명세서 에어로겔복합체 및 이의 제조방법 기술분야 실시예는 에어로겔 복합체 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 배경기술 에어로겔 (aerogel)은 인류가 개발한 가장 가벼운 고체이면서 기공도가 약 95%가 넘는 초단열성의 소재이다. 에어로겔은 미래의 단열재 및 방음재로 주목 받아 온 신소재로서, 최근에는 다양한 산업분야에서 널리 활용하기 위한 연구가 진행되고 있다. 일반적으로 에어로겔은 저밀도， 개방형 셀 구조， 넓은 표면적 및 나노미터 수준의 기공 사이즈를 갖는다. 일례로서 에어로겔은 밀도 가 0.01~0.3 g/cc에 달하는 견고성과， 약 37 ^° C (100°F) 및 대기압 하의 열전도 율아 10~15 mW/mK 이하인 우수한 단열성을 나타낸다.

무기물 에어로겔의 소재로는 금속 알콕사이드， 실리카， 탄화규소， 알루 미나등이 알려져 있다. 또한 유기물 에어로겔의 소재로는 우레탄， 레조르시놀 -포름알데히드， 폴리이미드 등이 알려져 있다. 이 중 실리카 에어로겔은 고비 표면적， 고기공를， 저비중， 저유전율， 우수한 열절연성 등을 가진 나노구조 재 료로서， 실리카 에어로겔의 생산과특성화에 관한 많은 연구가수행되었다. 예 를 들어， 실리카 에어로겔의 기계적 강도나 단열 성능을 향상시키기 위해 에어 로겔 복합체를 제조하는 시도가 있었다 (한국 공개특허공보 제 2011-0082379호 참조).

또한, 에어로겔을 제조하는 공정성을 향상시키기 위하여 벨트 컨베이어 함침을 이용한 시도가 있었다 (한국 등록특허공보 제 1133025호 및 도 3 참¾). 그러나 이와 같은 종래의 벨트 컨베이어 함침 방식에서는 전구체의 흐름 손실 을 방지하기 위하여 적절한 점도가 요구되는데， 높은 점도의 전구체 함침은 에 어로겔 내의 기포를 유발하여 성능이 저하되는 원인이 될 수 있다. 이를 해결 하기 위해서는 기포를 줄이고 균일한 함침 작업을 위해서 충분한 이송 시간을 주어야 하나， 그에 따라 컨베이어 벨트의 길이가 길어지고 롤러로 누르는 공정 을 거치면서 발생되는 버 (burr)를 추가로 제거해야 하는 등 생산성이 저해되는 문제가 있다. 또한， 벨트 컨베이어 함침 방식에서는 이송 중에 반응이 일어나 면서 를로 감을 수 있는 수준으로 겔화되어야 하나， 고품질이 요구되는 나노기 공 형성에 필요한 겔화 시간을 층분히 부여할 수 없는 한계점을 갖고 있다. 또한 종래의 방식에 따르면， 전구체의 점도를 낮추고 함침 작업을 거쳐 도 부분적으로 전구체가 부족하거나 균일하지 못하여 숙성조에서 추가로 전구 체를 주입하여 부족한 겔을 보층하는 공정을 거쳐야 했으며， 이에 따라 완성된 에어로겔이 일부 탈리하여 가루 상태로 비산함으로써 시공 상에 난제로 지적되 고 성능 품질의 저하를 초래하였다. 발명의 개요 실시예는 향상된 단열 성능을 가지고， 용이하게 제조될 수 있는 에어로 겔 복합체 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다. 일 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 제조방법은， 무기섬유 및 유기섬 유 중 적어도 하나를 포함하는 섬유재를 습윤화하는 단계; 상기 습윤화된 섬유 재를 세퍼레이터와 함께 를 형태로 권취하거나 평면 형태로 적층하는 단계; 상 기 세퍼레이터와 함께 권취 또는 적층된 섬유재를 용기에 장입하는 단계; 상기 용기에 전구체를 주입하고 진공 하에서 잔여 기포를 제거하면서 겔화하여 겔- 섬유 복합체를 제조하는 단계; 상기 겔 -섬유 복합체를 상기 용기에서 취출하고 상기 세퍼레이터를 제거하는 단계; 상기 겔 -섬유 복합체를 용매 치환 및 표면 유기화하는 단계; 및 상기 표면 유기화된 겔 -섬유 복합체를 상압 건조 또는 초 임계 건조하는 단계를 포함한다. - - 다른 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 제조방법은， 무기섬유 및 유기 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 섬유재를 제공하는 단계; 상기 섬유재를 습윤 화하는 단계; 상기 습윤화된 섬유재를 용기 내에 장입하는 단계; 상기 용기 내 의 압력을 감소시킨 후， 상기 용기 내에 전구체를 주입하여， 상기 전구체를 상 기 섬유재에 함침시키는 단계; 상기 전구체를 겔화하여 겔 -섬유 복합체를 제조 하는 단계; 상기 겔 -섬유 복합체 내의 겔에 포함된 용매를 치환하고， 상기 겔 내부 표면을 유기화하는 단계; 및 상기 겔 -섬유 복합체를 건조하는 단계를 포 함한다.

