에어로젤의 원료는 알콕사이드와 물유리(waterglass)가 쓰인다.
액체 형태의 알콕사이드 등 원료에 알코올과 첨가제를 넣고 틀에 넣은 후 얼마간 시간이 흐르면 젤 형태의 알코젤이 된다. 묵과 같은 형태라고 보면 된다.
이것을 건조용기에 넣고 고온·고압 상태에서 초임계유체(초임계이산화탄소)를 흘리면 알코올이 들어있던 자리에 초임계이산화탄소가 들어간다.
초임계유체를 흘리는 이유는 부피 변화를 없애기 위해서다. 고체에 묻어있던 액체가 기체로 변하면서 표면장력의 차이 때문에 부피가 변하기 때문이다.
건조용기에서 액체 상태인 알코올 자리를 초임계이산화탄소가 대체하고 나면 온도와 압력을 서서히 낮춰 상온·상압으로 만들고 꺼낸다.
그러면 이산화탄소 자리에 대기중의 공기가 유입되고 기체가 98%를 차지하는 고체인 에어로젤이 탄생한다.
에어로젤의 구멍은 공기 입자의 평균 이동거리보다 짧다. 때문에 공기가 잘 통하지 않아 열전도를 효과적으로 막을 수 있는 것이다.
한국과학기술연구원(KIST) 서동진 박사는 “기공이 마냥 작기만 해도 밀도가 높아져 고체와 다를바 없어지기 때문에 기공의 크기가 매우 중요하다”며 “현재 미국의 캐보트사와 아스펜에어로젤사 등이 세계시장에서 가장 앞서나가고 있다. 우리나라에서도 한국생산기술연구원과 KIST 등에서 연구중”이라고 말했다.
서 박사는 “올해는 매트 형태의 제품을 만드는 연구와 함께 다른 물질과의 합성 등을 통해 강도를 높이는 연구에 주력할 것”이라고 말했다.
/economist@fnnews.com 이재원기자
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