에어로겔, 획기적인 녹색기술로 재탄생

슈퍼단열 에어로겔, 국내 첫 상용화 기술도 슈퍼!

꿈의 소재 에어로겔, 기술과 가격경쟁력으로 승부

  -‘에어로겔 초단열 분말’저비용 대량 생산설비 국내 첫 구축

  - 공정 개선과 신기술 적용으로 획기적인 생산 시간 단축

  - 외국 제품 절반 이하의 뛰어난 가격 경쟁력 갖춰  

■‘꿈의 단열재’, ‘슈퍼단열 성능’, ‘인류가 개발한 가장 가벼운 고체 물질’등의 수식어로 설명되는 에어로겔(Aerogel)은 제조 공정의 복잡함과 비싼 가격으로 인해 상용화하는데 어려움을 겪고 있으며 기공구조를 그대로 유지하면서 용매를 제거하는 건조 기술과 경제적으로 대량 생산하는 기술이 가장 큰 걸림돌로 지적되고 있다. 

■ 한국에너지기술연구원(한문희 원장)은 이를 해결할 새로운「실리콘 에어로겔 분말 상용화 공정기술」을 개발했으며 가격이 낮은 원료인 물유리(267원/㎏)를 활용하고 대기 중에 건조하는 상압건조를 이용, 기존 168시간이 걸리는 제조 공정을 6시간으로 대폭 줄여 대량 생산이 가능한 공정 기술을 구현했다.

※ 선진국에 적용된 기존 상용화 기술은 고가의 원료(알콕사이드 : 96,800원/㎏)와 장치, 고온 · 고압 상태가 필요한 초임계 CO₂ 건조공정을 사용하는데 반해 연구원이 개발한 공정은 일반 공업용 원료인 저렴한 물유리를 바로 투입하고 대기 중 건조를 위한 전처리로 표면개질과 용매치환 공정을 동시에 처리하는 새로운 기술을 적용했으며 연속적인 건조를 가능케 한   유동층 건조공정을 개발 적용함으로써 제조 공정과 시간을 획기적으로 개선시켰다.

□ 획기적인 공정기술을 적용한 실제 생산 설비가 국내에서는 처음으로 구축됐으며 에어로겔 분말 시제품을 연간 5톤(50,000L/년) 규모로 생산하기 시작, 에어로겔 제조 기술뿐만 아니라 파일럿급 생산설비의 설계 · 운전 기술을 갖추게 되었다. 또한 이산화탄소를 사용하는 초임계 건조공정과 휘발성 유기 용제를 사용하는 기존 공정에 비해 저탄소 녹색 제조 공정이란 점이 주목 받고 있다.

※ 기존 초임계 CO₂ 건조공정에 비해 상압건조공정 기술은 에너지공정에서 25.9천toe/년, 폐수처리에서 0.2천toe/년 등 연간 총 26.1천toe(78억원)를 절감할 수 있어 에너지 및 환경처리 비용을 획기적으로 줄일 것으로 전망

□ 새로운 상용화 기술로 생산된 에어로겔 분말은 현재 생산 시판되는 외국 제품(미국 C사)의 기본 물성과 비교해도 우수한 성능을 나타내고 있으며, kg당 13만원에 판매되는 외국 제품에 비해 가격도 절반 이하로 예상돼(제조원가 : 3만원/㎏) 가격 경쟁력을 확보했고 무엇보다 미국 C사가 보유한 기술을 극복하는 차별화된 원천기술을 개발했다는데 큰 의의가 있다.

□ 연구책임자인 안영수 박사는 “수입에만 의존하던 고가의 실리카 에어로겔 분말을 절반 이하의 가격으로 대량 공급할 수 있기 때문에 관련 소재 산업의 활성화가 기대되며 건물 및 산업 분야 등에서의 에너지 절감효과는 30% 이상에 이를 것이다.”라고 밝혔으며 “에어로겔이 갖는 초단열성 외에 무해 및 불연 특성까지 더해져 화재 시 유독가스 발생 등이 거의 없기 때문에 에어로겔 단열재 시장규모는 커질 것으로 예상된다.” 고 언급했다.

□ 에너지관리공단이 지원하는‘에너지 · 자원기술개발사업’으로 수행된 이 연구 사업은 엠파워㈜와 부경대학교 김용하 교수 등이 참여했으며 앞으로 창호, 벽체, 천정 등의 건물용 단열재 및 흡차음재, LNG선 및 파이프를 포함한 산업용 단열재 등 광범위한 부문에 적용 가능하며 다양한 산업적 응용제품 개발이 추진될 예정이다.