일 실시예에 따른 에어로겔 복합체는 무기섬유 및 유기섬유 중 적어도 하나를 포함하는 섬유재; 및 상기 섬유재 내에 배치되는 에어로겔을 포함하는 에어로겔 복합체로서， 상기 에어로겔 복합체의 절단면에서， 1500mnf의 면적 당 내지 5ι腿의 직경을 갖는 기공의 개수가 10개 이하이다. 상기 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 제조 방법은 매트 등의 섬유재 사이의 기포 발생을 억제하기 위한 습윤화 전처리 단계를 포함한다. 따라서， 본 실시예에 따른 제조방법은 기포가 없는 고품질의 고단열 에어로겔 함침 복 합체를 제공할수 있다.

또한， 본 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 제조방법은 감압 하에서， 용 기쎄 전구체가 주입되고， 섬유재에 전구체가 함침된다. 따라서， 본 실시예에 따른 제조방법은 상기 섬유재에 상기 전구체를 신속하고 균일하게 함침시킬 수 있다. 이후， 층분한 겔화 숙성과정이 이루어져 균일한 나노기공이 형성된 고단 열 에어로겔 복합체가 제공될 수 있다.

특히， 매트 등의 형태의 섬유재와 세퍼레이터가 적층된 후， 를 형태로 용기에 장입될 수 있으며， 이후， 감압 하에서 용기에 전구체가주입된다. 주입 된 전구체는 감압 하에서 섬유재에 함침된다. 따라서， 전구체는 상기 섬유체에 기포가 없이 균일하고 신속하게 함침될 수 있다.

상기 섬유재가 를 형태로 상기 용기에 장입될 경우， 에어로겔 복합체가 대량으로 용이하게 제조될 수 있다. 또한， 상기 세퍼레이터는 상기 섬유재에 함침된 전구체가 겔화되는 과정에서， 상기 섬유재가 서로 들러붙는 현상을 억 제할 수 있다. 즉， 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 제조방법은 상기 세퍼레 이터를 사용하여， 롤 형태로 에어로겔 복합체를 대량 생산할 수 있다. 또한， 상기 전구체를 상기 섬유재에 함침시킨 이후， 상기 용기 내의 압 력을 더 감소시켜 상기 섬유재 내의 기포를 층분히 제거할 수 있다.

따라서， 본 실시예에 따른 에어로겔 복합체는 수 m 이상의 크기의 기 포를 거의 가지지 않는다. 더 자세하게， 상기 에어로겔 복합체의 절단면에서， 1500Mf의 면적 당 10 내지 5腿의 직경을 갖는 기공의 개수가 10개 이하， 5 개 이하， 3개 이하， 나아가 2개 이하일 수 있다.

이와 같이, 실시예에 따른 에어로겔 복합체는 수 이상의 기포를 거 의 포함하지 않기 때문에, 향상된 단열 성능을 가질 수 있다. 도면의 간단한설명 도 la는 습윤제의 분사에 의해 습윤화하여 를 매트를 준비하는 공정을 나타낸 것이다.

도 lb는 습윤제의 함침에 의해 습윤화하여 를 매트를 준비하는 공정을 나타낸 것이다.

도 lc는 습윤제의 분사에 의해 습윤화하여 평 매트를 준비하는 공정을 나타낸 것이다

도 2a는 가로형 를 매트에 전구체를 함침하는 공정을 나타낸 것이다. 도 2b는 세로형 를 매트에 전구체를 함침하는 공정을 나타낸 것이다. 도 2c는 평 매트에 전구체를 함침하는 공정을 나타낸 것이다.

도 3은 종래의 회전 컨베이어 벨트를 사용한 겔 시트의 제조 공정을 나 타낸 것이다.

도 4는 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 일 단면 사진이다.

도 5는 비교를 위한 종래의 에어로겔 복합체의 일 단면 사진이다.

