• 한국항공우주학회지
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• 제45권3호
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• pp.163-172
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• 2017

다공성 단열재는 탁월한 단열 효과로 단열공간을 최소화하여, 기존 단열재 대비 내부 공간을 활용할 수 있어 여러 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 높은 단열 효과뿐만 아니라 경량화가 요구되는 항공우주 산업분야에서는 이와 같은 다공성 단열재의 수요가 증가하고 있다. 본 논문에서는 다공성 단열재의 정확도가 높은 유효 열전도율 예측 모델을 새롭게 제안하고, 기존 예측 모델 및 시험 결과와 비교 검증하였다. 이를 위해, 기존 유효 열전도율 예측 모델에 대하여 문헌조사를 수행하였고, 다공성 단열재의 고체 부피율에 따른 열전도율 시험결과 값과 비교하였다. 또한 유효 열전도율 시험 결과와 비교하여 가장 높은 정확도를 가진 Zehner-Schlunder 모델 및 시험 결과 데이터를 기반으로 새로운 유효 열전도율 예측 모델을 정의하였으며, 시험 결과 데이터와 비교하여 기존 유효 열전도율 예측 모델보다 유사한 정확도를 나타내는 것을 확인하였다. 또한, 개선된 유효 열전도율 예측 모델을 적용하여 초고속 비행체 열방어구조의 과도 열전달 해석을 수행하였으며, 열전달 시험 결과와의 비교를 통해 예측 모델의 유효성을 확인하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제10권4호
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• pp.26-34
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• 2016

본 논문에서는 다공성 단열재의 정확도가 높은 유효 열전도율 예측 모델을 새롭게 제안하고, 기존 예측 모델 및 시험 결과와 비교 검증하였다. 이를 위해 기존 유효 예측 모델들을 다공성 단열재의 고체 부피율에 따른 열전도율 시험 결과 값과 비교하였다. 그리고 고체의 부피율에 따른 유효 열전도율 시험결과와 비교하여 가장 높은 정확도를 가진 Zehner-Schlunder 모델 및 시험 결과 데이터를 기반으로 고체-유체의 부피율과 열전도율 비로 구성된 다항식을 추가하여, 새로운 유효 열전도율 예측 모델을 정의하였다. 예측 모델을 시험 결과와 비교하여 검증하였다. 또한 예측 모델을 적용하여 열방어구조의 과도 열전달 해석을 수행하였으며, 열전달 시험 결과와의 비교를 통해 유효 열전도율 예측 모델의 유효성을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권3호
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• pp.53-59
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• 2006

본 연구에서는 미사일의 외면에 단열재의 재료로 사용되는 재료들의 종류 및 배합비 별로 적외선 램프 시험 장비를 이용하여 단열 성능 평가와 기계적/열적 특성치를 측정하였다. 실험 결과 다공성 충전제 함유량이 증가할수록 단열성능은 증진되나 기계적 특성은 저하하였다. 다공성 충전제 종류 중에서 Epoxy/Phenolic Microballoon이 가장 우수한 기계적 특성과 낮은 열전도도 값을 보여 주었다. Epoxy/cork 단열재는 낮은 기계적 특성치와 높은 열전도도 간을 보여주었으나, 적외선 램프 실험에서는 가장 우수한 단열 성능을 가졌다.

• Composites Research
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• 제20권5호
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• pp.20-25
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• 2007

열주기법은 다공성 소재의 열확산도를 측정하는데 유용한 방법이다. 본 논문의 주 목적은 진공환경에서 다공성 소재의 열확산도 측정 시스템을 개발하고 검증하는데 있다. 이 방법을 검증하기 위하여 알루미나 시편과 폴리스티렌 폼의 열확산도를 측정하였다. 이 시편들의 열확산도는 참고값과 일치하였다. 탄소/에폭시 소재와 다공성 단열소재의 열확산도를 대기상온과 대기진공 환경에서 측정하였다. 탄소/에폭시 소재와 다공성 단열소재의 진공환경에서 열확산도는 대기환경에 비하여 각각 66.4%와 64.9% 감소하였다. 이 차이는 소재내의 기공에 있는 공기의 영향으로 추정된다.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제8권1호
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• pp.21-25
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• 2018

We developed nano-porous $TiO_2-SiO_2$ composites (commercial name : PTI, porous titania insulator) with low thermal conductivity as thermal insulating material as well as function of photocatalyst. The objectives of this paper are, firstly, to evaluate of the thermal conductivity of the PTI powder in the temperature range from -160 to $250^{\circ}C$, secondly to evaluate of thermal conductivities of insulation materials that is applied PTI powder. The structure of the PTI powder that has the pores size of 20-30 nm and the particle diameter of 2-10 nm. The PTI had a high surface area of $400m^2/g$ and a mean pore size of $45{\AA}$, which was fairly uniform. The thermal conductivity was measured by GHP(guarded hot plate) method and HFM(heat flux method). The PTI structure is a three-dimensional network nano-structures composed by a pearl-necklace that involved a precious stone in the center of the necklace. The thermal conductivities of PTI-PX powder by the GHP and HFM were 0.0366 W/m.K, 0.0314 W/m.K at $20^{\circ}C$, respectively. This is similar to values that are proportional to the square of the absolute temperature of the thermal conductivity of static air. The thermal conductivities of insulating sheets coated with PTI powder were similar results with that of the PTI powder.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권6호
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• pp.529-534
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• 2016

칼슘실리케이트계 무기단열소재는 주원료로 시멘트를 90%를 사용하는 다공성 무기단열소재이다. 기존 무기단열소재와 달리 고온의 수화반응 처리가 없기 때문에 가격이 저렴하며, 불연소재의 원료를 사용하여 화제의 위험성도 적다. 칼슘실리케이트 단열소재는 $0.13g/cm^3$의 밀도와 0.050W/mK이하의 우수한 열전도도를 갖는 단열소재이다. 칼슘실리케이트 단열소재는 경량화 될수록 내부 기포를 다량 함유해야 하며 기포를 다량 함유함에 따라 단열성 또한 우수해진다. 본 연구에서는 다량의 기포를 함유하며 일정강도발현을 목표로, 칼슘실리케이트계 무기단열소재의 주성분인 시멘트가 수화반응에 따라 초기 및 장기강도발현하는 특성을 이용하여 칼슘실리케이트계 무기단열소재에 적용하여 물리적 특성을 알아보고자 하였다.

