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내후성과 가상공학 II. 내후성 시험과 CAE 해석

I. 서론부품의 지속적 사용과 재사용에 중점을 둔 제로 웨이스트(Zero waste) 방식인 순환 경제(Circular economy) 개념이 부품 설계에 중요한 전략이 되고 있다. 본 연재의 배경은 제품수명연장(Product life extension)을 통한 순환 경제 구현의 새로운 솔루션 제공에 있다. 제품수명연장은 사용될 제품의 이용률 및 지속시간을 최대화하도록 설계하는 것에서 출발한다. 제품을 버릴 때마다 제품 생산에 투입된 에너지와 자원 역시 함께 소멸된다. 제품 폐기로 인해 소멸되는 자원을 순환시킬 목적으로 재사용 및 재활용이 고려되는데 제품수명연장은 폐기물 수거 이후 분리나 재사용 또는 재활용에 소모되는 에너지와 자원을 미리 줄일 수 있다는 점에서 효과적인 선제적 친환경 솔루션이라 볼 수 있다. 부품의 장기 사용관점에서 내후 성능 평가 및 수명 예측이 중요한 설계 과정이며, 이에 대한 평가 및 설계 방법론을 제시한다. 내후 노출 부품에 대한 수명연장 설계의 이점은 그림 1에 보여지는 바와 같이 내후 열화에 의한 물성 저하 시점을 지연시킴으로 부품의 사용 수명을 연장할 수 있다는 것이다.이전 9월호에 게재된 원고에서는 그동안 플라스틱 소재의 내후성 시험에서 언급되지 않았던 4가지 인자(내후 시편의 거치 조건, 시편의 두께, 시편 제조방식에서 발생할 수 있는 잔류응력, 그리고 내후 수명 모델 개발을 고려한 내후 시험 시간)을 제시하였고, 내후 시험 시간을 제외한 나머지 3가지 인자에 대한 영향도를 설명하였다. 본 보고서는 지난 보고서에서 설명하지 못한 내후 시험 시간 설정의 중요성에 대한 설명을 먼저 마무리한 후 4년의 자연광 노출 시험 사례 중심으로 기계적 물성의 열화 거동 분석, 수명 예측 모델 개발, 그리고 내후 CAE 해석을 위한 절차 및 가상 사례를 통한 내후 CAE 해석의 효용에 대하여 설명한다. 참고로 본 보고서에 실린 많은 내용은 참고문헌1을 간략하게 재구성한 것이다.1.1 설계 관점에서 고려할 내후성 시험 인자 - 내후 시험 시간내후 시험 시간은 시험의 경제성과 사용 수명 예측(Service Life Prediction, SLP) 모델의 신뢰성 확보에 큰 영향을 주는 변수이다. 신속한 부품개발과 비용 절감을 위해서 촉진 내후 시험(Accelerated weathering tests)이 흔히 사용된다.2 촉진 내후 시험은 그림 2에 보여지는 바와 같이 설정된 목표 물성값이 실제 자연환경에 장기간 노출되면서 발생하는 물성 저하 추세를 잘 대변할 수 있어야 촉진시험으로써 효용가치가 있다.3-4 촉진시험과 자연광 시험의 결과로부터 충분한 연관성이 확인되면 식 (1)과 같이 등가 시간(Equivalent time) 또는 가속 계수(Acceleration factor, k)를 제시할 수 있다.예를 들면, 지역별 편차는 있지만 300~400㎚ 자연광 파장에 대한 1년 누적 광량을 250MJ/㎡으로 추정한다. 자동차 외장재에 대한 실내 촉진시험으로 널리 알려진 SAE J2527 기준(340㎚ 파장 기준, 0.55W/㎡)5으로 1년의 자연광 노출에 따른 플라스틱 외장품의 열화 거동 시험을 진행한다면 내후 시험 기간은 약 79일이 소요된다. 1년의 누적 광량의 촉진시험이지만, 자동차 운행 시간과 주차 장소를 고려하여 누적 광량 250MJ/㎡을 2년의 실제 운용 시간으로 추정하는 것이 일반적이다. 만약 그림 3에 보여지는 것처럼 자동차 회사가 일반 보증(4년/5만 마일)과 연장 보증(7년/10만 마일)을 제시했다면, 그림 4와 같은 후보 소재가 검토될 때, 시험 시간에 따라 상이한 소재를 선정하게 된다. 4년 보증(소재 4와 3 > 소재 2 > 소재 1), 7년 보증(소재 3 > 소재 4와 2 > 소재 1) 또는 10년 보증(소재 3과 2 > 소재 1 > 소재 4)에 따라 소재의 선정이 달라질 것이다. 이처럼 내후 시험 시간에 따라 내후 성능에 대한 판단기준이 달라질 수 있으므로 부품의 보증기간을 고려하여 내후 시험 기간을 주의 깊게 결정해야 한다. 주의할 점은 내후 시험에서 물성 열화를 ‘내후 시험 시간’ 경과에 따른 변화라고 설명하였지만, 엄밀히 말하면 내후 시험 기간 동안 소재나 부품이 받게 되는 ‘누적 광량(Cumulative UV dose or UV radiation)’에 따른 물성 열화라는 점이다. 자연광은 표 1에 보여지는 바와 같이 지역별로 다르므로 내후 시험 결과를 비교할 때는 물리적 시간에 대한 비교가 아닌 시험 조건별 동일 누적 광량에 대해 결과 값을 비교해야 한다.3 Ⅱ. 플라스틱 소재의 내후성 시험2.1. 고분자 소재 및 4년 자연광 노출 시험표 2에 정리된 바와 같이 내후 노출을 받는 대표적인 4가지 적용 분야와 소재를 선정하고, 4년의 자연광 노출 시험을 진행하였다. 4년 동안 315~400㎚ UV 파장대에서 누적 광량이 60MJ/㎡에 도달했을 때마다 주기적으로 인장 시편을 수거하여 물성을 측정하는 방식으로 총 1,020MJ/㎡까지 시험을 진행하였다.