[ Nonprejudice ]

프로그램 설명 및 다운로드는 아래 설명서 링크로 가셔서 확인하세요.

2025.12.24 - [분류 전체보기] - 유튜브 쇼츠 자동화 프로그램 설명서

"언제까지 영상 하나에 3시간씩 인생을 갈아 넣으시겠습니까?"

기획부터 편집까지 '딸깍'.

이제, 당신의 PC를 '돈 버는 쇼츠 공장'으로 만드세요.

혹시 지금도 이러고 계신가요?

"대본 짜느라 머리 쥐어뜯고..."

"무료 이미지 찾느라 구글링만 1시간..."

"자막 싱크 맞추느라 눈 빠지게 모니터만..."

"겨우 하나 만들었는데 조회수는 100회..."

남들은 AI로 하루에 10개씩 찍어내는데, 당신만 아직도 19세기 방식의 '디지털 노가다'를 하고 있습니다.

유튜브 쇼츠, 틱톡, 릴스... 결국 **'물량'**과 '속도' 싸움입니다. 당신의 소중한 시간은 '전략'에 쓰세요. '단순 반복 작업'은 이 프로그램이 100배 더 잘합니다.

단 하나의 프로그램에 5가지 모드 수행

[올인원 쇼츠 오토메이션 스튜디오]

MODE 1. 쇼츠 공장

"당신이 잠든 사이, AI가 영상을 찍어냅니다." 정보성, 미스터리, 역사, 상식 채널 추천

단순히 영상만 만드는 게 아닙니다. [기획자 + 작가 + 디자이너 + 성우 + 편집자] 5명의 몫을 이 모드 하나가 처리합니다.

100% AI 자동화: 주제어 하나만 입력하면 **[기획 대본 작성 AI 이미지 생성 성우 더빙 자막 편집]**까지 논스톱으로 완료됩니다.

🧠 천재적인 AI 기획력: "그리스 로마 신화"라는 단어만 던져주세요. 구글 Gemini AI가 10초 만에 '클릭을 부르는 제목'과 '5단계 시나리오'를 완벽하게 기획합니다.

세상에 없는 고퀄리티 이미지: 저작권 걱정되는 구글링은 그만! 영상 내용과 100% 일치하는 고해상도 이미지를 AI가 실시간으로 그려냅니다. (실사/애니메이션/수묵화 등 다양한 화풍 지원)

사람보다 더 사람 같은 목소리: 어색한 기계음이 아닙니다. 감정이 실린 초고퀄리티 AI 성우(ElevenLabs 연동)가 당신의 대본을 맛깔나게 읽어줍니다.

압도적인 대량 생산: 엑셀에 주제 50개를 적어 넣고 '시작'을 누르세요. 퇴근하고 돌아오면 영상 50개가 폴더에 쌓여있습니다.

MODE 2. 썰 영상 메이커

"복사(Ctrl+C), 붙여넣기(Ctrl+V). 끝입니다." 네이트판, 레딧, 괴담, 유머, 후기 채널 추천

글만 있으면 됩니다. 읽기 귀찮은 긴 텍스트를, 1분 순삭 영상으로 재탄생시킵니다.

🤖 문맥 파악 이미지 매칭: "어두운 숲속에서..."라는 글을 AI가 읽으면, 자동으로 '어두운 숲속 이미지'를 생성해 배치합니다. 사람이 일일이 찾을 필요가 없습니다.

🧠 썰 자동 생성 기능 : 썰찾는게 힘들다면 썰 자동생성 버튼을 통해 자극적인 썰을 AI로 생성할 수 있습니다.

가독성 100% 자막 디자인: 시청자가 이탈하지 않도록, 제목은 상단에 고정하고 내용은 눈에 쏙 들어오는 큼직한 자막으로 자동 배치합니다.

스크롤바 디테일: 긴 글도 지루하지 않게! 직접 개발한 스크롤 시스템을 통해 내가 원하는 장면을 마음대로 나누고 편집할 수 있습니다.

내 사진 사용 가능: AI 이미지뿐만 아니라, 내가 가진 사진이나 짤방을 넣고 싶다면 클릭 한 번으로 교체 가능합니다.

MODE 3. 랭킹 영상 제조기

"가장 쉽고 빠르게 조회수를 빠는 치트키." 맛집 순위, 아이돌 직캠 순위, 스포츠 하이라이트, 밈 모음 추천

편집 프로그램에서 영상 자르고, 순위 자막 넣고, 효과음 맞추느라 고생하셨죠? 이제 링크만 가져오세요.

URL 원클릭 다운로드: 유튜브, 인스타그램 릴스 링크만 입력하면 고화질 원본 영상을 즉시 다운로드합니다.

자동 9:16 크롭 (Auto-Crop): 가로로 긴 영상도 쇼츠 화면 비율에 맞춰 자동으로 중앙을 포커싱하여 잘라줍니다.

🥇 자동 순위 오버레이: "TOP 3, TOP 2, TOP 1..." 촌스러운 자막 대신, 세련된 디자인의 순위 자막과 제목이 자동으로 합성됩니다.

