XLPE 절연재료용 산화마그네슘 나노분말의 합성과 표면개질에 관한 연구

Abstract

고전력 송전 케이블은 물리적 충격에 강해야 하고 전기적으로 안정적이어야 한다. 이러한 조건에 적절한 재료로서 가교폴리에틸렌(XLPE, Cross-Linked PolyEthylene)이 사용되고 있지만, 절연재에 불균일하게 축적하는 공간전하의 문제가 있다. XLPE의 특정 부분에 공간전하가 과도하게 축적되면 절연파괴가 발생하기 때문에, 이를 해결하기 위해 금속나노입자, 탄소나노입자, 탄소나노튜브, 탄소나노파이버, 실리카, graphene, TiO2, ZnO, 산화마그네슘(MgO, Magnesium Oxide) 등의 나노 입자들을 XLPE에 첨가하여 저항의 누적을 분산시켜주는 연구가 다양하게 진행 중이다. 본 연구에서는 산화마그네슘 나노분말과 나노졸의 제조 및 분산을 제어하기 위해 전구체염의 종류, 농도, 수산화마그네슘의 하소 온도 등의 합성 인자들을 달리하여 고순도, 고분산성, 고균일성을 지닌 평균입도 100 nm 이하의 산화마그네슘 나노입자를 제조하였다. 이와 함께 수산화마그네슘을 하소하여 산화마그네슘을 제조할 때에 수산화마그네슘 분말 내에 포함한 염의 농도를 변화시켜 입자의 크기를 50 ~ 1000 nm로 균일하게 제어하는 기술을 개발하였다. 또한 XLPE 내에서 고분산성을 유지하기 위하여 비닐계 실란으로 산화마그네슘을 표면 개질하였다. 산화마그네슘 나노입자 및 나노졸의 물리․ 화학적 특성은 TEM, XRD, TGA, BET, PSA, ICP 등으로 분석하였고, 이를 통해 산화마그네슘의 합성 및 실란에 의한 표면개질 방법에 대해 연구하였다.