내후 시험은 그림 5와 같이 한국건설생활환경시험연구원(KCL, www.kcl.re.kr)의 옥외 실증센터가 위치한 서산에서 진행하였고, 열 피로에 의한 시험 결과의 편차를 최소화하기 위해 그림 5c에 보여지는 바와 같이 온도변화에 대해 자유롭게 수축-팽창할 수 있는 거치대를 고안하여 활용하였다(특허 등록번호: KR1021150250000).2.2. 4년 자연광 노출 시험 결과2.2.1. 4년 기후 정보4년간의 서산 옥외 시험장의 월별 평균 기후 정보를 정리하면, 그림 6과 같다. 내후 시험에서는 총 광량보다 UV 파장대가 중요하며, 5월에 UV 광량이 가장 많음을 알 수 있다(그림 6b). 315~ 400㎚ 영역에서 연간 누적 UV 광량은 283.5MJ/㎡였다. 기온 변화에 따른 열 피로 응력이 염려된다면 기온 변화보다는 검정색 표준 시료(BPT, Black Panel Temperature)의 온도변화를 참조하는 것이 더 바람직하다(그림 6d).앞 절에 설명한 바와 같이 소재의 내후 열화는 내후 시험 시간에 비례하기보다 누적 광량에 비례하며, 내후 시험 시간(t)과 누적 광량(Cumulative UV dose, D)의 관계식을 파악해두는 것은 내후 수명 예측에 있어 중요하다. 그림 6a와 6b에서 알 수 있듯이 광량은 월별로 다르다. 서산 지역의 60MJ/㎡ 광량 주기에 대한 물리적 시간은 표 3과 같으며, 이를 바탕으로 상호 연관성을 파악하면 식 (2)와 같다.2.2.2. 4년 자연광 노출 시험 결과4년 동안 60MJ/㎡ 광량 주기로 측정한 4종 고분자 소재의 인장시험 결과는 그림 7과 같다. 인장시험 결과로부터 탄성계수, 항복강도, 항복신율, 파단강도, 파단신율을 추출하여 정리하면 그림 8와 같다.2.3. 내후 열화 거동 예측 모델그림 8에 정리된 4종 소재의 기계적 물성 거동을 살펴보면, 소재의 탄성 거동을 설명하는 물성(탄성계수, 항복강도, 항복신율)은 4년 동안 초기 값이 거의 유지되는 반면, 소성 거동을 설명하는 물성(파단강도와 파단신율)은 저하되는 경향성을 보인다. 특히 파단신율의 저하가 가장 두드러지게 관찰된다. 각 영역별 열화 거동 특성을 고려하여 다음과 같은 두 가지 열화 거동 모델을 제안한다.2.3.1. 탄성 영역 열화 거동 예측 모델 – 지수 성장-감소 모델소재의 탄성 영역 거동을 설명하는 기계적 물성은 탄성계수, 항복강도, 항복신율이 대표적이다. 4종 소재 모두 4년의 자연광 노출 시험 기간에 초기의 항복신율보다 낮은 영역에서 파단이 발생하는 취성파단을 보이지는 않았으며, 탄성 거동을 대변하는 물성에서도 큰 변화는 없었다. 4년 동안 주기적으로 측정된 이들 세 가지 물성 변화를 살펴보면, 일정 시간 동안 초기 값보다 다소 상승하다가 이후 감소하면서 양의 값에 수렴하는 경향성을 보였다. 이를 토대로 식 (3)에 보여지는 바와 같은 초기에 성장했다가 일정한 양의 값으로 수렴하는 ‘지수 성장-감소 모델(Exponential growth and decay model)’을 도출하였다. 물성 항목별 측정값 변화를 균일화하기 위해 초기 값(Vinitial) 대비 측정 시점의 물성(Vcurrent)을 비교하는 물성 유지율(P= Vcurrent⁄Vinitial) 개념을 도입하였다. 그러므로 초기 시간에서의 물성 유지율은 1.0에서 시작한다. 여기서 t는 식 (2)에 보여지는 바와 같이 내후 노출 지역별 광량에 따라 누적 광량(D)으로 치환될 수 있으며, a, b, c 및 Pmin은 물질 상수이다. 각 물질 상수의 조건에 따라 탄성 영역 거동은 그림 9에 보여지는 바와 같이 다르게 예측될 수 있다.2.3.2. 소성 영역 열화 거동 예측 모델 – 역 로지스틱 모델소재의 소성 영역 거동을 설명하는 기계적 물성은 파단강도와 파단신율이 있다. 인장시험에서 파단점은 시편이 완전히 분리되는 지점이다. 파단강도는 파단점에서의 응력 값이다. 일반적으로 연성 재료는 항복강도(엄밀히 말하면 극한 인장강도, UTS, Ultimate tensile strength)보다 낮은 파단강도를 갖는 반면, 취성 재료는 극한 항복강도와 동일하다. 그러나 플라스틱 소재의 경우, 파단 시점이 명확하지 않은 경우가 있어 파단 응력이 다양하게 측정될 수 있음에 주의해야 한다. 그러므로 내후 노출에 의한 플라스틱 부품의 열화 정도를 판단하는 기준으로 파단강도보다는 파단신율이 합리적이다. 4년 동안 주기적으로 측정된 파단강도와 파단신율의 변화를 살펴보면, 일정 기간동안 초기 값을 유지하다가 감소한 이후 임의 값으로 수렴하는 경향성을 보였다. 이를 토대로 그림 10과 식 (4)에 보여지는 바와 같은 초기 값이 일정 기간 유지되다가 감소한 이후 임의 값으로 수렴하는 ‘역(逆) 로지스틱 모델(Inverted logistic regression model)’을 도출하였다.여기서 t, Pmin, Pmax는 각각 시간, 최소 및 최대 유지 값이다. k는 로지스틱 성장률 또는 로지스틱 곡선의 기울기, t0는 역 로지스틱 곡선의 중간점(tmid)이다. 0.0