몰입감 UP 효과음: 순위가 바뀔 때마다 "슉-", "탁!" 하는 전문적인 트랜지션 효과음이 자동으로 들어갑니다. (이 디테일이 조회수를 가릅니다!)

 MODE 4. 랭킹 뉴스 영상 메이커

"정보성 채널, 이슈 유튜버의 필수 생존 도구." 실시간 속보, 연예계 가십, 주식/경제 시황, 화제의 논란 정리 추천

이슈는 타이밍이 생명인데, 기사 읽고 대본 쓰고 자료 찾다가 골든타임 놓치셨나요? 이제 키워드 클릭 한 번으로 끝내세요.

실시간 뉴스 소싱 : 구글 뉴스 RSS와 직접 연동되어 버튼 한번으로 현재 대한민국에서 가장 뜨거운 이슈 리스트를 실시간으로 긁어옵니다. 아이템 고민할 시간이 필요 없습니다.

🧠 AI 기획/대본 작성: 만들고 싶은 뉴스를 클릭 후 대본생성을 누르면 AI가 즉시 분석하여, 지루하지 않게 핵심만 짚어주는 '쇼츠 전용 50초 대본'으로 재가공합니다. (한국어/영어 모드 지원)

강력한 본문 추출 : 일반 크롤러로 접근이 막힌 보안 사이트도 '투명 브라우저' 기술로 완벽하게 뚫고 들어갑니다. 제목만 있는 껍데기 영상은 이제 그만!

상황별 AI 삽화 생성: "기사 내용에 맞는 사진 찾기 귀찮으시죠?" 뉴스 맥락을 이해한 AI가 저작권 걱정 없는 고퀄리티 상황 묘사 이미지를 즉석에서 그려냅니다. (사진 파일도 적용 가능)

 MODE 5. 롱폼 쇼츠 자동 전환 도구

"죽어가는 긴 영상을 '조회수 화수분'으로 부활시키는 치트키." 팟캐스트, 게임 스트리머, 강의/인터뷰 채널 강추 1시간짜리 라이브 방송, 편집점 잡느라 밤새 돌려보며 시간 낭비하고 계신가요? 이제 AI에게 맡기세요. 영상 하나 던져주면 쇼츠 10개가 쏟아집니다.

🧠 초지능 AI 하이라이트 발굴 : OpenAI의 듣는 귀(Whisper)와 생각하는 뇌(Gemini)가 결합되었습니다. 영상의 전체 오디오를 1초 단위로 분석하여, 가장 도파민 터지고 바이럴 될만한 '핵심 구간'을 자동으로 찾아내 리스트로 보여줍니다.

9:16 스마트 프레임 최적화 : 가로 영상을 억지로 늘려서 화질을 망치지 않습니다. 피사체와 중요 화면을 중심으로 꽉 차게 잡아주는 '스마트 크롭' 기술로, 모바일에 최적화된 고화질 세로 영상을 즉시 생성합니다.

무음 구간 자동 삭제 (점프컷) : 말 사이의 숨 쉬는 구간, 고민하는 정적을 AI가 칼같이 도려냅니다. 지루할 틈 없이 몰아치는 속도감 있는 '요즘 스타일' 편집을 클릭 한 번으로 구현하세요.

음성 인식 자동 자막 : "자막 바 하나하나 직접 치고 계신가요?" AI가 음성을 텍스트로 변환해 정확한 싱크에 맞춰 자막을 입혀줍니다. 편집 시간 0초의 기적을 경험해보세요."

[왜 이 프로그램인가?]

월 구독료? 없습니다. 매달 나가는 편집 툴 구독료, AI 사이트 비용... 지치시죠? 내 컴퓨터에서 돌아가는 평생 소장형 프로그램입니다. (월구독도 가능합니다.)

초보자도 10초면 적응 완료 복잡한 프리미어 프로, 애프터 이펙트 몰라도 됩니다. 직관적인 [입력 - 선택 - 시작] 3단계 구조로 컴퓨터를 모르는 분도 바로 사용 가능합니다.

저작권 걱정 없는 리소스 AI가 매번 새롭게 그려내는 이미지, 상업적 이용 가능한 폰트 자동 세팅! 저작권 스트라이크 걱정 없이 채널을 키우세요.

계속되는 업데이트 보장 프리미엄 제품 구매시 댓글 리액션 모드등 계속적인 추가 모드의 업데이트를 통해 다양한 형태의 영상을 만들 수 있습니다. (첫 발매에서는 모드1만 있었습니다.)

영상 1개 만드는 데 걸리는 시간: 3시간 vs 3분 당신의 시급은 얼마입니까?

이 프로그램은 단순한 소프트웨어가 아닙니다. 당신의 시간을 벌어주고, 잠자는 동안에도 콘텐츠를 생산하는 **'가장 저렴하고 지치지 않는 직원'**을 채용하는 것입니다.

지금 바로 '디지털 노가다'에서 탈출하세요. 남들이 손으로 삽질할 때, 당신은 포크레인으로 퍼담으십시오.