〈부호의 설명〉

1-1 : 매트， 1-2: 를러， 1-3: 습윤제， 1-4: 분사장치， 1-5: 수납조， 1-6: 세퍼레이터， 1-7： 를 매트， 1-8： 평 매트， 2-1 : 매트， 2-2： 함침를러， 2-3: 습윤 제, 2-4： 인발롤러， 2-5: 세퍼레이터， 2-6: 를 매트， 3-1 : 전구체, 3-2: 공급라 인， 3-3： 용기， 3-4: 배기라인， 3-5： 진공펌프， 4- 1 : 전구체， 4—2: 공급라인， 4- 3: 용기， 4-4： 배기라인， 4-5: 진공펌프， 5-1： 전구체， 5-2： 공급라인， 5-3： 용 기， 5-4： 배기라인， 5-5: 진공펌프， 11 : 졸 전구체 용액， 12: 겔화 유도 촉매， 13： 흐름 제어 장치， 14: 고정 믹서, 15: 졸이 촉매와 흔합되는 위치， 16: 스크 레이퍼, 17: 섬유재， 18: 컨베이어 벨트, 19: 롤 매트. 발명의 상세한설명 일 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 제조방법은， 무기섬유 및 유기섬 유 중 적어도 하나를 포함하는 섬유재를 습윤화하는 단계; 상기 습윤화된 섬유 재를 세퍼레이터와 함께 를 형태로 권취하거나 평면 형태로 적층하는 단계; 상 기 세퍼레이터와 함께 권취 또는 적층된 섬유 ^' 재를 용기에 장입하는 단계; 상기 용기에 전구체를 주입하고 진공 하에서 잔여 기포를 제거하면서 겔화하여 겔- 섬유 복합체를 제조하는 단계; 상기 겔 -섬유 복합체를 상기 용기에서 취출하고 상기 세퍼레이터를 제거하는 단계; 상기 겔 -섬유 복합체를 용매 치환 및 표면 유기화하는 단계; 및 상기 표면 유기화된 겔 -섬유 복합체를 상압 건조.또는 초 임계 건조하는 단계를 포함한다.

다른 실시예에 따른 에어로겔 복합체 ^' 의 제조방법은, 무기섬유 및 유기 섬유 중 적어도 하나를 포함하는 섬유재를 제공하는 단계; 상기 섬유재를 습윤 화하는 단계; 상기 습윤화된 섬유재를 용기 내에 장입하는 단계; 상기 용기 내 의 압력을 감소시킨 후， 상기 용기 내에 전구체를 주입하여, 상기 전구체를 상 기 섬유재에 함침시키는 단계; 상기 전구체를 겔화하여 겔-섬유 복합체를 제조 하는 단계; 상기 겔 -섬유 복합체 내의 겔에 포함된 용매를 치환하고， 상기 겔 내부 표면을 유기화하는 단계; 및 상기 겔 -섬유 복합체를 건조하는 단계를 포 함한다. 이하 각 단계별로 보다구체적으로 설명한다. 상기 실시예의 제조방법에 따르면 먼저 섬유재가 제공된다. 상기 섬유재는 매트 형태일 수 있다. 예를 들어 상기 섬유재는 직포 매트 또는 부직포 매트일 수 있다. 상기 섬유재는 무기섬유 및 유기섬유 중 어느 하나만을 포함하거나 이 들을 모두 포함할 수 있다.

상기 무기섬유는 유리 섬유 (glass fibers), 글라스 울 (glass wool), 암면 (rock wool), 세라믹 울 (ceramic wool) 및 보론 섬유 (boron fibers)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있고; 상기 유기섬유는 나일론， 아라미드 섬 유， 카본 섬유， 폴리프로필렌 섬유， 폴리에틸렌 섬유， 폴리에스테르 섬유， 폴리 우레탄 섬유， 아크릴 섬유， 폴리염화비닐아세테이트 섬유， 레이온 (rayon) 섬유, 재생 섬유 (regenerated fibers), 및 폐 섬유 (waste fibers)로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나， 이에 한정하는 것은 아니며 그 외 특수 섬유 또는 생활에 쓰이는 면 (cotton) 또는아마 (linen) 등의 일반 섬유도 가능하다.、 상기 무기섬유 및 유기섬유의 직경은 각각 약 0.01~ 100 m, 더 자세하 게는 약 0.1-10 일 수 있다. 상기 무기섬유 및 유기섬유의 길이는 각각 약 1-100 mm, 더 자세하게는 약 0.5 50 mm일 수 있다.

이후， 상기 섬유재는 습윤화된다.

상기 섬유재에 전구체 졸이 주입될 때 상기 무기섬유 또는 유기섬유의 표면장력에 의해서 기포가 발생될 수 있는데， 섬유 표면이 미리 습윤화됨에 따 라 표면장력에 의한 기포 발생이 억제될 수 있다. 상기 습윤화는 산， 수용성 용매, 및 계면활성제 중 어느 하나 이상을 습 윤제로서 사용하여 수행될 수 있다.