편집부 2022-10-13

피부처럼 상처 부위가 변색되고, 스스로 회복하는 코팅 소재

- 피부처럼 손상 정도 파악이 가능하고 스스로 회복- 반복하여 재사용해도 기능성을 유지해 폐기물 절감 가능 자동차나 선박, 건물은 외부 환경으로부터 내부를 보호하기 위해 사람의 피부에 해당하는 코팅제를 표면에 바른다. 현재 사용되고 있는 코팅제는 손상 여부를 파악하기 힘들고, 재사용도 불가능해 일정 기간이 지나면 일괄 교체해야 한다. 이 때문에 대량의 폐기물과 처리 비용이 발생하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 소프트융합소재연구센터 김태안 박사팀이 손상 부위에 색 변화가 나타나 즉각적인 진단이 가능하면서 높은 온도에서 스스로 회복하는 코팅 소재를 개발했다고 밝혔다.기존에 연구되고 있는 손상 감지 또는 자가 회복이 가능한 코팅 소재는 기능성 물질을 포함하고 있는 매우 작은 캡슐을 혼합하는 방식이다. 하지만 한번 깨진 캡슐은 다시 사용할 수 없으므로 반복적인 손상 감지와 자가 회복이 어렵다. KIST 연구진은 외부 자극으로 화학적 결합이 끊어지더라도 원래의 형태로 돌아올 수 있는 화학적 구조를 지닌 분자를 이용해 손상 진단과 자가 회복 기능을 여러 번 반복하여 구현할 수 있는 소재를 개발했다. [그림 1] 손상 감지 및 자가 회복이 동시에 가능한 코팅제의 작동원리 본 연구에서는 외부에서 힘이 가해질 때 특정 화학적 결합이 끊어지면서 색을 나타내는 기능을 가진 응력 시각화 분자와 온도에 의해 결합이 분리되었다 재형성 될 수 있는 분자가 도입된 고분자 소재를 합성했다. 응력 시각화 분자에 힘을 가하면 특정 결합이 끊어지며 색을 나타낼 수 있는 형태로 바뀐다. 합성된 코팅 소재는 손상된 부위가 보라색이 되었다가 100도 이상의 온도를 가하면 가공 가능한 형태로 바뀌면서 물리적으로 치유되어 무색이 되는 특성을 보였다. 연구진은 분자 단위의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 기계적 힘을 가해 원하는 특정 화학적 결합만이 선택적으로 끊어져 색이 나타나는 구조로 바뀔 수 있음을 예측하였고, 이에 실제 코팅제를 합성하여 그 기능이 구현되는 것을 확인했다. [그림 2] 다양한 기판에 코팅제로 적용되어 손상 발생 및 자가 회복 기능을 수행 본 연구에서 개발된 다기능성 코팅 소재는 자동차, 해양, 방호, 목재, 철도, 포장, 항공 우주 사업 등 기존 산업용 코팅제의 적용 분야 전반에서 광범위하게 활용되어 산업용 폐기물을 절감하는 데 크게 이바지할 수 있다. 또한, 외부의 에너지원 없이 피부와 유사한 기능을 수행할 수 있어 휴머노이드와 같은 로봇의 인공피부로도 활용이 기대된다.KIST 김태안 박사는 “캡슐과 같은 외부 인자의 도움 없이도 소재 스스로 손상 감지와 자가 회복 기술을 동시에 구현하는 방안을 제시한 연구”라고 말하며, “다만 반복적인 자가 치유가 가능하다고 하더라도 영구히 사용할 수 있는 것은 아니므로, 수명 한계에 다다른 소재를 환경에 해가 없는 물질로 분해하거나 재자원화할 수 있는 형태로 변환하는 추가 연구를 진행 중이다.”라고 밝혔다.본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요 사업(K-Lab)으로 수행되었으며, 연구 결과는 재료과학 분야 국제학술지인 ‘NPG Asia Materials’(IF: 10.761) 최신 호에 게재되었다.* 논문명: Mechanochromic and thermally reprocessable thermosets for autonomic damage reporting and self-healing coatings- 제1저자: 한국과학기술연구원 윤수빈 학생연구원- 교신저자: 한국과학기술연구원 김태안 선임연구원 < 연구진 소개 >○ 성명: 김태안 박사(교신저자)○ 소속: 한국과학기술연구원 소프트융합소재연구센터○ 전화: 02-958-5319/010-4857-6657○ e-mail: takim717@kist.re.kr

편집부 2022-10-08

UNIST 연구팀, ‘분산형 플라스틱 쓰레기 자원화’ 경제‧환경 타당성 검증

- 컨테이너형 생산 장치 지역별로 나눠 설치하면 대형 중앙 집중시설보다 경제성 높아 - 지리적 여건 등에 따라 경제성 달라 개별 사례 분석해야… J. Clean. Prod. 논문 게재 플라스틱 쓰레기를 가열해 원유를 뽑아내는 열 분해유 생산기술이 새로운 자원 재활용 기술로 주목받고 있다. 설비를 소규모로 만들어 지역마다 분산 설치하면 경제성이 높다는 결과가 나왔다. 소형화에 따른 초기 투자 비용도 기존 중앙집중형에 비해 적어서 열 분해유 생산 시장 진입 장벽도 크게 낮아질 전망이다.UNIST(총장 이용훈) 임한권 교수팀은 분산형 시스템과 기존의 중앙집중형 열 분해유 생산 시스템의 경제적·환경 타당성을 비교 분석한 결과를 국제학술지인 저널 오브 클리너 프로덕션(Journal of Cleaner Production) 8월호에 발표했다. 본 연구에서 고려한 분산형 폐플라스틱 열분해 시스템 실제 전경도 분산형 폐플라스틱 시스템 모델링 개략 분석 결과, 플라스틱 처리량은 중앙 집중 형태가 많았지만, 연간 수익이나 이산화탄소 배출(환경 타당성) 부문에서는 분산형이 우위를 보였다. 일간 플라스틱 처리량은 중앙집중형이 3,100~4,600kg, 분산형 시스템은 1,000~4,000kg로 나왔다. 최대 연간 수익은 각각 147,800달러(한화 약 1억9천만 원)와 196,600달러(한화 약 2억6천만 원)로, 이산화탄소 배출량은 일간 670~1,430kg과 100~1,000kg로 예측됐다. 타당성 평가 결과. 중앙집중형(노란색), 분산형(핑크색) (a) 폐플라스틱 처리량, (b) 연간 순이익, (c) 이산화탄소 발생 연구팀은 총 61개 지역에서 배출된 플라스틱 쓰레기들이 6개의 컨테이너 형태 분산형 설비와 중앙집중형 공장으로 운송된다고 가정해 이 같은 결과를 얻었다. 실제 지역별로 배출되는 플라스틱 양을 반영했다. 분산형(보라색)과 중앙집중형 시설의 분포(Zagreb, Croatia) 폐플라스틱 배출 지역 분포(Zagreb, Croatia). 총 61개의 플라스틱 쓰레기 배출 장소가 지도에 표기되어 있다. 제1 저자인 보리스(Boris Brigljević) UNIST 연구원(現㈜카본밸류 소속)은 “플라스틱 쓰레기 배출원은 넓은 지역에 걸쳐 분포하는 특성이 있어서 소규모의 플라스틱 열분해 공장이 산재한 경우를 분석해 보게 됐다”라고 밝혔다. 이번 연구는 보리스 연구원이 경제성·지정학적 분석 데이터를 확보한 크로아티아를 대상으로 이뤄졌다.공동 제1저자인 변만희 연구원은 “분산형 설비 가격이 중앙집중형보다 저렴하고, 운송 경로 최적화로 플라스틱 수거 비용이 줄어들면서 나타난 결과”라며, “지리적 여건 등에 따라 분석 결과가 달라질 수 있는 만큼 한국에 관한 연구도 계획 중”이라고 밝혔다.임한권 교수는 “설비 대형화와 공격적 투자로 원가를 낮추는 ‘규모의 경제’ 대신 소규모 시설로도 초기 진입 장벽을 낮춰 열 분해유 생산 시장을 활성화할 수 있다는 가능성을 보여주는 사례”라며, “전반적인 열 분해유 산업 활성화에 도움이 될 것”이라고 연구 결과를 설명했다. 폐플라스틱 운송 최적화 모델 개략도 한편, OECD는 발간자료(Global Plastics Outlook)를 통해 현재 추세대로 간다면, 2060년경 전 세계 플라스틱 쓰레기 배출량이 2019년의 3배 수준에 이르는 10억1,400만 톤이 될 것이라고 경고했다. 이는 에펠탑 10억 개와 맞먹는 무게다. 특히 이 중 재활용되는 플라스틱 쓰레기는 약 20%가 채 안 될 것으로 예상된다.플라스틱 열 분해유 기술은 이 같은 낮은 재활용을 높일 방안으로 주목받고 있다. 300~800°C의 고열로 폐플라스틱을 열처리해 원래 원료 상태로 되돌리는 기술이다. 정제한 열 분해유는 플라스틱을 비롯한 각종 석유화학 제품의 원료로 다시 쓸 수 있는 만큼 이미 사용된 플라스틱을 재활용해 계속 쓰는 순환 경제를 구축할 수 있다.이번 연구는 파키스탄의 라호르 경영과학대학교(Lahore University of Management Sciences)와 ㈜카본밸류와 함께 했다.* 논문명: Demonstration of feasible waste plastic pyrolysis through decentralized biomass heating business model 자료문의: 에너지화학공학과: 임한권 교수_ 052-217-2935