--------------------------- 업데이트 내용 ------------------------

1차 업데이트 : 썰 영상 모드 추가

2차 업데이트 : 랭킹 영상 모드 추가

3차 업데이트 : 랭킹 뉴스 영상 모드 추가

4차 업데이트 : 한글 / 영어 모드 선택 기능 추가

5차 업데이트 : 버그 수정 및 롱폼 쇼츠 전환 모드 추가

-------------------------- 26년 1월 2일 패치 --------------------------

  전체

  - 폰트 3종 추가

  - 보이스 4명 추가 (남성 3명, 여성 1명)

썰영상

  - 장면간 TTS 음성 간격 감소 (0.6초 → 0.15초)

  - 이미지 장면 확대시 액자형태로 변경 (이미지 크기 고정)

  - 제목 글자 기존 80에서 90으로 확대 (8자 이하시 적용)

뉴스탭

  - 뉴스 url 입력하여 대본생성 기능 추가

  - 이미지 장면 확대시 액자형태로 변경 (이미지 크기 고정)

  - 제목 글자 기존 80에서 90으로 확대 (8자 이하시 적용)

롱폼 쇼츠 변환 탭

  - 하이라이트 선별할 시간 설정 가능 (약 20초, 약 40초, 약 60초, 약 80초)

  - 하이라이트 추출 구간 세부조정 가능 : 영상 추출시 시작 및 종료 구간 수정 기능 추가

2026.01.07 - [분류 전체보기] - 유투브 쇼츠 자동화 프로그램 소개

🎬 AI 쇼츠 자동화 제작 프로그램 사용 설명서

최신버전 다운로드는 이글의 가장 밑에 있습니다. 

본 프로그램은 복잡한 영상 편집 기술 없이도 AI를 활용하여 고퀄리티 유튜브 쇼츠(Shorts) 영상을 자동으로 제작해주는 올인원 솔루션입니다.

업데이트를 위해 dysy0628@gmail.com으로 고객 확인 메일 주시면 향후 업데이트시 메일로 업데이트 파일 전송해 드립니다. (체험판 원하시는분들도 메일주시면 체험 인증키 드립니다.)

인증키는 공유하지 말아주세요. 접속 로그 확인하여 다수의 컴퓨터에서 로그인할 경우 정지 당할수 있습니다.

API 비용은 적당히 사용한다면 큰 비용은 아니며 쓴만큼 청구됩니다.

예를 들어 사진의 경우 장당 ultra의 경우 0.06 달러 표준은 0.04달러 fast 모델은 0.02달러 수준입니다. 

제미나이의 경우 초기 지원 크레딧이 40만원 가량 지급되기 때문에 초기 세팅에는 부담이 없을 것입니다.

📑 목차

시작하기 전 준비사항 (필수)
필수 폴더 확인
API 키 발급 및 등록 방법
프로그램 실행 및 기본 설정
메뉴별 사용 방법

1. 🛠️ 시작하기 전 준비사항 (필수)

프로그램을 설치하시고 프로그램을 실행하고 인증키를 입력하세요.

중요!! 실행하실 때 꼭 마우스 오른쪽 클릭하시고 관리자권한으로 실행으로 실행하셔야 합니다. 

생성된 이미지, 오디오 및 영상은  Shorts_output 폴더에 저장됩니다.  
🔑 API 키 발급 및 등록
이 프로그램은 AI 기능에 따라 API 키가 필요하며 기능별 필요 API는 아래와 같습니다. 

필요없는 API 키는 아무키나 입력하셔도 됩니다.  

제미나이와 OPEN AI 의 비용은 사용한 만큼 나오며 

일레븐랩스와 레오나르도는 구독제이기 때문에 제미나이와 OPEN AI 키만 발급받아 사용하는것을 추천합니다.

특히나 제미나이는 첫 API 사용 등록시 40만원가량 크레딧을 주기때문에 꼭 써보세요

기능별 필요 API 키 

  - 대본 작성 : 제미나이 API 필요

 - 이미지 생성 : 제미나이, OPEN AI, 레오나르도 중 선택가능

 - 대본 TTS : OPEN AI, 일레븐 랩스 중 선택가능

 - 효과음 생성 : 일레븐랩스

 - 자동 자막 및 하이라이트 추출 : OPEN AI

구글 제미나이 (Google Gemini) 키 발급

용도: 대본 작성, 이미지 분석, 번역 등 텍스트/이미지 처리
사이트 접속: Google AI Studio 에 접속합니다.
로그인: 구글 계정으로 로그인합니다.
키 발급 메뉴: 화면 왼쪽 상단(또는 왼쪽 메뉴)에 있는 [Get API key] 버튼을 클릭합니다.
키 생성:
[Create API key] 버튼을 누릅니다.
나오는 메뉴 중 **'Create API key in new project'**를 선택합니다.
복사하기: 잠시 후 생성된 긴 영어+숫자 코드가 나옵니다. 옆에 있는 복사(Copy) 아이콘을 눌러 복사한 뒤, 프로그램의 복사하기: 잠시 후 생성된 긴 영어+숫자 코드가 나옵니다. 옆에 있는 복사(Copy) 아이콘을 눌러 복사한 뒤, 프로그램의 Google API Key 칸에 붙여넣으세요.