예를 들어， 상기 습윤화는， (i) Η 1-5 범위의 황산， 질산， 염산， 초산， 및 불산으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 산; (ii) C1-C4 알콜， 아 세톤， 에틸렌글리콜， 글리콜에테르류， 디메틸포름아미드 (DMF)ᅳ 및 테트라하이 드로퓨란 (THF)로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 수용성 용매; 및 (iii) 지방산 나트륨, 알킬벤젠설폰산나트륨， 선형알킬벤젠설폰산염 (LAS), 폴리 아크릴아마이드， 폴리옥시에틸렌알킬아민， 디알킬디메틸암모늄염， 알킬벤질메틸 암모늄염， 폴리옥시에틸렌알킬에테르， 지방산 솔비탄에스테르， 지방산 디에탄올 아민， 알킬모노글리세릴에테르, 알킬설포베타인， 및 알킬카르복시베타인로 이루 어진 군에서 선택되는 적어도 하나의 계면활성제 중에서， 어느 하나 이상을 습 윤제로서 사용하여 수행될 수 있다. 일례로서， 상기 습윤화는산을 습윤제로 이용하여 수행될 수 있다.

산을 이용한 습윤화 방법은 섬유의 종류에 따라 세부적인 차이가 있을 수 있다.

구체적인 예로서， 유리 섬유의 경우 한 올에 수십 내지 수백의 미세가 닥이 합사되고 접착되어 있는데， 이로 인해 섬유 강도는 증진되나 미세 가닥들 의 뭉침으로 인해 고체 열전달이 유발될 수 있으므로， 산으로 접착제를 제거하 여 합사된 올을 풀어낼 수 있다.

그 결과, 유리 섬유의 미세가닥 사이로 전구체가 함침될 수 있도록 하 여 나노 기공화를 달성함으로써 단열 효과를 극대화할 수 있으며， 또한 유리 섬유 표면을 활성화하여 습윤 상태로 만들어 전구체의 함침 시에 기포 없이 수 화 겔을 형성할 수 있다.

상기 산은 pH 1-5 범위， 또는 pH 2~3의 범위일 수 있다. 예를 들어 상기 산은 황산， 질산， 염산， 초산， 불산 등일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

상기 산의 농도는 0.1 10 wt%, 또는 α2~3 wt%일 수 있다. 다른 예로서， 상기 습윤화는 수용성 용매를 습윤제로 이용하여 수행될 수 있다. 상기 수용성 용매는 C1-C4 알콜, 아세톤， 에틸렌글리콜, 글리콜에테 르류, 디메틸포름아미드 (DMF), 테트라하이드로퓨란 (THF) 등을 들 수 있으나， 이에 한정하는 것은 아니며 물과 흔화성이 좋은 용매라면 특별히 제한되지 않 는다. 또 다른 예로서， 상기 습윤화는 계면활성제를 습윤제로 이용하여 수행 될 수 있으며， 이로 인해 기포 생성이 억제될 수 있다.

상기 계면활성제는 음이온계로서 지방산 나트륨， 알킬벤젠설폰산나트륨， 선형알킬벤젠설폰산염 (LAS), 폴리아크릴아마이드 등; 양이온계로서 폴리옥시에 틸렌알킬아민， 디알킬디메틸암모늄염， 알킬벤질메틸암모늄염 등; 비이온계로서 폴리옥시에틸렌알킬에테르， 지방산 솔비탄에스테르， 지방산 디에탄올아민， 알킬 모노글리세릴에테르 등; 양성이온계로서 알킬설포베타인， 알킬카르복시베타인 등일 수 있다.

상기 계면활성제의 농도는 0.1 10 wt%, 0.1-5 wt , 0.2-3 wt%, 또는 0.5~2 wt%^ 범위일 수 있다. 습윤화가 완료된 섬유재는 용기 내에 장입된다.

실시예에 따르면， 상기 습윤화된 섬유재가 용기 내쎄 장입되기 이전에 상기 습윤화된 섬유재 사이에 세퍼레이터를 삽입하고， 상기 겔 -섬유 복합체가 제조된 이후에 상기 세퍼레이터를 제거할 수 있다. 이를 위해， 먼저 습윤화가 완료된 섬유재는 세퍼레이터와 함께 를 형태 로 권취되거나또는 평면 형태로 적층될 수 있다. 예를 들어， 상기 세퍼레이터 는 상기 습윤화된 섬유재와 함께 롤 형태로 권취될 수 있다. 또는， 상기 세퍼 레이터는 상기 습윤화된 섬유재와교대로 적충될 수 있다. 상기 세퍼레이터는 스테인레스 스틸， 고무막, 마그네슘 시트， 알루미늄 시트， 폴리염화비닐 (PVC), 폴리에틸렌 (PE), 폴리에스테르 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 나일론， 및 이들의 흔합 소재로 이루어진 군에서 선택되는 소 재를， 유체가 침투 및 투과할 수 있도록 처리된 것일 수 있다. 예를 들어， 상기 섬유재가 매트인 경우， 세퍼레이터와 함께 여러 겹으로 감긴 를 매트 또는 평면 형태로 적충된 평 매트로 준비될 수 있다.

