에어로졸 재료는 건축 에너지 절약 분야에 광범위하게 응용된다.

에어로겔은 나노 다공성 고체 재료로 초미세 입자가 주성분이다.이 재료는 표면적보다 넓고 공극률이 높으며 입경이 작은 특징이 있다.가스 겔은 고체 연기 또는 냉동 연기라고도 불리며 현재 가장 가벼운 고체 재료로 간주됩니다.에어로겔의 특수한 물리적 구조로 인해 방화와 단열 성능이 강하고 건축 분야에 널리 응용될 수 있으며 건축 에너지 절약 분야에서 좋은 발전 전망을 가지고 있다.

silica aerogels

신기한 에어로졸 재료

단열, 보온, 경질, 가스 겔 재료는 건축 에너지 절약의 요구에 부합되고 건축 경질화의 발전 추세에 부합된다.

20세기 90년대부터 에어로겔은 전 세계적으로 광범한 주목을 받았고 각국은 그 연구에 대량의 자금과 인력을 투입했다.국내에서 에어로겔에 대한 연구도 대량의 연구개발경험을 축적하여 에어로겔재료의 보급응용에 유리한 조건을 마련해주었다.

에어로겔은 무기 에어로겔, 유기 에어로겔, 탄소 에어로겔로 나눌 수 있다.이 중 무기가스 겔은 유기금속 물질이 초임계 건조 방법을 통해 제조돼 저밀도 무정형 고체 재료가 된다.무기가스겔은 여러가지 형식이 있는데 흔히 볼수 있는것은 도자기분말, 복합산화물가스겔, 초세금속과 단위산화물가스겔이다.유기 가스 겔의 주요 재료는 포름알데히드와 퀴논이며, 제조 공정은 무기 가스 겔의 제조 공정보다 약간 개선되었을 뿐이다.탄소 겔은 주로 열경화성 유기 가스 겔을 탄화시켜 얻은 나노 탄소 재료이다.그것은 주로 무정형, 무게가 가볍고 구멍이 많은 특징을 가지고 있다.이런 재료는 매우 강한 전도성을 가지고 있다.

항공 겔 재료는 많은 특성을 가지고 있으며 단열은 건축 에너지 절약 응용에서 가장 중요한 특성 중의 하나이다.에어로겔 재료는 높은 공극률과 우수한 전열 기능을 가지고 있다.우선, 에어로겔 재료의 밀도가 낮고 에어로겔 구조의 열 전파 경로가 길기 때문에 전열 효율을 크게 낮춘다.둘째, 에어 젤 재료의 입자 크기는 일반적으로 20nm 이하로 작으며, 이는 에어 젤 재료에서 공기 분자의 자유로운 움직임을 제한하고 공기의 대류 열전도율을 낮출 것입니다.매우 낮은 열전도율을 가진 에어로겔은 대부분의 적외선 복사를 막고, 적외선 복사도 낮은 파장의 열 복사를 가지고 있다.따라서 에어로겔은 단열 효과가 뛰어나다.

에어로겔 소재의 밀도는 0.16-4.0kg/m³ 사이로 다른 소재보다 훨씬 낮아 경질 건축의 발전 추세에 부합한다.이밖에 에어로겔재료는 방화, 방음, 내부식 등 장점도 갖고있다.

에어로겔의 건축 에너지 절약 분야에서의 응용

전통적인 모르타르와 콘크리트에 저열전도율의 에어로겔을 첨가하면 재료의 성능을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

에어로겔 단열 모르타르는 규산염 시멘트를 겔제로 하고 에어로겔, 이산화규소, 유리구슬을 넣어 만든다.유리구슬의 크기는 에어로겔 입자의 크기보다 훨씬 크다. 에어로겔 입자는 모르타르 기질에 충전할 수 있다. 작은 에어로겔 입자는 간극을 더 충전하여 가능한 한 공극률을 낮추고 단열 모르타르의 열전도율도 낮춘다.예상되는 건축 단열 효과를 얻을 수 있다.건물 외벽 표면에 단열 모르타르를 바르다.모르타르가 두꺼울수록 내외의 온도 차가 크다.이로부터 알수 있는바 에어겔단열모르타르는 열량을 차단하여 건축구조의 전반 단열에너지절약효과를 높일수 있다.콘크리트에 에어로겔을 첨가하면 콘크리트의 무게와 열전도계수가 현저하게 낮아지지만 콘크리트의 기계강도도 파괴되므로 하중벽은 에어로겔콘크리트를 사용하지 말아야 한다.
에어로겔 분말은 내벽 도료로 사용할 수 있으며, 구조 단열 조치의 보충으로 건물 내벽의 단열뿐만 아니라 외벽과 지붕의 단열에도 사용할 수 있다.

내벽보온은 건축보온공사의 중요한 구성부분이지만 흔히 홀시되기 쉽다.내부 열은 내벽을 통해 확산되어 외부로 전달된다.내벽의 단열은 가장 기본적인 단열 요구를 충족시켜야 하고 방화 기능도 갖추어야 하며 오염이 없는 재료를 선택해야 한다.에어로겔 단열판을 사용하면 단열과 방음 효과를 높일 수 있고 400°C 이상의 방화 요구도 만족시킬 수 있다.에어로겔 분말은 내벽 도료로 사용할 수 있으며, 구조 단열 조치의 보충으로 건물 내벽뿐만 아니라 외벽과 지붕 단열에도 사용할 수 있다.에어로겔분말제품의 주요재료는 에어로겔과 나노시오2로서 특수공법을 통해 제조된것으로서 공경이 극히 작아 단열성능의 요구를 만족시킬수 있으며 건축단열층에 널리 사용될수 있다.
이 에어로겔 소재는 온수기의 물탱크, 집열기, 배관 등 부품에 적용돼 기존과 비교해 열 손실을 30% 이하로 줄일 수 있다.

