태양열 반사 적색 안료의 제조와 차열효과

국문 초록 (Abstract)

태양열 반사 안료는 태양광의 가시광 및 적외선을 반사하고 열의 침입을 차단하는 기능을 가지고 있으며, 에너지 절약의 효과를 가지므로 건축내·외장재용 도료와 자동차, 산업 및 기타시설 등에 다양하게 적용이 가능하다. 주로 안료의 굴절률 및 형상에 의해 주 열원인 적외선을 반사시켜 태양의 복사열을 차단시킬 수 있다. 또한 열선 차단 도료는 여름철 한낮의 콘크리트나 강재의 표면온도가 상승되어 건물 내부의 냉방부하가 상승되는 열섬현상을 막을 수 있다. 태양열 반사안료는 주로 흰색계열의 TiO2 소재가 많이 활용되고 있으며, 유색의 적색 반사안료는 Fe2O3 등의 적색안료를 사용할 수 있다. 그러나 태양열 반사안료 효율은 결정성, 입자크기, 판상체에 유색안료를 코팅하는 방법 등을 통해 태양열 반사특성을 극대화 할 수 있다. 본 연구에서는 그 중에 친환경적인 판상체인 Mica 기재 위에 나노크기의 금속산화물(Fe2O3, TiO2)을 표면 코팅하여 적색안료의 제조 및 일사반사율의 영향을 관찰하였다. 적색안료 제조를 위한 실험인자로는 pH, 코팅염의 주입속도, Fe2O3층의 코팅두께, 코팅층(단일 또는 이중층) 등이 있다. 일사반사율은 Fe2O3 코팅층의 표면이 균일할 경우 높게 나타났으며, 적색의 구현은 Fe2O3/TiO2 이중층으로 마이카에 코팅이 될 때 유리하였다. 이 적색 안료는 희석제, 침강방지제, 분산제와 일정량을 배합하여 최적화된 도료 및 도막을 제조하였다. 특히, 적색안료의 코팅특성에 따라 다양하게 제조된 도막들은 일사반사율, 색차, 차열성능을 통해 평가하였다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서론 1
• 2. 이론적 배경 4
• 2.1. 태양열 반사 4
• 2.1.1. 태양열 반사 안료 및 도료의 응용 6
• 2.1.2. 태양열 반사 안료 8
• 2.2. 태양열 반사 도료 11
• 2.2.1. 태양열 반사 도료의 고려할 인자 13
• 3. 실험방법 15
• 3.1. 태양열 반사 적색 안료 제조 15
• 3.1.1. 태양열 반사 적색 안료 다층 표면 코팅 19
• 3.2. 태양열 반사 적색 도료 제조 23
• 3.3. 태양열 반사 안료 및 도료 특성 평가 25
• 3.3.1. 반사율 분석 25
• 3.3.2. 색차 분석 27
• 3.3.3. 태양열 반사 도료의 차열성능평가 29
• 3.3.4. 열전도도 측정 31
• 3.3.5. FE-SEM 분석 33
• 3.3.6. XRD 분석 34
• 3.3.7. Zeta potential 측정 34
• 4. 실험결과 및 고찰 36
• 4.1. 태양열 반사 적색 안료 단층 표면 코팅 36
• 4.1.1. pH에 따른 표면 코팅 36
• 4.1.2. Fe 전구체의 적정시간에 따른 표면 코팅 42
• 4.1.3. Mica 입자크기에 따른 Fe2O3 표면 코팅 47
• 4.1.4. Fe2O3 코팅두께에 따른 표면 코팅 50
• 4.2. 태양열 반사 적색 안료 다층 표면 코팅 53
• 4.2.1. 코팅두께에 따른 Fe2O3의 표면 코팅 53
• 4.3. 태양열 반사 적색 도료 57
• 4.3.1. Mica의 압자 크기에 따른 Fe2O3가 코팅된 반사 안료를 이용한 반사 도료 57
• 4.3.2. Fe2O3의 두께에 따른 다층으로 코팅된 태양열 반사 적색 안료를 이용한 반사 도료 60
• 4.3.3. 차열성능평가 63
• 4.3.4. 열전도도 분석 67
• 5. 결론 69
• 6. 참고문헌 71
• 7. 감사의 글 75