• 한국결정성장학회지
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• 제31권4호
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• pp.182-189
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• 2021

무기질 단열재 개발을 위해 포말법을 이용하여 다공성 세라믹스를 제조하였다. 실리카 흄과 SiO₂를 주 원료로 사용하였으며, 다공성 세라믹의 균일한 기공 형성을 위한 첨가제로 벤토나이트를 사용하였다. 다공성 세라믹은 1200℃에서 소결하였으며, 기공율, 밀도, 압축강도, 미세구조 그리고 열전도도 분석을 수행하였다. 다공성 세라믹은 SiO₂에 대한 실리카흄의 함량이 70~90 % 증가할수록 비중이 0.63에서 0.69로 증가하였으며, 압축강도는 9.41 Mpa에서 12.86 Mpa로 증가하였다. 그러나, 기공율은 비중과 반대로 72.07 %에서 70.82 %로 감소하는 경향을 나타내었다. 열전도도 측정 결과, 실리카 흄의 함량이 70 %인 F7S3 다공성 세라믹의 경우 25~800℃ 온도조건에서 0.75~0.72 W/m·K의 열전도도를 나타내었으며, 실리카 흄의 함량이 90 %인 F9S1 다공성 세라믹의 경우 0.66~0.86 W/m·K를 나타내어 실리카 흄 함량이 적을수록 낮은 열전도도를 나타내었다. 이는 기공율 결과와 일치한 것을 확인하였다. SEM(Scanning Electron Microscope)을 이용한 미세구조 분석 결과, 다공성 세라믹 내/외부에 전체적으로 수십~수백 ㎛ 범위 기공이 관찰되었으며 기공 분포가 비교적 균일한 것을 확인할 수 있었다.

• 공업화학
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• 제22권5호
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• pp.501-507
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• 2011

친환경 복합단열재를 개발하기 위하여 천연섬유질과 다공성 세라믹볼을 심재로, 활성황토를 결합재로 사용하였다. 물/결합재비 및 심재/결합재비를 다양하게 변화시켜 공시체를 제작하였으며, 공시체의 제 물성을 조사하기 위하여 압축강도, 휨강도, 흡수성, 내열수성, 세공분석, 열전도율 및 SEM에 의한 미세조직 관찰을 실시하였다. 그 결과 최대 압축강도는 물/결합재비와 심재/결합재비에 따라 다양하게 나타났으나 휨강도는 심재/결합재비가 증가될수록 물/결합재비에 관계없이 높게 나타났다. 내열수성시험 후에 측정한 압축 및 휨강도는 내열수성시험 전에 측정한 값에 비하여 압축 및 휨강도 모두 현저하게 저하되었다. 내열수성시험 후에 측정한 세공분석에서 결합재의 수화반응이 촉진됨으로서 세공의 평균직경, 총세공량 및 공극률은 감소되었으나 밀도는 증가되었다. 열전도율은 심재/결합재비가 증가될수록 낮아졌다. 복합단열재의 단열성과 기계적강도가 우수하여 실용화에 문제가 없는 것으로 평가되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제28권5호
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• pp.543-551
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• 2015

뛰어난 단열성능을 가지는 폴리우레탄 폼(polyurethane foam, PUF)은 다양한 구조물에서 다른 재료들과 함께 사용되고 있다. 현재 LNG 운반선의 단열시스템에는 유리섬유로 강화된 폴리우레탄 폼(reinforced-polyurethane foam, R-PUF)이 사용되고 있으며, 이는 단열재 역할뿐만 아니라 슬로싱 하중을 포함한 다양한 압축하중에 대한 구조부재 기능을 수행하고 있다. 폴리우레탄 폼은 혼합과 발포를 통해 제작되는 다공성 재료이기 때문에, 본 연구에서는 기공체적비율을 통해 재료의 거동을 모사할 수 있는 Gurson damage model을 사용하여 폴리우레탄 폼의 비선형 압축거동을 모사하였으며, 폴리우레탄 폼의 기계적 성질에 영향을 미치는 영향변수로서 기공체적비율에 의존적으로 알려져 있는 밀도를 설정하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제29권5호
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• pp.437-445
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• 2016

현재 많은 산업에서 구조물의 온도환경 유지를 위한 단열재로 폴리우레탄 폼이 사용되며, 수명 동안 정적 및 동적의 다양한 하중이 이에 부과된다. 폴리우레탄 폼은 고분자재료로써 다공성이며, 단열성능은 내부기공의 크기에 크게 의존한다. 또한, 폴리우레탄 폼의 기계적 거동은 변형률 속도 및 온도에 대한 의존성이 큰 동시에 압축에 대하여 큰 비선형 연성거동을 보인다. 이러한 비선형 연성 압축거동 중에 폴리우레탄 폼은 변형률의 증가에 따라 기공율과 탄성계수의 감소를 보인다. 따라서 본 연구에서는 상기 특성들을 포함한 폴리우레탄 폼의 변형률 속도 및 온도 의존 비선형 압축거동을 모사하기 위하여 온도 의존 손상 점소성 구성방정식이 개발되었다.