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애로기술해결다공성 필터 소재 미세 기공 구조에 따른 나노 압입시험 평가

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유해물질 제거용 흡착제는 주로 다공성 소재가 사용되고 있고, 그중 필터 산업 분야에서 가장 많이 사용되는 소재는 활성탄소 소재임. 활성탄소 소재에 첨착물을 도포하여 비표면적을 증가 시키고 특성을 향상시킨 소재들이 적용되고 있으나, 첨착물 도포가 활성탄소 소재의 기계적 특성에 미치는 영향에 대한 시험 결과가 부족한 상황이며 이에 대한 분석이 필요함.


이에 따라 사업을 통한 다공성 필터 소재의 기초 연구 지원을 위해 비첨착 활성탄소 소재 및 첨착 활성탄소 소재의 기계적 특성을 나노압입시험을 통해 진행하고자 하였음.


다공성 필터 소재 정밀 기계적 물성 평가 기술 지원을 위해 실시한 비첨착/첨착 활성탄소 소재의 나노압입시험 결과를 아래 [그림 84] 및 [표 3]에 나타냄.



비첨착 및 첨착 소재의 나노압입시험 결과에서 보여지는 바와 같이, 비첨착 소재의 경우 동일 압입 하중 조건에서 상대적으로 낮은 최대 압입깊이를 나타내었고 평균 경도 또한 2.917 GPa로 첨착 활성탄소 소재에 비해 매우 높은 경도를 나타내었음.


또한, 나노압입 탄성계수 비교에서도 비첨착 활성탄이 상대적으로 높은 탄성계수 값을 나타낸 것을 알 수 있고 동일 활성탄소 소재에 대한 첨착물 도포는 활성탄소 소재의 경도를 감소시키는 것을 확인 할 수 있음.


반면에, 그림 75에서 볼 수 있듯이 첨착 활성탄의 경우 하중 제거 시 압입 깊이가 거의 초기값까지 회복되는 것을 볼 수 있는데, 이러한 결과로 부터 첨착 활성 탄소 소재의 경우 높은 탄성변형 한계를 갖는 것을 알 수 있음.


따라서, 추가적인 첨착 공정에 대한 연구를 통해 경도 저하를 억제하면서 우수한 탄성 변형 한계를 갖는 첨착 활성탄소 소재 개발에 대한 연구가 필요할 것으로 사료됨.

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