구글 콘솔 https://console.cloud.google.com/ 에 접속하셔서 결제 수단까지 등록하셔야 잘작동됩니다. 

일레븐랩스 (ElevenLabs) 키 발급

용도: 텍스트를 자연스러운 사람 목소리로 변환 (TTS)
사이트 접속: ElevenLabs 에 접속하여 로그인합니다. (회원가입 필요)

https://elevenlabs.io/app/developers/api-keys 에 접속하셔서 API키를 만들고

(API 키설정에서 모든 항목 access 로 하셔야 합니다.)

복사해서 일레븐랩스 API key 칸에 붙여 넣으세요.

참고로 API 키를 사용하기 위해서는 월정액 가입하셔야 합니다 (5달러 부터 가능)

레오나르도 AI (Leonardo.ai) 키 발급

용도: 고퀄리티 AI 이미지 생성
사이트 접속: Leonardo.ai 에 접속하여 로그인(Launch App)합니다.
설정 메뉴: 메인 화면 왼쪽 사이드바 맨 아래에 있는 **톱니바퀴 아이콘(Settings)**을 클릭합니다.
API 메뉴: 설정 메뉴 리스트에서 **[API Access]**를 찾아 클릭합니다. (보통 메뉴 하단부에 있습니다.)
키 생성:
[Create New Key] 버튼을 클릭합니다.
키의 이름(예: MyProgram)을 아무거나 입력하고 **[Generate Key]**를 누릅니다.
복사하기: 생성된 키는 단 한 번만 보여줍니다. 바로 복사 버튼을 눌러 프로그램의 Leonardo API Key 칸에 붙여넣으세요.

오픈AI (OpenAI) 키 발급

용도: 롱폼 영상 분석 (Whisper), 고지능 대본 작성
사이트 접속: OpenAI Platform 에 접속하여 로그인합니다.

https://platform.openai.com/api-keys

결제 카드 등록 (필수):
API를 사용하려면 해외 결제 가능한 카드가 등록되어 있어야 합니다. (초보자가 가장 많이 실수하는 부분입니다!)
왼쪽 톱니바퀴(Settings) -> [Billing] -> **[Payment methods]**에서 카드를 등록하고, 최소 금액(예: $5)을 충전(Add credit balance)해야 작동합니다.
키 발급 메뉴: 화면 왼쪽 상단 메뉴바에서 [Dashboard] 옆의 [API Keys] 메뉴를 클릭합니다. (또는 'Your Profile' -> 'User API keys')
키 생성:
[+ Create new secret key] 버튼을 클릭합니다.
이름을 입력(선택사항)하고 **[Create secret key]**를 누릅니다.
복사하기: sk-로 시작하는 긴 코드가 나옵니다. 창을 닫으면 다시는 볼 수 없으므로 즉시 복사하여 프로그램의 OpenAI API Key 칸에 붙여넣으세요.

💡 팁: 키가 작동하지 않나요?
공백 확인: 키를 붙여넣을 때 앞뒤에 빈칸(스페이스바)이 들어갔는지 확인해 보세요.
결제 확인: 특히 OpenAI와 ElevenLabs는 무료 크레딧을 다 쓰면 작동하지 않습니다. 카드 등록 여부나 남은 크레딧을 사이트에서 확인해 주세요.

2. 🚀 프로그램 실행 및 키 등록

프로그램 실행:
키 등록:
프로그램 첫 화면(쇼츠 공장 탭)에 있는 [🔑 API 키 설정/변경] 버튼을 누르세요.
위에서 발급받은 3가지 키를 각각 해당 칸에 붙여넣기 합니다.
**[💾 저장 및 적용]**을 누르면 준비 완료!

3. 📖 메뉴별 사용 방법 (모드별 설명서)

🏭 1. 쇼츠 공장

"주제만 입력하면 기획부터 영상까지 한 번에!"

사용법:
옵션 설정: 목소리, 영상 속도, 이미지 스타일을 선택합니다.
주제 입력: '주제 목록' 칸에 만들고 싶은 주제(예: "우주가 무서운 이유")를 입력하고 [추가]를 누릅니다. (엑셀에서 복사 붙여넣기도 가능)
대본 추출: [⚡ 전체 대본 일괄 추출] 버튼을 누르면 AI가 자동으로 대본을 짭니다.
검토: 우측 목록에 대본이 생성되면 더블클릭하여 내용을 수정할 수 있습니다.
제작: 원하는 항목을 체크(V)하고 **[🚀 체크된 항목 일괄 제작 시작]**을 누르면 수십개의 영상도 순차적으로 제작합니다.

📝 2. 썰 영상

"인터넷 썰, 괴담, 사연 읽어주는 영상 제작"

특징: 제목이 상단에 고정되고, 관련 이미지가 중앙에, 자막이 하단에 배치됩니다.

사용법:
기본 설정: 배경 이미지와 배경음악(BGM) 파일을 선택합니다.
원문 입력: 직접 글을 쓰거나 [🤖 AI 썰 창작] 버튼을 눌러 랜덤한 이야기를 만듭니다. (중요 : 장면은 줄바꿈(엔터)로 구분되게 하였습니다.)
분석: **[⚡ 분석 및 나누기]**를 누르면 문단별로 장면이 나뉩니다.
편집: 각 장면마다 [🎲 AI 생성] 으로 상황에 맞는 이미지를 그리거나, 소장하고 있는 사진/영상을 넣습니다.
렌더링: [🎬 렌더링 시작]을 누르면 선택한 목소리로 읽어주는 고퀄리티 썰 영상이 뚝딱 만들어집니다.