편집부 2022-10-08

빌딩 숲 태양광 발전 머지 않았다 KIST, 출력, 안정성이 높은 CIGS 소재를 이용한 투광형 태양전지 개발

- 투명산화물전극 및 Ag 전구체 적용으로 투명도, 발전성능 향상 2050년 탄소배출 제로를 달성하기 위해 다양한 대체 에너지원이 검토되고 있고, 그 가운데 하나로 태양광 발전 기술에 대한 관심이 높다. 하지만 인구밀집도가 높고 국토면적의 70% 이상이 산인 우리나라는 대규모 태양전지 설치공간의 확보가 어렵다. 이 때문에 기존 도심 건물의 활용을 극대화하는 건물일체형 태양광발전(BIPV)1)이 주목받고 있다. 건물에 직접 활용이 가능한 대표적 태양 전지 기술인 창호형 태양전지 기술은 빛을 부분적으로만 투과시켜 투명성을 확보할 수 있는 비정질 박막 실리콘, 유기 박막, 염료감응 소재를 중심으로 연구개발이 진행되고 있지만 아직까지 상용화에 필요한 효율성과 내구성이 확보되지 않고 있다. 투광형 태양광모듈용 레이저 가공 개념도 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 정증현 센터장, 유형근 박사 연구팀은 뉴욕주립대 연구팀과의 공동연구로 발전성능과 장기안정성이 뛰어난 Cu(InGa)Se2(이하 CIGS) 화합물 박막 소재를 이용한 투광형 태양전지 기술을 개발했다고 밝혔다. CIGS 화합물 태양전지는 널리 쓰이고 있는 결정질 실리콘 태양전지 수준의 고효율(23.4%) 광 발전성능과 높은 장기안정성을 갖고 있어 실제생활에 적용이 가능하지만 불투명하다. 이는 소재 자체의 높은 광 흡수 능력과 태양전지 뒷면에 전극으로 사용되는 몰리브데늄 금속이 불투명성으로 인해 투명하지 않다는 문제가 있었다.연구진은 소재 전면의 투광도를 높이기 위해 수 ㎛ 크기까지 에칭이 가능한 레이저 공정을 적용했다. 그 결과 육안으로는 구분이 어려운 크기로 불투명한 박막 소재를 제거하고 광 투과가 가능한 미세패턴을 균일하게 형성할 수 있었다. 에칭된 태양전지는 광 발전성능 저하가 없는 투광형 태양전지로, 현재 건물의 창호로 사용 중인 유리를 태양전지로 대체하거나 기존 유리에 태양전지를 추가하는 등 바로 활용이 가능하다. 개발된 투광형 CIGS 모듈 또한, 레이저 에칭 공정의 효율을 높이기 위해서는 CIGS 박막태양전지의 뒷면 전극을 통한 레이저 조사가 가능하도록 기존 불투명한 몰리브데늄에서 투명한 인듐주석산화물(ITO)로 적용해야 했다. 그러나 ITO/CIGS 계면의 높은 전기저항 때문에 광 발전성능이 크게 낮아지는 문제점이 있었다. 연구팀은 ITO 후면전극에 10nm 두께의 은(Ag) 전구체를 적용하면 계면의 전기저항을 낮출 수 있다는 사실을 확인해, 양면이 투명한 CIGS 박막태양전지 셀구조에서 고출력 광 발전이 가능한 기술을 개발하였다. 이러한 셀구조는 전면을 통한 광 발전뿐만 아니라 후면입사 광에 의한 발전이 20~30% 정도 추가되므로 더 높은 발전량을 얻을 수 있다.개발한 투광형 태양전지 모듈은 레이저 에칭 면적비율 조절로 투과도 제어가 자유롭고 광 발전출력이 높아서(30% 광 투과에서 11% 이상 광 발전효율) 건물에서 요구하는 다양한 투과도 수요를 맞추면서도 더 많은 전기생산이 가능하다. 또한, 레이저 에칭에 의한 투광패턴을 100㎛ 이하로 작게 형성할 수 있어 심미적으로 우수한 창호 제작이 가능하고, 모듈화 시 기존의 기계적 방법에서 정밀한 레이저 에칭으로 대체함으로써 패터닝에 따른 효율 감소를 방지할 수 있었다. 투광형 CIGS 모듈의 창호 적용 예(건물 모형) KIST 정증현 센터장은 “개발된 창호형 태양전지는 가격경쟁력이 우수하고 이미 상용화된 CIGS 소재를 활용하기 때문에 기술의 실용화가 용이하다. 향후 발전성능과 레이저 에칭 능력을 향상시키면 경쟁력이 한층 높아질 것으로 기대한다”라고 밝혔다.본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요 사업 및 한국연구재단 기후 변화 대응 기술개발사업으로 수행되었으며, 연구 결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Progress in photovoltaics: Research and Applications 최신호(7월호) 표지논문으로 선정되었다. Progress in photovoltaics 2022년 7월호 이슈 전면커버 이미지* 논문명: Transparent back-junction control in Cu(In,Ga)Se2 absorber for < 연구진 소개 >정증현 박사(교신저자) ○ 소속: 한국과학기술연구원 청정신기술연구본부 차세대태양전지연구센터 책임연구원○ 전화: 02-958-6767○ e-mail: jhjeong@kist.re.kr유형근 박사(교신저자) ○ 소속: 한국과학기술연구원 청정신기술연구본부 차세대태양전지연구센터 선임연구원○ 전화: 02-958-5330○ e-mail: hyu@kist.re.kr

