리우레탄 소재의 물성을 향상시키는 데에 주력하였다. | ||
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◇ 유럽 위원회에서는 2050년 도로 교통의 CO2 배출량을 70% 줄이는 것을 목표로 하여 경량화가 강력하게 요구되면서, 중량이 낮음과 동시에 효과적으로 소음을 차단할 수 있는 소재의 요구가 높아지고 있다. | ◇ 유럽 위원회에서는 2050년 도로 교통의 CO2 배출량을 70% 줄이는 것을 목표로 하여 경량화가 강력하게 요구되면서, 중량이 낮음과 동시에 효과적으로 소음을 차단할 수 있는 소재의 요구가 높아지고 있다. | ||
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◇ 본 연구에서는 차세대 만능소재로 떠오르는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 이용하여 흡음 성능과 기계적 강도 및 단열 성능을 개선하고자 한다. | ◇ 본 연구에서는 차세대 만능소재로 떠오르는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 이용하여 흡음 성능과 기계적 강도 및 단열 성능을 개선하고자 한다. | ||
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*특허조사 및 특허 전략 분석 | *특허조사 및 특허 전략 분석 | ||
| − | ◇ 탄소나노튜브 적용 발포 우레탄 폼을 이용한 자동차용 흡음재와 그 제조방법 | + | ◇ 탄소나노튜브 적용 발포 우레탄 폼을 이용한 자동차용 흡음재와 그 제조방법(Sound-absorbing material for automobile by urethane foam with carbon nano-tube and its preparing method) |
| − | (Sound-absorbing material for automobile by urethane foam with carbon nano-tube and its preparing method) | + | 탄소나노튜브를 0.1 ~ 3 wt% 첨가하여 개선된 흡음 성능에 관한 청구항이 존재함. 난연성 충전재 사용 등 여러 가지 방식의 흡음 성능 개선 방법 및 제조 방법을 제공하였다. |
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| + | ◇ 기계적 강도가 개선된 열가소성 폴리우레탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열가소성 폴리우레탄(METHOD OF MANUFACTURING THERMOPLASTIC POLYURETHANE WITH IMPROVED MECHANICAL STRENGTH AND THERMOPLASTIC POLYURETHANE THEREBY) | ||
| + | 폴리올 및 사슬 연장제의 총합에 대한 디이소시아네이트의 몰수비(디이소시아네이트/(폴리올+사슬연장제))를 1.025와 1.040으로 설정, (사슬연장제/폴리올)을 3.6과 3.8로 설정하여 기계적 강도를 측정 | ||
| − | + | ◇ 단열성능이 향상된 폐쇄셀 폴리우레탄폼 및 그 제조방법(CLOSED CELL POLYURETHAN FORM WITH ENHANCED INSULATINGCAPABILITY AND METHOD FOR A PREPARATION OF THE SAME) | |
| − | (METHOD OF | + | 건설업계에서 흡음 및 단열재로 사용되는 폴리우레탄의 제조방법 |
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*기술 로드맵 | *기술 로드맵 | ||
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◇ 최근의 자동차용 폴리우레탄 폼은 폴리올 시스템과 이소시아네이트의 조성변화, 무기 filler 도입 등의 연구에 주력하고 있다. | ◇ 최근의 자동차용 폴리우레탄 폼은 폴리올 시스템과 이소시아네이트의 조성변화, 무기 filler 도입 등의 연구에 주력하고 있다. | ||
2020년 12월 18일 (금) 01:43 판
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 탄소나노튜브 첨가를 통한 폴리우레탄 흡음성능 향상
영문 : Enhancement of Polyurethane Sound Absorption Performance by Adding Carbon Nanotube
과제 팀명
신박헌 아이디어
지도교수
김정현 교수님
개발기간
2020년 9월 ~ 2020년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 화학공학과 2015340021 신*한(팀장)
서울시립대학교 화학공학과 2015340018 박*익
서울시립대학교 화학공학과 2015340033 이*헌
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
◇ 기존의 합성 방법에서 기존 원료들의 조성만을 바꾸어 PU의 흡음 성능 개선
◇ CNT Filler를 추가함으로써 PU의 흡음 성능과 기계적 강도 개선
◇ 자동차 주행 소음, 주거 공간의 층간 소음 방지 등의 실생활에 적절한 개선된 흡음재 생산
개발 과제의 배경 및 효과
◇ 현대 사회에서 자동차, 주거 등 여러 분야에서 소음 문제가 발생함에 따라 방음에 대한 중요성이 부각되고 있다. 따라서 효율적인 방음을 위해 흡음재의 개발이 계속해서 광범위하게 이루어지고 있다. 일반적인 흡음 성능 개선은 filler의 투입 또는 원료의 분자구조를 변형시키는 방법으로 이루어진다. 본 프로젝트에서는 일반적인 방법이 아닌 원료의 조성을 변화시키는 방법에 filler를 투입하여 흡음 성능을 개선하고자 한다.