도 la 및 도 lb는 각각 습윤제의 분사 및 함침에 의해 습윤화하여 롤 매트를 준비하는 공정을 나타낸 것이고， 도 lc는 습윤제의 분사에 의해 습윤화 하여 평 매트를 준비하는 공정을 나타낸 것이다.

일례로서， 도 la에서 보듯이， 매트 (1-1)가 를러 (1-2)에 의해 이송되고 습윤제 (1-3)가 분사장치 (1-4)에 의해 매트 상에 분사되면서 잔여분은 수납조 (1-5)에 담겨지며， 세퍼레이터 (1-6)와 함께 권취되어 를 매트 (1-7)로 준비될 수 있다.

다른 예로서， 도 lb에서 보듯이， 매트 (2-1)가 함침를러 (2-2)에 의해 이 송되어 습윤제 (2-3)에 함침된 후， 인발를러 (2-4)에 의해 잔여분을 제거하면서 압축하고， 세퍼레이터 (2— 5)와 함께 권취되어 를 매트 (2-7)로 준비될 수 있다. 또 다른 예로서， 도 lc에서 보듯이， 매트 (1- 1)가 롤러 (1-2)에 의해 이 송되고 습윤제 (1-3)가 분사장치 (1-4)에 의해 매트 상에 분사되면서 잔여분은 수납조 (1-5)에 담겨지며， 세퍼레이터 (1-6)와 함께 적층되어 평 매트 (1—8)로 준 비될 수 있다. 상기와 같은 방식에 의하면， 섬유재가 세퍼레이터와 함께 권취 또는 적 층되는 단계에서， 종래의 컨베이어 방식과는 달리 졸의 함침이 층분히 이루어 질 수 있고 시간에 제한을 받지 않는다.

또한， 습윤제의 분사와 잔여분의 제거가 동시에 순간적으로 이루어지며 단시간에 많은 양을 습윤화할 수 있다. 권취 또는 적층된 섬유재는 하나 이상의 용기에 장입된다. 이후 상기 용기에 전구체를 주입하고 진공 하에서 잔여 기포를 제거하면서 겔화시켜， 겔- 섬유 복합체를 제조한다. 예를 들어， 앞서의 습윤화를 거친 가로형 및 세로형의 를 매트 또는 평 매트를 용기에 장입하고 전구체를 주입하여 함침시킴으로써 겔화시킬 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 각각 가로형 및 세로형의 를 매트에 전구체를 함침 하는 공정을 나타낸 것이고， 도 2c는 평 매트에 전구체를 함침하는 공정을 나 타낸 것이다. 일례로서， 도 2a 내지 2c에서 보듯이， 가로 /세로형의 를 매트 또는 평 매트가 용기 (3—3， 4—3， 5-3)에 장입되고， 배기라인 (3-4， 4-4， 5-4) 및 진공펌 프 (3-5， 4-5， 5-5)에 의해 용기 내부가 감압되며， 이후 전구체 (3- 1， 4-1， 5-1) 가 공급라인 (3-2, 4-2， 5-2)을 통해 용기에 주입될 수 있다. 상기 전구체는 pH 3~7의 규산소다 (sodium silicate), 규산칼륨 (potassium silicate) 또는 규산리튬 (lithium silicate)의 졸이나， 또는 산촉매로 가수분해 된 테트라에특시실란 (TEOS)일 수 있다. 상기 전구체는 pH 4~6에서 층분히 겔화되고 숙성되어 내부에 고품질의 나노기공이 형성될 수 있다.

또한， 상기 전구체는 5~30 cP 수준의 낮은 점도를 갖는 것이 외부 손 실이나 기포가 없는 치밀한 겔화에 보다유리하다.

특히， 상기 전구체로 규산소다， 규산칼륨 또는 규산리튬의 졸과 같아 증 기압아 상대적으로 낮은 물을 용매 (분산매)로 포함하는 전구체를 사용하는 것 이， 용기 내의 압력을 효과적으로 낮출 수 있어서 바람직하다. 일례로서， 상기 용매는 물을 포함할 수 있고， 이 경우 상기 전구체를 상 기 섬유재에 함침시키는 단계에서, 상기 용기 내의 압력은 0.001~10 Torr일 수 있다. 또한， 상기 전구체를 상기 섬유재에 함침시킨 후， 상기 용기 내의 압 력을 감소시키는 단계를 더 포함할 수 있고， 이 경우 상기 용기 내의 압력을 0.001~10 Torr로 감소시킬 수 있다. 구체적인 일례로서， 상기 상기 전구체 주입 및 겔화 공정은 아래의 절 차에 의해서 수행될 수 있다.