편집부 2022-09-12

서울대 공대 이태우 교수-고려대 우한영 교수 공동 연구팀, 최고 효율 스트레처블 유기 발광 다이오드 개발

- 공동 연구팀, 2차원 그래핀을 적용한 스트레처블 전극 개발- 대면적 스트레처블 신축성 발광 소자 적용 가능 서울대학교 공과대학(학장 홍유석)은 이태우 재료공학부 교수와 우한영 고려대 교수 공동 연구팀이 2차원 그래핀을 투명 전극으로 적용한 최초의 고효율 발광 소자를 개발했다고 밝혔다. 이에 유연 소재 및 용액 공정 기술 발전에 따른 웨어러블 소자의 개발이 가능해졌다. 왼쪽부터 이태우 서울대 재료공학부 교수와 우한영 고려대 교수가 개발한 연신 전후의 대면적 스트레처블 발광 다이오드 웨어러블 소자의 기본 요소 중 하나는 센서의 신호를 시각화할 수 있는 스트레처블 디스플레이다. 웨어러블 소자 개발 초기에 모든 장치는 케이블로 연결돼 있고 소자의 부피가 큰 문제로 인해 휴대성이 떨어지는 문제가 있지만 스트레처블 디스플레이는 고유의 신축 특성으로 피부에 부착할 수 있으며, 센서에서 출력된 신호를 실시간으로 확인할 수 있다. 하지만 기존 스트레처블 발광 소자의 문제점 중 하나인 낮은 효율은 은 나노와이어(AgNW)란 전극 물질의 낮은 전하 주입 성능 때문이며, 새로운 소재 개발을 통해 돌파구가 필요한 상황이다.특히 공기 중에서도 전도도를 높게 유지하면서 전자 주입을 용이하게 하는 스트레쳐블 전극 재료는 전무한 상황이었다.공동 연구팀은 그래핀 층을 은 나노와이어 표면에 적용해 2차원 스트레처블 전극을 개발했다. 그래핀 층을 통해 일함수를 조절할 수 있고, 높은 이동도로 인해 전하 확산을 촉진할 수 있어 은 나노와이어의 본질적 문제를 해결할 수 있다.또한 이 전극은 양극과 음극 모두 사용하는 것이 특징이다. 지금까지 양극에 대한 연구가 주로 이뤄왔다. 하지만 음극에서는 신축성을 확보하고, 전자 주입에 용이한 반응성이 높은 알칼리 금속을 사용하지 못하므로 효율적인 전자 주입을 구현하기 어려운 점이 난제였다.하지만 새로 개발한 공액 고분자 전해질을 스트레쳐블 전극 위에 코팅함으로서 공기 중에서도 3.57 eV의 낮은 일함수를 가진 스트레쳐블 전극을 개발했다. 연구팀은 이를 이용해 최고 스트레쳐블 발광 소자 효율인 20.3 cd/A를 달성했다. 또한 전극 기술을 대면적 소자에 적용해 3인치 5×5 수동 매트릭스 ISOLED를 시연했다.이태우 교수는 “그래핀을 이용해 스트레처블 전극 표면 및 계면 개질로 양극과 음극 둘 다 구현했다. 우수한 발광 효율을 갖는 최초의 고효율 스트레처블 발광 소자를 개발했다”며, “이번 연구가 신축성 소자 개발 및 이의 응용에 가이드 라인이 될 뿐만 아니라 웨어러블 전자 소자 응용을 위한 신축성 발광 소자 상용화에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.한편 이번 연구 성과는 그 중요성을 인정받아 세계적으로 저명한 국제학술지인 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’에 온라인에 게재됐다.https://eng.snu.ac.kr

