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케미칼_테크/캐스트

플라스틱으로 만든 차세대 신소재 ‘에어로겔’

출처:  Wikipedia

 

플라스틱 쓰레기는 우리에게 가장 큰 이슈인데요. 이 플라스틱 쓰레기를 이용해 차세대 신소재를 만들 수 있다고 합니다. 바로 ‘에어로겔(aerogel)’이라는 소재인데요. 대부분이 공기로 이뤄져 매우 가볍고 단열성이 우수해 방음이나 건축, 의류 등 다양하게 활용될 수 있습니다. 에어로겔은 PET병 또는 버려진 의류 폐기물로도 만들 수 있다고 하는데요. 플라스틱 쓰레기 문제도 해결해주는 차세대 신소재 에어로겔은 어떤 물질인지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

지구상에서 가장 가벼운 고체 #에어로겔

출처: buyaerogel.com

 

에어로겔은 공기를 의미하는 ‘aero’ 와 3차원의 입체구조를 의미하는 ‘gel’이 합해진 단어로, 머리카락 1/10000 굵기인 이산화규소(SiO2) 실이 부직포처럼 성글게 얽혀 이뤄져 있습니다, 실과 실 사이에는 공기 분자가 들어 있어 전체 부피 중 대부분이 공기가 차지하고 있는데요, 2002년 기네스북에 지구상에서 가장 가벼운 고체로 등재된 에어로겔은 공기 밀도(0.001g/㎤)의 3배인 0.003g/㎤에 불과합니다.

 
이렇게 가볍지만 강도는 매우 강해 에어로겔 500g으로 소형자동차 무게를 지탱할 수 있다고 합니다. 높은 기공률로 방음, 충격완화, 단열이 뛰어나고 높은 투광성에 비해 열전도도가 낮아 유리창을 대신할 투명 단열재로도 각광받고 있습니다. 빛은 통과시키면서도 열은 차단해 채광효과는 높일 수 있어 뛰어난 건축소재로 사용될 수 있습니다.

 

 

세계최초 상용화 성공한 #한국인 공학자


출처: aerogel.com

 

에어로겔은 1931년 미국 화학공학자 스티븐 키슬러(Steven Kistler)가 처음 발견했는데요, 당시 에어로겔은 손가락으로 압력을 가하면 유리처럼 깨질 정도로 강도가 약했습니다. 1980년대 들어 에어로겔 실용화 연구가 본격화되었는데요. 세계 최초 상용화에 성공한 미국 아스펜(aspen)사는 한국인 공학자 이강필 박사가 세운 회사랍니다. 에어로겔에 특수 섬유를 첨가해 쉽게 깨지지 않으면서 대량 생산이 가능하도록 해 세계를 놀라게 했습니다.

 

 

플라스틱 페트병으로 만드는 #에어로겔


출처: National Uiversity of Singapore

 

싱가포르 국립대학 과학자들은 플라스틱 페트병을 이용해 ‘에어로겔’을 만들 수 있다고 해서 주목받고 있는데요. 버려진 페트병 쓰레기로 미세 섬유를 만든 후 여기에 실리카 소재(TEOS, Tetraethoxysilane)를 코팅해 에어로겔을 만든 것입니다. 이렇게 만들어진 페트-에어로겔은 단열과 방음 성능이 뛰어나 건축소재로 이용될 수 있는데요. 여기에 메틸 화합물로 코팅하면 기름을 흡수하는 기능이 뛰어나 기름제거용으로도 사용될 수 있습니다. 또한 먼지와 유독물질을 걸러낼 수 있으며, 섭씨 620도 고온을 견딜 수 있어 소방관 방화복 소재로도 이용될 수 있다고 합니다.

 
에어로겔은 현재 플라스틱 페트병뿐만 아니라 버려지는 의류 폐기물로도 만드는 ‘코튼-에어로겔’도 개발돼 곧 출시될 것이라고 하는데요. 버려지는 폐기물에서 우리의 삶에 도움을 주는 신소재로 떠오른 ‘에어로겔’! 우리가 사용하고 버리는 페트병이 이렇게 혁신적인 소재가 될 수 있다니, 앞으로 페트병을 버릴 때는 한번 더 생각하고 좋은 제품으로 다시 태어날 수 있도록 깨끗이 분리수거할 수 있도록 도와주시기 바랍니다.



 

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