먼저 상기 용기 내의 압력이 감소되며， 구체적으로， 상기 용기 내의 압 력은 약 0.001 ~ 100 Torr의 범위， 약 0.001~10 Torr의 범위， 또는 약 0.001-1 Torr의 범위로 감소될 수 있다.

이후， 상기 용기 내에 전구체가 주입되며， 이때 상기 용기는 감압된 상 태이므로， 상기 전구체는 압력 차이에 의해서 자연스럽게 주입될 수 있다. 상 기 전구체는 상기 용기의 하부로부터 주입될 수 있고， 또한 섬유재에 기포가 발생되지 않도록 적절한속도로 주입될 수 있다.

상기 전구체가 주입된 후에도， 상기 용기 내의 압력을 계속해서 감압시 킬 수 있고， 구체적으로, 상기 용기 내의 압력은 약 0.001 ~ 100 Torr의 범위， 약 0.001 10 Torr의 범위， 또는 약 0.001~1 Torr로 감소될 수 있다. 이에 따라서, 상기 섬유재 내의 기포가 완전히 탈포될 수 있다.

이후， 상기 전구체는 겔화 및 숙성되며， 이 때의 용기 내의 압력도 앞서 와 같이 유지될 수 있다.

^' 상기 제조된 겔 -섬유 복합체는 용기에서 취출되고 상기 세퍼레이터가 제거된다. 이후 세퍼레이터가 제거된 겔 -섬유 복합체를 용매 치환 및 표면 유 기화하고 세척한다. 예를 들어， 상기 전구체로서 규산소다 졸을 이용한 경우에는 상기 겔- 섬유 복합체를 온수로 수 회 세척하여 염을 제거한 후 유기용매에 의한 치환 및 표면 유기화를 거쳐 세척하는 것이 바람직하며, 상기 전구체로서 알콕사이 드를 이용한 경우에는 바로 유기용매에 의한 치환 및 표면 유기화를 거쳐 세척 할수 있다.

상기 유기용매 치환은 부탄올과 같은 C1-C8 알콜류; 아세톤과 같은 케 톤류; 또는 를루엔， 자일렌 등과 같은 방향족 용매를 이용하여 수행될 수 있다. 또한， 상기 표면 유기화를 위한 처리제로서는, 예를 들어， 트리메틸클로 로실란 (TMCS), 핵사메틸디실라잔 (HMDS), 디메틸클로로실란 (DMCS), 메틸트리 클로로실란 (MTCS) 등의 실란을사용할수 있다.

그러나 이들 실란만을 사용할 경우 발수 유지기간이 길지 않아 시간의 경과에 따라 분해되어 발수력이 감소될 우려가 있고, 그에 따라 수분이 침투하 여 열전도율 성능이 나빠질 수 있다.

따라서， 발수 유지기간이 상대적으로 긴 알콕시실란을 표면 유기화에 함께 도입하는 것이 바람직하다.

예를 들어, 상기 표면 유기화를 위한 처리제로서 실란과 알콕시실란의 흔합물을 사용하는 것이， 건조 시의 기공 유지와 사용 기간 증대 면에서 보다 유리할 수 있다.

이때 상기 실란은 핵사메틸디실라잔 (HMDS), 트리메틸클로로실란 (TMCS) 등일 수 있다.

또한， 상기 알콕시실란은 R-Si-(OR') ₃ 의 구조식을 가질 수 있으며， 여기 서 상기 R은 C 1 -C8 알킬, 페닐, 에폭시， 아미노， 벤질， 아미노클로로프로필， 다이설피도， 이소시아네이트， 에폭시멜라민， 머캅토， 메타크릴레이트， 테트라설 피도， 우레이도， 비닐， 비닐벤질아미노 등일 수 있고， R'는 메록시， 에록시， 아세 록시 등일 수 있다. 이와 같은 알콕시실란의 R 그룹은 다른 부가재와의 접착 성올 부여할 수 있으며， 예를 들어， 매트 마감재로 사용될 수 있는 폴리에틸렌， 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴라프로필렌， 폴리염화비닐， 나일론， 에틸렌비닐아 세테이트 등의 플라스틱 소재의 시트와의 접착성을 부여할 수 있다. 상기 알 콕시실란의 구체적인 예로서 테트라메록시실란， 테트라에록시실란， 메틸트리메 특시실란 (MTMS), 에틸트리메톡시실란 (ETMS) 등을 들 수 있다.