편집부 2022-08-29

㈜우진플라임 사출성형기 사출 성형품에 나타날 수 있는 트러블의 종류와 해결 방법

자료제공: 우진플라임 기술교육원 / 교수 한선근< 성형품에 나타날 수 있는 불량의 종류 >5. Weld Line (용접 선)Weld Line이란 플라스틱 부품상 Weld Line은 흔히 광학적/기계적 결함으로 나타난다.또 노치 현상 및 색상 변화가 나타날 수 있다. 노치 현상은 특히 표면이 곱고, 고광택을 가진 Black 또는 짙은 색상에서 많이 나타나며 투명 제품에는 더욱 선명하게 나타난다.< 원인 >Weld Line은 2개 이상의 유동 선단이 만날 때 발생하는 현상이다.수지 흐름의 볼록한 유동 선단은 서로 접촉하여 납작해지고 서로 붙는다. 이 과정은 이미 높아진 점성을 가진 유동 선단의 퍼짐이 요구된다. 따라서 높아진 점성으로 인해 온도와 압력이 충분하지 못하면 유동 선단의 모서리는 충분히 Purge지 못하고 노치를 형성한다.또한, 유동 선단은 더 이상 균일하게 용융/융합되지 못하고 약한 지점을 만든다.첨가제(안료, 윤활제)가 포함된 수지를 사용할 경우 Weld Line 주변에서 이들 첨가제가 심한 방향성을 나타내며, 이로써 Weld Line 주변에서 색상이 달라지는 것을 유발한다. 가장 중요한 해결책은 금형 온도를 올리는 것이며, 금형 온도를 올리면 Cooling Time은 정상적인 금형 온도에 비하여 약 2%/℃ 만큼 길어진다. < Weld Line 원인/대책 요약 >성형재료가 Cavity 내에서 Core Pin 주위를 흐를 때 또는 2개 이상의 흐름이 완전히 결합되지 않을 때 생기는 Line이다. 이 Line은 Gate로부터 분류가 있는 한 Weld Line을 완전히 제거하는 것은 불가능하므로 불량 현상이 최소한으로 되도록 방한을 모색하여야 한다.- 문제점과 현상: Weld Line 부근에서 색이 다른가? < 대책 > - 미세한 안료를 사용한다.- 가벼운 수지를 사용한다.- 문제점과 현상: 금형 구조상 개선이 가능한가?< 대책 > - Sprue Runner Size를 + 방향으로 조절한다.- Gate Size를 + 방향으로 조절한다.- Gate 추가 및 위치를 이동한다. (Weld Line 은폐)- Weld Line 부의 Air Vent를 확인하고 조치한다.- 수지 유동을 저해하는 부분을 확인하고 조치한다.- 금형의 성형부를 Polishing 한다.- 문제점과 현상: 성형 조건으로 개선이 가능한가?< 대책 > - 금형 온도를 + 방향으로 조절한다.- 수지 온도를 + 방향으로 조절한다.- 사출 속도를 + 방향으로 조절한다.6. Silver Streak(수분 줄)수분 줄은 성형품의 표면에 열린 U자 모양으로 나타난다.수분 줄 주위의 표면은 흔히 거칠고 기공을 나타내며, 금형 표면상의 수분 때문에 발생한 수분 줄은 폭이 넓고 거친 얇은 층 모양으로 나타나는 현상이다.< 원인 >보관 또는 성형 중 수지 입자, 수지의 수증기 형성으로 수분이 흡수된다.유동 선단에서 속도 때문에 Gas가 기포 및 수증기 형태로 수지의 표면으로 밀고 들어간다. 성형에서 보압을 가하기 때문에 터진 기포는 움직이는 유동 선단에 의하여 변형되어 금형 벽면에 고화된다.수분 줄이 생길 수 있는 원인: 금형 Cooling Line 누수, 금형 표면의 결로 현상, 수지 건조 불충분, 수지 보관 불량< 문제점 분석 >이렇듯 수분 줄은 재료 안에 함유된 수분의 영향으로 나타나는 현상이라도 해도 과언이 아니기 때문에 재료의 건조 상태를 늘 확인하여야 한다.7. 공기 줄 (Air Streak)대개의 경우 공기 줄(Air Streak)은 망 모양 또는 백색 줄로 나타나고 Domes, Rib 및 살 두께의 변화가 있는 주위에서 찾아볼 수 있는데, Sprue 및 Gate 주위에서 시작하여 박막 모양의 줄이 나타날 수 있다. 또는 Air Hooks은 글자와 같은 조각부의 오목부나 돌출부 근처에 나타날 수 있다.< 원인 >금형 내로 수지 충전 중 시간 내에 빠져 나가지 못하는 공기는 성형품 표면까지 밀려 유동 방향으로 퍼진다. 특히 글자, Icon, Mark 등과 Rib, Dome 등 오목부 부근의 공기는 휘말려 수지에 의하여 갇힌다. 그 결과 Air Hooks가 형성된다.사출성형기 가소화 장치에 수지를 계량할 때 Screw 앞쪽(Nozzle) 부위에서 공기가 흡입되면, 공기는 사출 중 Cavity로 운반되어 수지가 고화되는 금형 벽을 향해 밀린다. 따라서 이 경우는 Gate 주변에 공기 줄(Air Streaks)이 많이 나타난다.< 공기 줄 원인/대책 요약 >성형품 표면에 수지의 유동 방향으로 나타나는 은색의 선이나 구상의 점을 말한다. 이것은 성형 수지에 수분이 흡수되었거나 성형 수지의 일부 또는 전부가 Cylinder 내에서 과열되어 분해 Gas 발생 시 특히 잘 나타난다.< 원인과 대책 >

