폴리우레탄

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 플라이 애시를 필러로 사용한 폴리우레탄 폼의 물성 분석

영문 : Physical property analysis of polyurethane foam with fly ash as a filler

과제 팀명

폴리우레탄 팀

지도교수

김정현 교수님

개발기간

2024년 9월 ~ 2024년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 화학공학과 2019340022 박정윤(팀장)

서울시립대학교 화학공학과 2019340012 김정한

서울시립대학교 화학공학과 2019340023 배주윤

서울시립대학교 화학공학과 2020340053 박경석

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 공기 중의 충돌로 인한 공기 소음과 기계적 진동으로 인한 구조 소음 등 자동차에서 발생하는 소음은 탑승자들에게 불쾌감을 줄 수 있다.

◇ 플라이애시를 첨가해 압축응력, 이력손실, 꺼짐인자와 같은 물리적 성질을 향상시켜 안락감을 높이고 흡음계수를 높여 흡음재로의 사용도 가능하게 할 수 있다.

◇ 첨가한 플라이애시 양에 따른 물리적 특성과 흡음 계수 측정 데이터를 통해 최적의 첨가량을 찾고자 한다.

◇ 플라이애시를 첨가하여 비용 절감과 환경 보호 효과가 있어 자동차 외 다양한 산업에서도 활용 가능성이 있다.

개발 과제의 배경

◇ 자동차 내 소음과 불편한 좌석 문제는 탑승자의 주행 경험에 큰 영향을 미치며, 이를 해결하기 위한 연구와 기술개발이 자동차 업계에서 꾸준히 이루어지고 있다. 다공성 재료는 구조적으로 공기를 흡수하고 소리를 분산시키는 특성을 가진다. 특히, 차량 주행 중 발생하는 고음역대 소음을 효과적으로 줄이는 데 탁월하다. 그중에서도 폴리우레탄(PU) 폼은 높은 흡음 성능과 경량성 덕분에 자동차의 시트, 내장재, 흡음재로 널리 사용되고 있으며, 연료 효율성을 유지하면서 쾌적한 주행 환경을 제공하는 데 기여하고 있다.

PU 폼은 자동차의 시트, 시트 패드, 그리고 내장 패널 등 다양한 부품에 활용되어 차량 내부에서 발생하는 소음을 효과적으로 감소시키는 역할을 한다. 이 소재는 가볍고 내구성이 뛰어나며, 다양한 형태와 크기로 제작할 수 있어 차량 내부 구조에 맞춤형으로 적용할 수 있다는 장점을 지닌다. 이러한 우수한 특성으로 인해 자동차 제조업체들은 PU 폼을 활용한 기술 개발에 집중하며, 탑승자에게 더욱 쾌적하고 조용한 주행 환경을 제공하기 위해 지속적으로 연구를 진행하고 있다.

PU 폼은 내부에 다수의 미세한 공동을 가지고 있어, 음파가 이 공동으로 유입되면 공기와 공동벽 간의 마찰 및 충돌을 일으키면서 소음을 흡수하는 효과를 발휘한다. 공동의 크기가 작고 구멍의 수가 많을수록 더 높은 흡음 성능을 발휘하며, 이는 차량 내 소음 감소에 중요한 역할을 한다. 또한, PU 폼에 필러(flyash)를 첨가함으로써 공동의 크기나 개수를 조정할 수 있어, 흡음 효과를 더욱 극대화할 수 있다. 필러의 첨가는 PU 폼의 물리적 특성에 영향을 미쳐, 소음을 더 효과적으로 흡수할 수 있도록 만든다. 이로 인해, 차량 외부에서 발생하는 공기 마찰, 도로 소음, 엔진 소음 및 진동을 완화시켜, 탑승자에게 더 편안하고 조용한 주행 환경을 제공하며 불쾌감을 줄이는 데 기여한다.

개발 과제의 목표 및 내용

◇ 플라이애시 첨가량 (0, 1, 2, 3, 4 wt%)에 따라 생성된 폼의 완성도를 평가한다.

◇ 플라이애시 첨가량 변화에 따른 이력손실, 꺼짐인자, 흡음계수의 변화를 파악해 본다.

◇ 주사전자현미경(SEM)을 통해 이미지 표본을 얻고, 이 표본으로부터 공동의 개수와 크기를 측정해 보고 선행 연구를 기반으로 식을 통해 공동벽 면적비와 한 공동의 평균 미세구멍 수를 계산해 본다.

◇ 폴리우레탄 합성 메커니즘을 이해하고, 합성 결과의 원인을 분석한다.

내용

구성원 및 추진체계

내용

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