에어로겔 재료는 지붕 태양열 집열기에서 이미 오랫동안 사용되었다.이들은 주로 태양열 온수기의 단열 장치에 사용되어 태양열의 이용 효율을 효과적으로 향상시키고 더욱 실용적이며 사람들의 일상적인 수요를 만족시킬 수 있다.에어로겔 소재는 온수기의 물탱크, 집열기, 파이프 등 부품에 응용하면 일반 태양열 온수기에 비해 집열 효율을 최소 1배 높일 수 있고 열 손실은 과거보다 30% 미만으로 줄일 수 있다.

에어로겔 펠트는 뚜렷한 소수성과 보온 특성을 가지고 있어 파이프의 보온 효과를 높일 수 있는 이상적인 보온 재료이다.파이프는 가스 겔 펠트로 감싸서 단열 구조의 주요 단열층으로 삼을 수 있고, 금속 보호층은 가스 겔 단열층을 보호하는 제2 단열 조치로 삼을 수 있다.다층 에어로겔 펠트를 감쌀 때는 교차 중첩하는 방법으로 단열 성능을 높일 수 있다.에어 젤 펠트는 인장 강도, 유연성 및 압력 저항성이 더 좋으며 절연층의 구조는 상대적으로 간단합니다.또한 에어로졸 담요의 소수성은 사용 과정에서 열전도율이 거의 변하지 않고 에어로졸 단열구조가 전통적인 단열구조보다 더 에너지를 절약한다.
에어로겔유리의 사용은 단열효과를 높이고 태양복사의 영향을 감소시켜 사람들의 수요를 만족시킬수 있다.

에어로겔 유리는 일반적으로 중공, 진공 및 메자닌 형태로 유리의 전열 계수를 낮추고 소음 감소 능력을 향상시킬 수 있습니다.에어로졸 유리의 에너지 절약 효과가 뚜렷하다.여름에 덥고 겨울에 추운 지역에서는 에어로겔 유리가 여름철의 태양 복사를 약화시켜 약 20% 의 열 손실을 줄일 수 있다.겨울철에는 에어로겔 유리가 실내 열공기의 약 40% 를 차단할 수 있어 에너지 절약 가치가 높다.비록 창문은 건축 보호 구조의 일부분만을 차지하지만, 에너지 소모는 전체 에너지 소모의 약 25% 를 차지한다.주요 원인은 건물 창문이 단열 작용을 하지 않아 내부의 열이 창문을 통해 밖으로 퍼지는 경우가 많기 때문이다.여름에는 창문을 통해 햇빛이 실내로 직접 비쳐 실내 온도가 상승한다.에어로겔유리의 사용은 단열효과를 높이고 태양복사의 영향을 감소시켜 사람들의 수요를 만족시킬수 있다.에어로겔 유리는 일반 유리에 비해 투광률이 높아 실내 조명에 미치는 영향이 적다.현 단계에서 에어로겔 유리는 주로 두 가지 유형이 있는데, 하나는 겹유리이고, 다른 하나는 코팅유리이다.겹유리는 더 많은 에어로겔을 소모하고 그에 상응하는 원가도 더 높다.이에 비해 도금유리는 겹유리보다 가격이 훨씬 낮고 단열성능이 우수하며 투광률이 88% 에 달해 실내조명에 영향을 주지 않는다.
에어로겔 단열재는 A류 불연재에 속하며 건축방화구조에 사용할수 있다.

에어로졸 콘크리트 복합 벽체는 에어로졸 충전재와 변성 경골재로 만든 경질 단열 벽체 소재다.에어로졸 충전 팽창 진주암은 에어로졸 팽창 진주암을 제조하여 경질 골재로 사용하여 새로운 단열재를 형성할 수 있다.에어로졸 팽창 진주암의 압력 저항 강도는 4.39MPa, 열전도율은 0.062W/(m·K)이다. 에어로졸 구조는 주로 유독물질이 발생하지 않고 에어로졸 단열 복합재로 강구조 표면을 덮어 연소 시간을 연장할 수 있는 다공성 네트워크다.이와 동시에 가스겔재료는 화재의 만연을 막을수 있으며 a류의 불연성재료로서 건축방화구조에 사용할수 있다.

에어로겔은 우수한 성능을 가지고 있지만, 순수 에어로겔 재료의 강도는 비교적 낮다.복합가스겔재료의 연구개발을 한층 더 강화하고 가스겔재료를 기타 재료와 합리하게 결합시켜 재료의 성능을 효과적으로 강화하고 가스겔의 부족을 미봉해야 한다.재료가 부족하다.이와 동시에 에어로겔의 제조와 사용원가를 한층 더 낮춰야만 건축시장에서 더욱 큰 점유률을 차지하여 에어로겔재료의 종합효익을 효과적으로 높일수 있다.