편집부 2022-08-22

전기자동차용 실리콘 방열 소재 기술 개발 동향

1. 실리콘의 개요규소와 실리콘(silicone)은 대부분의 산업 분야에서 필수적으로 사용되는 고기능 재료로서 유기성과 무기성을 겸비한 독특한 화학 재료이다. 일반적으로 실리콘은 <silicon>과 <silicone>의 두 개의 용어로 단어가 서로 유사하나, 화학적으로는 엄밀히 구별된다. 즉, silicon은 원소기호 Si로 표시되는 규소를 의미하며, 암회색의 금속상 물질로 반도체용 실리콘 웨이퍼, 합금 페로실리콘(ferrosilicon) 등의 제품으로 사용된다. 한편, Silicone은 유기기를 함유한 규소(organosilicon)와 산소 등이 화학결합으로 연결된 폴리머를 의미한다. 실리콘은 유기성과 무기성을 겸비한 독특한 재료로서 여러 형태로 모든 산업 분야에서 필수적인 고기능 재료로서 위치를 점하고 있다.실리콘 오일의 분자 구조는 사슬 모양의 분자 구조를 가지고 있으며, 이분자의 골격을 형성하고 연결하는 것은 실록산 결합으로 개개의 분자가 독립해서 존재하므로 분자 사슬은 상호 간 자유로이 움직일 수 있어서 유동성을 가진다. 즉 액체의 성질을 띠는 것으로 중합도를 조절하여 다양한 점도별 제품을 얻을 수 있다.실리콘 고무의 분자 구조는 긴 사슬형의 고중합체로서 나선형 구조를 형성하고 있으며, 이와 같은 구조에서는 오일의 경우에서와는 달리 분자 사슬이 상호 이동할 수 없으므로 유동성은 없어지나, 분자의 자유도가 커져 신축성이 생겨 고무의 형상을 나타내고, 고무의 가교가 진행되어가면 분자의 자유도가 감소하여 신축성이 줄어들고 경도가 올라간다. 분자 간의 상호 인력이 작아 풍부한 탄성과 우수한 압축 영구 줄음률, 뛰어난 내한성 등의 특징을 나타낸다.실리콘 레진의 분자 구조는 고무의 가교가 진행되어감에 따라 분자의 자유도가 감소하고 신축성도 줄어들게 되면서 경도가 올라가게 된다. 이 가교 밀도를 극한으로 높인 것이 실리콘 레진이다. 실리콘 레진은 고무와 달리 직쇄 상 분자들이 나중에 가교하는 것이 아니고 가교하기 쉬운 구성단위를 초기에 선택하여 망상구조의 분자 구조를 갖는 것이다.실리콘의 특성은 낮은 표면장력, 비이온성 및 비극성, 소수성 및 발수성, 내열성 및 산화안정성, 저온 안정성, 가스투과성, 화학적 불활성, 난연성, 환경 친화성, 무독성 등을 들 수 있으며, 실리콘은 분자 구조상 무기적인 성질과 유기적인 성질을 동시에 갖는 독특한 양면성을 지니고 있어 각각의 특징으로 인해 활용도가 매우 넓다.실리콘의 구성 원자인 규소(Si)와 산소(O)는 전기음성도의 차이가 크기 때문에, 이온 결합에 가까우므로 에너지적으로 안정되어 열과 산화에 강하여 고온에서 사용되는 경우 안정적인 물성을 유지할 수 있다. 또한 가수분해 반응의 촉매로써 작용하는 물질이 있는 경우 고온의 수증기 등에 의하여 실리콘 분자가 저분자량 물질로 변하게 된다. 예를 들어, 실리콘 고무를 밀봉 상태에서 가열하거나 수증기 중에 놓아두면 연화되는 것을 볼 수 있다. 물리적 성질은 실리콘 오일의 분자 간의 인력이 작기 때문에 표면장력은 다른 액체에 비해 낮으며, 따라서 실리콘은 물체의 표면에 얇고 넓게 되려는 경향을 가진다. 또 실리콘 오일 및 고무는 고화점이 낮아 내한성이 우수하다. 이러한 물성은 다른 물질에 비해 산업에서 실용화하는데 훨씬 효과적이다. 또한 분자 간의 거리가 크므로 온도에 의한 영향을 적게 받아 온도 의존성이 낮으며, 기체 투과성이 크다. 그리고 실리콘은 표면장력이 낮아 표면의 발수성이 크며, 실리콘은 금속에 의한 친화력이 낮다. 따라서 실리콘 오일을 금속 간의 윤활유로 사용할 경우, 마찰 면의 압력이 높아지면 유막을 보존하지 못하기 때문에 실리콘 오일은 금속 간의 윤활제로서는 적용하기 어렵다.2. 자동차용 실리콘 응용 및 개발 동향자동차 친환경 경량화 시장은 고연비 부품 수요와 함께 지속적인 성장을 추구하고 있다. 특히 전기자동차와 자율주행 자동차의 연구가 활발히 진행되면서 에너지 밀도 향상, 전장 제품 사용 급증에 따른 전력 소모, 방열, 전자파 발생 등 많은 문제가 발생하고 있다.이러한 문제를 해결하기 위해 자동차 연구자들은 소재부터 제품까지 다양한 분야에서 연구를 진행하고 있다. 본 논고에서는 화학소재 중 실리콘 소재가 향후 자동차 산업에 어떤 기여를 할 수 있을지에 대해 논하고자 한다.실리콘 소재는 차량 내장 및 외장 부품에 광범위하게 사용되며, 자동차 및 기타 차량(예: 중장비 도로 및 오프로드 자동차 장비)의 다양한 부품 및 구성 요소에 사용되며, 실리콘은 경량화 및 배출 가스 감소에 많은 기여를 하고 있다고 보고되고 있다. 최근 전기자동차, 자율주행 자동차 개발이 활발히 진행되면서 더 많은 전력과 성능을 요구하는 차량 특성상 엔진에서 발생하는 열량은 증가하고 있으며, 고성능 자동차 응용 분야에 필요한 강도, 저항 및 내구성을 요구하고 있다. 실리콘 소재는 자동차 산업에 있어 고내열에서 작업 환경에 부품 보호 또는 외부 환경에 대응용으로 씰, 진동 댐퍼, 도체, 절연체 역할을 하고 있으며, 자동차의 수명을 연장할 수 있는 실리콘 접착제, 코팅용으로 사용되고 있다. 자동차 외부 환경인 비, 바람, 염수, 마모, 자외선 및 화학 물질 등 내후, 내 환경성을 확보하기 위해 자동차의 많은 부분에서 고분자 실리콘이 사용되고 있다.2.1. 자동차 산업과 실리콘 1) 자동차용 실리콘 시장자동차 실리콘의 시장 규모는 2018년에서 2023년까지 연평균 7.1%의 성장을 예상하고 있으며, 전기 부품 및 인테리어와 같은 고성장 응용 분야 자동차 산업에 사용되는 외장 부품 등 자동차 산업의 높은 성장은 자동차 실리콘 시장의 성장을 이끄는 핵심 요소로 자리매김할 것으로 기대된다.자동차 산업에서 자동차의 내구성과 효율성을 향상시키며, 경량 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 자동차 실리콘 시장도 동반 성장할 것으로 예측하고 있다.2) 자동차에서 실리콘 역할자동차는 전기 전자 응용 분야의 수가 계속 증가하고 복잡해짐에 따라 성능 및 안정성 향상에 대한 요구가 지속적으로 증가하고 있다. 실제 자동차 운행 관련 환경 조건은 매우 가혹하다. 보닛 아래의 온도가 상승하면서 열 사이클은 응력과 구성 요소 고장 가능성을 유발할 수 있다.기계적 응력의 또 다른 원인은 엔진 및 도로 조건에서 발생하는 직접적인 진동으로 기인한다. 물과 습도는 지속적으로 엔진 내부와 주변에서 화학적 반응을 발생시킨다. 이러한 모든 요소들로 인해 자동차 산업에서 일하는 모든 전자 설계 엔지니어는 부품 보호를 위한 설계를 최우선으로 생각하고 있다.실리콘은 응용 분야에 따라 자동차에 적용되는 실리콘 내장, 외장, 엔진, 전기 및 기타 부문으로 자동차 전 분야에 걸쳐 사용되고 있다. 내장 및 외장용으로는 배기 행거, 에어백, 외장 트림 및 충격 흡수 장치 등이 있으며, 엔진 분야는 개스킷, 라디에이터 씰 및 여과 등에 적용되고 있다. 전기 관련 분야에는 점화 케이블, 배터리 씰 및 커넥터 등이 있다.