또한상기 실란과 알콕시실란의 흔합 중량비는 1 ： 0.01 ~0.3일 수 있으 며， 상기 비율은 알콕시의 유기기의 종류에 따라 적절히 조절될 수 있다.

또한 상기 표면 유기화를 위한 처리제는 불투명화제를 더 포함할 수 있 고， 예를 들어 A1 ₂ 0 ₃ , Fe ₂ 0 ₃ , Ti0 ₂ , 카본， 그라파이트， SiC, 붕소 화합물 등을 더 포함할 수 있다. 상기 불투명화제는 예를 들어 입경이 0.01 ~ 100 im, 바람 직하게는 0.1 10 일 수 있고， 상기 표면 유기화 처리제 100 중량부에 대하 여 1 ~ 10 중량부， 바람직하게는 3~7 중량부의 양으로 포함될 수 있다. 표면 유기화가 완료된 겔 -섬유 복합체는 세척 단계를 더 거칠 수 있다. 상기 세척은 n-부탄올 등의 알콜류; 또는 를루엔， 자일렌 등의 방향족 용매를 이용하여 수행될 수 있다.

이후 상기 겔 -섬유 복합체는 상압 건조 또는 초임계 건조된다. 상기 상압 건조는 60 °C에서 1시간， 또는 250 °C에서 2시간의 조건으로 수행될 수 있 고， 상기 초임계 건조는 특별히 한정되지 않으나 약 100 기압의 조건에서 수행 될 수 있다. 이상의 ^' 실시예에 따른 에어로겔 복합체의 제조방법은 에어로겔 매트의 제조에 이용될 수 있다.

구체적으로， 상기 에어로겔 매트는， 매트를 미리 습윤화하여 세퍼레이터 와 함께 여러 겹의 를 형태로 권취하거나 적층하여 다수의 를 매트 또는 평 매 트를 준비하는 단계; 다수의 를 매트 또는 평 매트를 용기에 각각 장입하고 전 구체를 동시에 주입하여 층분한 겔화 및 숙성 시간을 거치는 단계; 및 상기 용 기에서 다수의 를 매트 또는 평 매트를 취출하고 세퍼레이터를 제거하는 단계 를 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.

그 결과， 균일한 나노기공이 형성된 고품질의 에어로겔 매트의 생산성 을 획기적으로 향상시켜 대량으로 생산할 수 있다. 일 실시예에 따른 에어로겔 복합체는 무기섬유 및 유기섬유 중 적어도 하나를 포함하는 섬유재; 및 상기 섬유재 내에 배치되는 에어로겔을 포함하는 에어로겔 복합체로서， 상기 에어로겔 복합체의 절단면에서， 1500nmf의 면적 당 1 내지 5腿의 직경을 갖는 기공의 개수가 10개 이하이다. 상기 에어로겔 복합체는 앞서 설명한 실시예에 따른 제조방법에 의해 제조될 수 있다.

예를 들어， 상기 에어로겔은 규산소다, 규산칼륨 또는 규산리튬의 졸로 부터 형성될 수 있다.

또한， 상기 에어로겔은 상기 규산소다， 규산칼륨 또는 규산리튬와 졸이 진공 하에서 상기 섬유재에 함침되고 겔화된 후， 용매 치환과 겔 내부 표면의 유기화를 거쳐 제조될 수 있다. 상기 제조 과정에서 상기 섬유재에 전구체가 치밀하게 함침되기 때문에, 상기 섬유재에 에어로졸을 치밀하게 채울 수 있다. 따라서 상기 실시예에 따 른 에어로겔 복합체는 수 이상의 크기의 기포를 거의 가지지 않는다.

일례로서， 상기 에어로겔 복합체의 절단면에서， 1500 f의 면적 당 10 Λΐι 내지 5腦의 직경을 갖는 기공의 개수가 10개 이하, 5개 이하， 3개 이하， 2개 이 하， 또는 1개 이하일 수 있다.

다른 예로서, 상기 에어로겔 복합체의 절단면에서, 1500inrf의 면적 당 200iM 내지 5隨의 직경을 갖는 기공의 개수가 5개 이하， 4개 이하， 3개 이하， 2개 이하， 또는 1개 이하일 수 있다. 또한， 상기 에어로겔 복합체는 매우 낮은 열전도율을 갖는다. 예를 들 어， 상기 에어로질 복합체는 1 W/mK 이하， 0.1 W/mK 이하， 0.05W/mK 이하， 0.001-0.03 W/mK, 0.01-0.02 W/mK, 또는 0.012 0.015 W/mK의 열전도율 을 가질 수 있다. 이하， 실시예에 따른 고단열 에어로겔 함침 매트의 제조방법을 상세하 게 설명한다. 실시예 1

