"신박헌 아이디어"의 두 판 사이의 차이

2020년 12월 17일 (목) 22:06 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

유종석 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.

◇ 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

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-  ◇ 탄소나노튜브 첨가에 따른 흡음성능, 압축강도 변화 관찰
+  ◇ 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.
-  ◇ 최고 흡음계수 0.9 이상 (2000 Hz 이상의 고주파 영역 기준)
+  ◇ 흡음성능의 목표는 최고 흡음계수 0.9 이상이다. (2000 Hz 이상의 고주파 영역 기준)
-  ◇ 압축 강도 10 kPa 이상
+  ◇ 압축강도의 목표는 10 kPa 이상이다.
 ===관련 기술의 현황===