특히, 실내 및 외장은 자동차 실리콘의 가장 큰 응용 분야로 추정되며 전기는 예측기간 동안 가장 빠르게 성장하는 분야로 예상되며, 플라스틱 및 코팅에서 자동차용 실리콘에 대한 수요 증가는 향후 이 응용 분야에서 시장을 주도할 것으로 예상된다.실리콘은 에어백, 엔진 개스킷, 헤드램프, 유압 베어링, 점화 케이블, 라디에이터 씰 및 호스, 충격흡수장치, 스파크 플러그 부츠 등 광범위한 자동차 부품에 사용되고 있으며, 실리콘의 쿠션 특성을 이용한 부품들로 카시트, 대시 보드, 베어링 및 보호 충격 흡수 등이 있다. 또한 EV 배터리 씰, 엔진 개스킷, 헤드램프 씰 및 충격 흡수 장치 등 다양한 자동차 부품에 적용 되고 있으며, 파워트레인 실링, 개스킷, 호스, 윈드실드 라이닝, 케이블, 점화 세트, 에어백 쿠션 코팅 및 기타 여러 주요 응용 분야에서 실리콘의 안정성의 특성을 이용하고 있다. 실리콘의 이형 코팅을 통해 타이어를 제조 금형에서 꺼내는 데 사용하기도 한다.자동차용 엔진 부품 분야에도 실리콘 소재가 적용되고 있다. 고온 및 저온 저항, 우수한 전기적 특성 및 높은 접착성을 이용하여 본딩 및 밀봉 재료에 RTV 실리콘 고무를 사용하고 있으며, 견고하고 물성이 우수한 특성을 이용하여 진동 댐퍼로 사용한다. 또한 공기, 연료, 오일, 캐빈, 브레이크 먼지, 조향, 냉각수, 오일 분리기 및 트랜스미션 필터 등 다양한 필터에도 사용하고 있다.전기분야에는 동력 전달, 댐핑, 절연, 점화 케이블 및 점화 플러그 부츠, 회전 전원에서 다른 장치로 속도 및 토크 변환을 제공하는 변속기, 전력 전송 시스템에서 사용되는 케이블의 안전성을 극대화하기 위해 실리콘 화합물들이 사용되고 있다.2.2. 전기자동차용 실리콘 방열 소재 하이브리드 자동차, 전기자동차 또는 연료전지 자동차 등의 핵심 부품을 보호하기 위해 실리콘 소재의 적용이 필요할 것이다.열, 냉기 및 습기 등에 의한 급격한 온도 변화, 진동 또는 오일 및 화학 물질과의 접촉과 같은 극한 환경 영향으로부터 차량을 보호하기 위해 실리콘 소재의 적용은 증가할 것으로 예상 된다.• EV MotorELASTOSIL®, SEMICOSIL®, SILRES® 및 WACKER SilGel® 사 실리콘 제품들은 하이브리드 및 대체 드라이브에 사용되어 효율적인 열 관리 및 기능 안전, 민감한 전자 장치의 안정적인 보호를 제공한다고 발표하였다.일반적인 특징은 수분, 환경, 화학 물질, 냉각수 및 유체로부터 엔진 구성 요소를 보호하고, 진동 댐핑은 -45°C부터 >180°C까지 안정적으로 유지한다. 내열성은 180°C~230°C 지속적인 부하에도 안정적이다. 넓은 온도 및 주파수 범위에서 장수명 및 전기 절연 성능을 발휘한다.실리콘 수지로 전기 코일(로터/고정자) 함침, 실리콘 엘라스토머로 코팅된 포팅 실리콘 유체로 능동 냉각, 실리콘 엘라스토머가 있는 정션 박스 및 커넥터 링을 포팅하여 전기연결 보호, 강한 실리콘 접착제로 영구자석결합 등의 전기모터 성능과 내구성을 향상시키는 재료로 응용될 수 있다.• Batteries 현재 리튬 이온 배터리 기술로 구동되는 EV는 출력 밀도 측면에서 기존 차량 EV를 더 자주 재충전해야 한다. 각 재충전 주기는 배터리의 전체 커패시턴스를 감소시켜 배터리 수명을 단축시킨다. 또한, 재충전은 배터리 셀의 물리적 치수의 팽창으로 나타나는 내부 화학 변화를 일으켜, 내부 배터리 셀 및 부품의 박리 또는 심지어 배터리 팩의 변형을 야기할 수 있다. 이는 배터리 수명을 단축시키며 열악한 상황에서는 열 폭주로 이어질 수 있다. • Electric Vehicles (EV) Silicone Foams현재 자동차에 제공되는 다양하고 성장하는 인포테인먼트, 내비게이션 및 전자 장치는 차량에 많은 전기 수요가 있음을 의미한다. 결과적으로 EV 배터리가 실제로 널리 보급되려면 EV 배터리가 더 많은 전력, 더 많은 사이클 및 더 긴 수명을 제공해야 한다. 리튬 이온(Li-ion) 배터리 팩은 뛰어난 전력 밀도와 충전 효율로 인해 EV 산업의 주요 전원으로 적용되고 있다. 그러나 이 배터리는 수명은 운행 시간이 길고, 자동차 운행 환경이 까다로워질수록 악화된다.특히 배터리 수명을 단축시키는 요인으로 배터리가 충·방전하는 동안 적당한 양의 압력이 가해져야 최적의 효율을 갖게 되지만, 장시간 충·방전을 통하여 박리가 발생하면 배터리 수명이 단축되는 현상이 발생한다. 이러한 현상을 방지하기 위해 유전체 폼이 적용되고 있다. 유전체 폼(Dielectric foam)은 배터리 셀의 치수 변화 등을 제어함으로 셀 패키지에 충분한 압력을 전달하여 사고를 방지할 수 있다. 실리콘 기반 폼의 성능은 배터리 수명보다 오래 지속되고 대부분의 다른 고무보다 훨씬 넓은 발포체의 작동 온도 범위를 가지고 있다.• Electric Vehicles (EV) Cable $ Connector Seals전기자동차용 케이블과 커넥터용 실은 화학성, 완벽한 절연성 및 열부하에 대한 저항력이 필요하며, 안전하고 안정적으로 전기를 공급해야 하는 특성이 있다. 실리콘 고무 경우 물리적, 기계적 및 절연 특성을 결합하여 안정적인 기능을 발휘할 수 있다.ELASTOSIL® 실리콘 고무는 차량의 전기 회로에서 탁월한 성능을 발휘한다고 소개하고 있다.• Electric control Unite(ECU)현재 자동차의 편안함, 안전 및 연료 효율 관리 등 대부분 전자제어 장치의 품질에 의해 성능이 결정된다. 고품질 실리콘 엘라스토머는 전자 제어 및 안전 시스템이 장기적으로 효율적이고 안전하게 작동하도록 한다.3. 결언실리콘 소재는 자동차 산업에 있어 고내열에서 작업 환경에 부품 보호 또는 외부 환경에 대응용으로 씰, 진동 댐퍼, 도체, 절연체 역할을 하고 있으며, 자동차의 수명을 연장시킬 수 있는 실리콘 접착제, 코팅용으로 사용되고 있다.자동차 외부 환경인 비, 바람, 염수, 마모, 자외선 등에 의한 급격한 온도 변화 및 화학 물질과의 접촉 등 내후성, 극한 환경 영향으로부터 차량을 보호하기 위해 실리콘 소재의 적용은 증가할 것으로 예상된다.전기 부품 및 인테리어와 같은 고성장 응용 분야 자동차 산업에 사용되는 외장 부품 등 자동차 산업의 높은 성장은 자동차 실리콘 시장의 성장을 이끄는 핵심 요소로 자리매김할 것으로 기대된다.하이브리드 자동차, 전기자동차 또는 연료전지 자동차 등의 핵심 부품을 보호하기 위해 실리콘 소재의 적용이 필요할 것이다.전기자동차용 케이블, 커넥터, Battery, ECU 등 많은 부품 등이 화학성, 절연성 및 열부하에 대한 저항력이 필요하며, 안전하고 안정적으로 전기를 공급해야 하는 특성이 있다. 실리콘 고무 경우 물리적, 기계적 및 절연 특성을 결합하여 안정적인 기능을 발휘 할 수 있을 것으로 기대된다.자동차 산업에서 자동차의 내구성과 효율성을 향상시키며 경량 소재에 대한 수요가 증가함에 따라 자동차 실리콘 시장도 동반 성장할 것으로 예측하고 있다.

편집부 2022-08-22

KIST, 프린트해서 만드는 유기 태양전지, 대면적화 기술 개발

편집부 2022-08-11