E-glass 매트를 습윤제로서 0.5wt% 60 ^° C의 황산용액으로 처리하여 습 윤화한 후， 세퍼레이터로서 0.5mm 두께의 폴리프로필렌 시트와 함께 권취하여 를 매트를 준비하였다. 원형 를 형태의 매트를 다수의 용기에 각각 장입하고, 용기의 압력을 0.01 Torr로 감압하였다. 전구체로서 pH 5로 조정된 규산소다， 규산칼륨 또는 규산리튬의 졸을 용기 하부로부터 압력차에 의해서 서서히 주입 하였다. 용기의 하부 밸브를 잠그고 진공을 가하여 0.01 Torr에서 30분간 잔 류 기포를 제거하고 숙성하여， 경화된 수화겔올 갖는 를 매트를 제조하였다. 를 매트를 용기에서 취출하고 세퍼레이터를 제거한 뒤 60 ^° C 온수로 수회 세척 하여 염을 제거하였다. 이후 를 매트를 증류탑이 연결된 반응기에 넣고， 이소 프로필알콜， 틀루엔， 자일렌 등의 유기용매를 투입하여 용매 치환하였다. 또한 를 매트를 트리메틸클로로실란과 메틸트리메록시실란이 1: 0.1의 중량비로 흔 합된 흔합물로 표면 유기화한 뒤， 를루엔으로 세척하였다. 세척된 매트를 80 ^° C 에서 60분 건조한후 230 ^° C에서 2시간 건조하여 최종 에어로겔 매트를 얻었다. 수득된 에어로겔 매트의 열 전도율은 0.015 W/mK 이었다. 실시예 2

5 습윤제로서 0.5wt% 선형알킬벤젠설폰산염 (LAS)을 이용하여 습윤화한 것 이외에는, 상기 실시예 1과 동일하게 실시하여 에어로겔 매트를 제조하였다. 에어로겔 매트의 열 전도율은 0.012 W/mK 이었다. 실시예 3

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세라믹 울 매트를 를러로 이송하면서 에탄올을 분사하여 습윤화하고 잔 류분의 용매를 흡착 제거하였다. 습윤화된 매트를 세퍼레이터로서 스텐레스 스틸 시트와 함께 다겹으로 권취하여 롤 매트를 준비하였다. 습윤화된 를 매 트를 다수의 주입 숙성 용기에 각각 장입하고， 용기 내부 압력을 0.01 Torr로

15 감압 ^였다. 전구체로서 pH 5로 조정된 규산소다 졸을 용기 하부로부터 압력 의해서 서서히 주입하였다. 용기의 하부 밸브를 잠그고 진공을 가하여

"-^0.01 Torr에서 30분간 잔류 기포를 제거하였다. 이후 를 매트를 60 ^° C에서 4 시간 경화하여 수화겔을 갖는 를 매트를 제조하였다. 롤 매트를 용기에서 취 출하고 세퍼레이터를 제거한 뒤， 6CTC 온수로 수 회 초음파 세척하여 염을 제

20 거하였다. 이후 를 매트를 증류탑이 연결된 반웅기에 넣고， 아세톤， 이소프로 필알콜， 부탄을， 자일렌 등의 유기용매를 투입하여 용매 치환하였다. 증류탑이 설치된 반웅조에 장입하여 아세톤， 이소프로필알콜， 부탄올， 자일렌으로 등의 유기용매를 투입하여 용매 치환하였다. 또한 를 매트를 핵사메틸디실라잔과 메틸트리메록시실란이 1 ： 0.1의 중량비로 흔합된 흔합물로 표면 유기화한 뒤，

25 이소프로필알콜로 세척하였다. 세척된 매트를 80 ^° C에서 건조한후， 23C C에서 2시간 건조하여 최종 에어로겔 매트를 얻었다. 수득된 에어로겔 매트의 열전 도율은 0.014 W/mK이었다. 단면 평가 실시예 1에서 제조된 에어로겔 복합체를 절단하여， 육안으로 단면을 관 찰하였다. 그 결과， 도 4에서 보듯이， 1500 rarf의 면적에서 약 200/im 내지 약 5ι腿의 직경을 갖는 기공이 관찰되지 않았다. 또한， 상기 단면을 광학 현미경 으로 관찰한 결과, 상기 1500 nrf의 면적에서 약 내지 약 200 ΛΙΙ의 직경 을 갖는 기공도 관찰되지 않았다. .

또한， 비교를 위해 상용품인 아스펜 (Aspen) 사의 제품을 절단하여， 육 안으로 단면을 관찰하였다. 그 결과， 도 5에서 보듯이， 1500mnf의 면적에서 200/ΛΙΙ 내지 5匪의 직경을 갖는 기공의 개수가 10개 이상 관찰되었다.