🏆 3. 영상 순위

"TOP 10, 순위 소개 영상 제작"

특징: 영상들이 순차적으로 재생되며, 좌측에 누적된 순위 자막이 표시됩니다.

사용법:
제목 설정: '메인 제목' (예: 한국인이 좋아하는 음식 TOP 3)을 입력합니다.
항목 추가: [+ 항목 추가] 버튼으로 순위 개수를 늘립니다.
영상 소스: 유튜브/인스타 URL을 넣어 다운로드하거나, 내 컴퓨터의 영상을 선택합니다.
소제목: 각 순위에 들어갈 자막(예: 1위 김치찌개)을 입력합니다.
제작: **[🎬 랭킹 영상 제작]**을 누르면 3위 → 2위 → 1위 순서로 영상이 합쳐집니다.

📰 4. 뉴스 쇼츠

"실시간 뉴스를 쇼츠로 요약"

특징: 구글 뉴스를 실시간으로 가져와서 AI가 3줄 요약 후 영상을 만듭니다.

사용법:
뉴스 갱신: [🔄 주요 뉴스 갱신] 을 눌러 최신 기사를 불러옵니다.
선택: 마음에 드는 기사를 선택하고 [⚡ 대본 편성하기 를 누릅니다.
자동화: AI가 기사 내용을 분석해 대본과 어울리는 AI 그림 프롬프트를 작성합니다.
이미지 생성: 각 장면의 [🎲 AI 생성] 버튼을 누르면 뉴스 내용에 맞는 이미지가 그려집니다. 소장하고 있는 사진 영상이나 유투브 주소를 입력하면 자동으로 편집되어 삽입할수도 있습니다.
렌더링: [🎬 렌더링 시작] 을 누르면 뉴스 쇼츠 영상 완성!

🎞️  5. 롱폼 쇼츠 변환

"긴 영상을 AI가 분석해 하이라이트만 쏙!"

특징: AI가 영상의 오디오를 분석하여 가장 재미있는 하이라이트 구간을 추천하고, 무음 구간 자동 편집 및 자동 자막 생성 기능까지 제공하여 영상을 만들 수 있습니다.

사용법:
소스 분석: 유튜브 URL을 입력하거나 파일을 선택한 뒤 [🔍 분석 시작] 을 누르면 AI가 영상을 분석해 후보를 추천합니다.
후보 확인: 리스트에 뜬 하이라이트 후보를 더블클릭하면 해당 구간의 시간, 추천 이유, 대본(스크립트)을 자세히 볼 수 있습니다.
영상 추출: 마음에 드는 구간을 선택하고 [⚡ 영상 추출]을 누릅니다. 팝업창에서 [🎞️ 원본 그대로]와 [✂️ 무음 자동 제거] 중 원하는 방식을 선택하세요.
  편집 배치: 추출된 영상이 중앙 보관함에 뜨면 [편집기로 ➡️] 버튼을 눌러 우측 스토리보드로 보냅니다. (필요 시 AI 이미지 장면을 추가할 수도 있습니다.)
렌더링: 제목과 디자인(폰트, 색상)을 설정하고 [🎬 최종 렌더링]을 누르면, AI가 음성을 인식해 자동 자막까지 입혀서 완성합니다."

-------------------------- 패치내역 26년 1월 2일  --------------------------

  - 폰트 3종 추가
  - 보이스 4명 추가 (남성 3명, 여성 1명)

썰영상
  - 장면간 TTS 음성 간격 감소 (0.6초 → 0.15초)
  - 이미지 장면 확대시 액자형태로 변경 (이미지 크기 고정)
  - 제목 글자 기존 80에서 90으로 확대 (8자 이하시 적용)

뉴스탭
  - 뉴스 url 입력하여 대본생성 기능 추가
  - 이미지 장면 확대시 액자형태로 변경 (이미지 크기 고정)
  - 제목 글자 기존 80에서 90으로 확대 (8자 이하시 적용)

롱폼 쇼츠 변환 탭
  - 하이라이트 선별할 시간 설정 가능 (약 20초, 약 40초, 약 60초, 약 80초)
  - 하이라이트 추출 구간 세부조정 가능 : 영상 추출시 시작 및 종료 구간 수정 기능 추가

----------------------------------------------------------------------------------------

-------------------------- 패치내역 26년 1월 7일  --------------------------

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-------------------------- 패치내역 26년 1월 20일  --------------------------

- 이미지 생성 모델 추가 선택가능 : 제미나이, OpenAI 모델, 레오나르도 모델 선택가능

- 음성 TTS 모델 추가 선택 : OPEN AI 모델 추가 선택가능 (영어명 보이스 이며 비용이 매우 저렴함)

- 음성 TTS 미리 듣기 버튼 추가 : 이제 음성 TTS 보이스를 미리 들을수 있습니다. 