◇ 세계 탄소나노튜브(CNT) 시장은 2025년 말까지 백만 US $에 도달하여 2020-2025년 동안 연 평균 16.5% 성장할 것으로 예측된다. CNT는 원통형 나노 구조를 갖는 탄소의 동소체로 나노 기술, 전자, 광학 및 기타 재료 과학 및 기술 등 광범위한 분야에서 적용될 수 있는 소재로 주목받아왔다. 특히, CNT는 고분자와 친화성이 없는 filler로 작용하여 폴리머에 균일하게 분산시키면 폴리우레탄 내의 pore와 cavity를 증가시킬 수 있다. 즉, 기존 폴리우레탄의 흡음 성능보다 우수한 성능을 기대할 수 있다.
◇ 본 프로젝트에서는 기존 흡음재의 원료인 MDI와 IPDI의 단점을 상호보완하기 위해 혼합하여 흡음 성능을 측정할 것이다. 이 때 흡음 성능이 향상됨을 확인한다면 추가적으로 filler인 CNT를 추가하여 실제 분야에서 기존의 흡음재보다 더 뛰어난 방음효과를 기대할 수 있다.
개발 과제의 목표 및 내용
◇ 본 연구의 목표는 차량 내장재 및 시트패드로 이용되는 폴리우레탄의 흡음성능을 향상시키는 것으로, 이를 위해 폴리우레탄 합성 과정에서 탄소나노튜브를 첨가한다. 탄소나노튜브의 함량을 변화시키면서 sound absorption performance, pore size, cavity size, cell wall area ratio, compressive strength를 측정하고, 경향성을 파악한다.
◇ 흡음성능의 목표는 최고 흡음계수 0.9 이상이다. (2000 Hz 이상의 고주파 영역 기준)
◇ 압축강도의 목표는 10 kPa 이상이다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
◇ PU 폼은 자동차에서 Seat, Crash Pad, Door Trim, Dash Isolation Pad 등에 사용되고 있다.
◇ PU 폼은 건설업계에서 흡음 및 단열, 방수재로도 널리 이용된다.
◇ 최근의 연구는 폴리올 시스템과 이소시아네이트의 화학 구조를 변화시키거나 다양한 무기필러를 첨가하여 폴리우레탄 소재의 물성을 향상시키는 데에 주력하였다.
◇ 유럽 위원회에서는 2050년 도로 교통의 CO2 배출량을 70% 줄이는 것을 목표로 하여 경량화가 강력하게 요구되면서, 중량이 낮음과 동시에 효과적으로 소음을 차단할 수 있는 소재의 요구가 높아지고 있다.
◇ 본 연구에서는 차세대 만능소재로 떠오르는 다중벽 탄소나노튜브(MWCNT)를 이용하여 흡음 성능과 기계적 강도 및 단열 성능을 개선하고자 한다.
- 특허조사 및 특허 전략 분석
◇ 탄소나노튜브 적용 발포 우레탄 폼을 이용한 자동차용 흡음재와 그 제조방법(Sound-absorbing material for automobile by urethane foam with carbon nano-tube and its preparing method) 탄소나노튜브를 0.1 ~ 3 wt% 첨가하여 개선된 흡음 성능에 관한 청구항이 존재함. 난연성 충전재 사용 등 여러 가지 방식의 흡음 성능 개선 방법 및 제조 방법을 제공하였다.