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-------------------------- 패치내역 26년 1월 27일  -------------------------------

- 이미지 생성 모델에서 제미나이 3.0 버전 삭제 (지원중단)

- 뉴스탭에 이미지 모델 선택 가능 추가

- 쇼츠 롱폼 전환 탭에서 자동자막 수정 기능 추가 : 자동자동 생성 버튼 클릭하여 불러온 후 수정가능

-------------------------- 26년 2월 2일  패치 --------------------------

다운로드 링크 (아래링크에서 인스톨러를 다운하세요)

https://drive.google.com/file/d/1AnQ35ZA6MW8LyKgIV2eR5gQzdx2tGJXH/view?usp=sharing

Global Top 10 Rigid CCL 제조업체

동박적층판은 PCB의 주요 소재이다. 동박적층판 산업의 터미널 응용 분야에는 자동차 전자 장치, 통신 장비, 가전 제품, 서버, 항공 우주, 산업 제어 의료 등을 포함한 거의 모든 전자 제품이 포함됩니다.

2022년 세계 자동차 전장용 특수동박적층판(CCL) 시장 규모는 약 1억 위안으로, 2018년부터 2022년까지 연평균 성장률은 약 1%로 앞으로도 꾸준한 성장세를 유지할 것으로 예상된다. , 시장 규모는 2029년까지 1억 위안에 가까울 것이며 향후 6년간 CAGR이 증가할 것입니다.

1. Taiwan Union Technology Corporation (대만연합기술공사)
2. ITEQ Corporation (ITEQ 주식회사)
3. Elite Material (엘리트 소재)
4. Resonac corporation (주식회사 레조낙)
5. Doosan Corporation Electro-Materials ((주)두산전자)
6. Mitsubishi Gas Chemical (미쓰비시가스화학)
7. Rogers Corporation (로저스)
8. Shengyi Technology (성이 기술)
9. Nan Ya Plastics Corporation (난 야 플라스틱 공사)
10. Isola (이솔라)

Taiwan Union Technology Corporation (대만연합기술공사)

ITEQ Corporation (ITEQ 주식회사)

1997년에 설립된 ITEQ Corporation은 대만에 본사를 둔 PCB 용 동박적층판 재료 제조업체입니다 . 제품에는 자동차, HDI 솔루션, 통신, 무선 주파수 및 전자레인지, 가전제품 등에 사용되는 CCL&PP, 무흐름 PP, IMS 및 FCCL이 포함됩니다. IECQ QC 080000, UL, ISO/TS 16949, OHSAS 18001, ISO 14001 등을 포함한 인증을 통과했습니다.

Elite Material (엘리트 소재)

Resonac corporation (주식회사 레조낙)

Resonac Corporation은 새로 통합된 회사입니다. 2023년 1월 1일, Showa Denko KK와 Showa Denko Materials(구 Hitachi Chemical)가 합병하여 두 개의 새로운 회사, 즉 지주 회사인 "Resonac Holdings Corporation"과 제조 회사인 "Resonac Corporation"으로 변모했습니다.

Doosan Corporation Electro-Materials ((주)두산전자)

Mitsubishi Gas Chemical (미쓰비시가스화학)

Rogers Corporation (로저스)

Shengyi Technology (성이 기술)

Nan Ya Plastics Corporation (난 야 플라스틱 공사)

Isola (이솔라)

저유전율 (Low Dk), 저유전손실(Low Df) CCL or PCB 재료 가이드

 PCB 재료 옵션 및 레이어 구성에 대해 알아보는 데 시간을 투자했다면 아마도 시장에서 사용할 수 있는 다양한 재료를 보았을 것입니다. 재료 회사는 전자 산업의 다양한 응용 분야를 대상으로 다양한 Dk 값, Tg 값, 직조 스타일, CTI 값 및 기계적 특성을 갖춘 적층판을 생산합니다.

저손실 동작으로 많은 주목을 받는 재료 세트 중 하나가 바로 low-Dk PCB 재료입니다. 이러한 재료는 저손실 재료 옵션으로 고속 PCB 설계에 권장되는 경우가 많습니다. 그러나 모든 시스템에 이러한 재료가 필요한 것은 아니며 PTFE 기반 저밀도 재료의 신뢰성이 훨씬 더 바람직한 다른 시스템도 있습니다. 

일반적인 PCB 소재

 일반적으로 PCB 스택업에 사용할 수 있는 저유전 특성 재료에는 크게 4가지 종류가 있습니다. 이러한 재료는 Dk가 더 높은(~4.2 ~ ~4.8 범위) 표준 FR4 등급 재료보다 유전손실이 더 낮은 경향이 있습니다 . 이것이 고속 PCB에 사용하도록 권장되는 이유 중 하나이지만 이 권장 사항은 올바른 맥락 없이 제공되는 경우가 많습니다. 아래에서는 low-Dk 재료를 사용하는 일반적인 경우에 대해 설명하겠습니다. 지금은 다음 각 재질 옵션을 살펴보겠습니다.

료 유형

저손실 FR4

 이러한 재료는 주요 재료 특성 및 구성(유리 직조/수지 함량, Tg 값, 기계적 특성) 측면에서 대부분의 면에서 다른 FR4 라미네이트와 비교할 수 있는 엔지니어링 에폭시-수지 복합 재료입니다. 이러한 재료의 가장 인기 있는 공급업체 중 두 곳은 Isola와 ITEQ이지만 비슷한 라미네이트를 생산하는 다른 공급업체도 있습니다. 이 재료는 다른 FR4 등급 라미네이트가 사용되는 것처럼 PCB 스택업에 사용됩니다. 재료는 프리프레그 및 코어 옵션으로 제공되며 고려해야 할 주요 하이브리드 구성 문제는 없습니다. 

• Dk 값: ~3.7
• 손실 탄젠트: 0.005-0.01
• Tg 값: 낮음(~130°C) 및 높음(~180°C) 옵션 사용 가능
• 두께 값: 최저 2mil
• 구리 옵션:  일반적으로 ED 또는 RA 구리

 이러한 라미네이트의 유리 직조 스타일은 개방형(106) 직조부터 고도로 폐쇄된(2116) 직조 및 기계식 스프레드 유리까지 매우 다양할 수 있습니다. 고속 애플리케이션의 경우 이러한 라미네이트는 대부분의 고속 프로토콜(DDR3+, PCIe, 기가비트 이더넷, MIPI 표준 등)과 함께 사용할 수 있으므로 바람직합니다.

PTFE 라미네이트

 모든 설계자에게 친숙한 일반적인 저유전특성 소재는 PTFE입니다. 이러한 재료는 세라믹 필러와 혼합된 경화제와 PTFE를 사용하여 유전 상수, 손실 탄젠트 및 Tg를 특정 값으로 설계합니다. PTFE는 소재 중 유전특성이 가장 우수하지만 내열 및 CTE등의 특성을 요구되는 수치까지 충족할 수 없어 세라믹 소재와 혼합되어 사용되고 상당히 많은 세라믹이 포함되기 때문에 세라믹의 유전율 특성을 어느정도 포함하고 있습니다. 충진 소재에 따라 낮은 Dk의 소재부터 매우 높은 Dk의 소재까지 제조됩니다. 유전율은 다양하지만 손실값은 우수하며  FR4보다 총 손실이 낮습니다.

• Dk 값:  3~10
• 손실 탄젠트:  0.0013-0.004
• Tg 값: 매우 높지만(~280°C) 재료 구성에 따라 다릅니다.
• 두께 값: 5mil 미만의 일부 옵션
• 구리 옵션: ED, RA, 처리 또는 로우 프로파일 구리

 이러한 재료에 대해 가장 자주 인용되는 응용 분야는 GHz 범위에서 잘 작동하는 RF 시스템입니다. 모든 RF 보드에 Rogers를(PTFE라미네이트 제조 회사중 선도 적인 업체로 가격은 상대적으로 비싼편이다.) 사용할 필요는 없습니다. 약 5GHz(WiFi 주파수 범위) 미만인 경우 FR4 보드의 유전체 및 구리 손실은 보드가 매우 커지지 않는 한 의미가 없을 정도로 너무 작습니다. 이러한 유형의 결과는 Rogers사의 유전 손실 데이터에서 명확하게 볼 수 있습니다.

낮은 Dk를 제공하는 일부 PTFE 기반 PCB 재료는 강화되지 않은 라미네이트로 제공될 수 있습니다. 즉, 유리 섬유 직조 강화재가 없음을 의미합니다. 예를 들어 Rogers 3003은 매우 매끄러운 구리를 사용한 매우 낮은 손실 탄젠트 적층의 한 예이며 유리 강화 없이 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 섬유 직조 효과가 제거되지만 라미네이트가 얇을수록 재료 작업이 더 어려워집니다.

LCP, 액정 폴리머

 이 저Dk, 저손실 재료는 Ultra-HDI 선폭/간격 범위에서 작동하는 고급 플렉스 PCB에 사용되는 것으로 가장 잘 알려져 있습니다. 이러한 재료는 변형된 폴리이미드와 함께 사용되어 다층 회로를 형성할 수 있으며 스마트폰에 자주 사용됩니다. 다른 응용 분야에는 항공우주 시스템과 같이 장치 오류를 방지하기 위해 커넥터를 제거해야 하는 고신뢰성 시스템이 포함됩니다. LCP는 낮은 수분흡수 특성과 높은 내열 특성으로 인해 저유전 소재로 주목을 받았지만 필름형태인 LCP소재를 PCB형태로 제조할 때 매우 높은 공정 난이도로 인해 양산 적용이 어려웠던 소재였습니다. 무라타는 이 어려운 공정을 자체적으로 해결하여 제조 하였고 퀄컴은 이소재를 활용하여 5G용 안테나를 제작하여 애플 아이폰에 적용하였습니다.

기본적으로 CCL 공정은 필름을 제조하는 업체와 동박을 라미네이팅하여 CCL을 제작하는 업체, 그리고 적층하여 PCB를 제조하는 업체로 분업화가 되어있습니다. 때문에 새로운 소재를 새로운 방식으로 적용하는데는 큰 어려움이 있습니다.무라타 제작소는 분업화된 공정들을 통합하여 진행하였기 때문에 개발을 성공할수 있었을것으로 개인적으로는 사료됩니다. 