◇ 기계적 강도가 개선된 열가소성 폴리우레탄의 제조방법 및 이에 의해 제조된 열가소성 폴리우레탄(METHOD OF MANUFACTURING THERMOPLASTIC POLYURETHANE WITH IMPROVED MECHANICAL STRENGTH AND THERMOPLASTIC POLYURETHANE THEREBY) 폴리올 및 사슬 연장제의 총합에 대한 디이소시아네이트의 몰수비(디이소시아네이트/(폴리올+사슬연장제))를 1.025와 1.040으로 설정, (사슬연장제/폴리올)을 3.6과 3.8로 설정하여 기계적 강도를 측정
◇ 단열성능이 향상된 폐쇄셀 폴리우레탄폼 및 그 제조방법(CLOSED CELL POLYURETHAN FORM WITH ENHANCED INSULATINGCAPABILITY AND METHOD FOR A PREPARATION OF THE SAME)
건설업계에서 흡음 및 단열재로 사용되는 폴리우레탄의 제조방법
- 기술 로드맵
◇ 최근의 자동차용 폴리우레탄 폼은 폴리올 시스템과 이소시아네이트의 조성변화, 무기 filler 도입 등의 연구에 주력하고 있다.
◇ 경량화 및 흡음 성능 향상이 미래지향적인 방향이므로, 소량 투입만으로도 뛰어난 성능 향상을 기대할 수 있는 유기 filler인 탄소나노튜브를 사용한다.
◇ 현대자동차의 탄소나노튜브 적용 특허와는 다른 방법(폴리올 시스템과 이소시아네이트의 조성, 탄소나노튜브 함량)으로 흡음 성능을 측정할 것이며, 다른 특허의 청구항으로 존재하지 않는 기계적 강도와 단열 성능 또한 측정할 것이다.
시장상황에 대한 분석
- 경쟁제품 조사 비교
내용
- 마케팅 전략 제시
내용
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
내용
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
내용
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
◇ 9, 10월 동안 isocyanate 및 polyurethane foam을 합성한다. ◇ 만든 polyurethane foam 성능 측정을 위하여 샘플을 제작한다. ◇ 11, 12월 동안 여러 장비들을 이용하여 완성된 샘플의 성능을 측정한다. ◇ 측정한 성능을 토대로 결과를 분석한다.
구성원 및 추진체계
◇ 실험에 필요한 MDI, IPDI, CNT 준비 및 혼합은 박재익과 이승헌이 맡는다. ◇ 폴리우레탄 폼 합성은 박재익과 신준한이 맡는다. - IPDI 함량에 따른 PU 제작 : 박재익 - CNT 함량에 따른 PU 제작 : 신준한 - 최적의 IPDI, CNT 함량 PU 제작 : 박재익, 신준한 ◇ 합성한 폼의 성능 평가를 위한 샘플 제작은 박재익, 신준한이 맡는다. - 흡음 성능 샘플 제작 : 박재익 - 인장 강도 샘플 제작 : 신준한 - 동탄성 시편 제작 : 신준한 ◇ 동탄성 평가는 박재익, 이승헌이 담당한다. ◇ 인장 강도 평가는 신준한, 이승헌이 담당한다. ◇ 흡음 성능 평가는 신준한, 이승헌이 담당한다. ◇ 기공률 측정은 박재익, 이승헌이 담당한다. ◇ 각 실험 결과 평가 및 비교를 위한 문헌 조사는 박재익, 이승헌이 담당한다.
설계
설계사양
제품의 요구사항
내용
설계 사양
내용
개념설계안
내용
이론적 계산 및 시뮬레이션
내용
상세설계 내용
내용
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진 혹은 작동 장면
내용
포스터
내용
관련사업비 내역서
내용
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
특허 출원 내용
내용