• Dk 값: ~3.1
• 손실 탄젠트:  ~0.002
• Tg 값:  높음(~250°C)
• 두께 값: 넓은 범위
• 구리 옵션: 로우 프로파일/ED, 일반적으로 낮은 구리 중량

폴리이미드 및 접착 필름

 이 두 가지 재료 세트는 플렉스 또는 리지드 플렉스 어셈블리에 사용됩니다. 폴리이미드는 보드 기판으로 플렉스 및 리지드 플렉스 레이어 스택에 사용되는 표준 재료 세트입니다. 이러한 재료의 주요 재료 특성 중 일부는 다음과 같습니다.

• Dk 값: 2.8~3.5
• 손실 탄젠트: 0.003-0.01
• Tg 값: 매우 높음(>300°C)
• 두께 값: 넓은 범위
• 구리 옵션: RA

 기본 폴리이미드 소재는 이미 대부분의 FR4 라미네이트보다 약간 낮은 Dk 값을 제공하며, 폴리이미드의 일반적인 Dk 값은 약 3.4입니다. 폴리이미드는 다양한 종류와 제품명이 있으며, 재료 특성은 필름 구성에 따라 다릅니다. GHz 범위에서 작동하는 저Dk/저손실 폴리이미드에 대한 일부 보고가 있습니다. 

 폴리이미드 필름 자체의 유전특성은 PTFE만큼 아주우수하며 내열특성은 가장 뛰어납니다. 하지만 폴리이미드의 흡습특성으로 인해 유전특성이 열화되는 성질이 있습니다. (수분은 아주 소량함유되어도 유전특성을 크게 저하시킵니다.) 실제로 건조된 폴리이미드나 건조하면서 측정되는 폴리이미드의 유전특성은 매우 뛰어납니다. 

 저유전 폴리이미드 제품은 대부분 수분흡수율을 개선한 폴리이미드이며 듀폰, PI첨단소재, 넥스플렉스, 카네카등의 선도적인 폴리이미드 제조사들은 저흡습 폴리이미드 제품군을 확보한 상태입니다. 

 본딩 필름은 플렉스/리지드-플렉스 PCB 스택업에 사용하여 구리 신호 레이어 위에 낮은 Dk 영역을 제공할 수 있는 재료 중 하나입니다. 이 필름은 플렉스/리지드-플렉스 PCB 스택업에서 커버레이에 접착하는 데 사용되는 매우 얇은 커버레이 접착층입니다. 이러한 필름은 매우 낮은 Dk 값(3 미만)과 매우 낮은 손실 탄젠트를 가질 수 있지만 저손실 커버레이 접착제로서 플렉스 스택업에만 유용합니다. 스택업에 통합될 수 있는 한 다른 응용 분야에서도 이 재료를 사용할 수 있습니다. 일반적인 재료 두께는 ~1mil이므로 더 높은 레이어 수의 보드에만 유용합니다.

• Dk 값: ~2.5
• 손실 탄젠트: ~0.002
• Tg 값: 매우 높지만(~300°C) 재료 구성에 따라 다릅니다.
• 두께 값: ~1mil
• 구리 옵션: 해당 없음

Low-Dk PCB 재료에 중점을 두는 이유

 많은 고속 PCB 설계 지침에서 "낮은 Dk 라미네이트"를 사용하도록 명시할 때 일반적으로 PTFE 라미네이트를 권장합니다. 나는 이 권장 사항에 대한 두 가지 이유를 발견했는데 둘 다 말도 안 됩니다.

1. 낮은 Dk가 낮은 손실과 동일하다는 잘못된 가정이 있습니다.
2. 낮은 Dk는 더 빠른 신호 전파와 동일하며, 이는 임피던스를 일치시키지 않거나 접지면을 사용하는 핑계로 사용됩니다.

포인트 #1의 가정은 명백히 잘못된 것입니다. 전자기파에 의해 발생하는 손실은 손실 탄젠트가 아닌 유전 상수의 허수부에 의해 전적으로 결정됩니다. 손실 탄젠트는 파동 속도와 파동 손실을 비교하는 총괄적 측정법일 뿐이며 전송선의 분산 회로 요소 값과 관련된 일부 수학적 계산을 단순화합니다. 이는 모두 주어진 양의 유전 손실에 대해 Dk가 낮은 재료가 Dk가 높은 재료보다 손실 탄젠트가 더 높다는 것을 의미합니다.

 이것은 물리학자들이 광학 수업 첫날 배우는 내용입니다. 어떤 이유로 마이크로파 엔지니어들은 메모를 받지 못했습니다.

포인트 #2의 가정은 고속 PCB 설계에 있어서도 무의미한 지침입니다. 고속 PCB를 설계하는 경우 전송선의 임계 길이 미만을 유지하려고 하면 트레이스 길이를 계산하는 데 훨씬 더 많은 시간을 소비하게 됩니다 . 또한 내가 여러 번 논의한 것처럼 "임계 길이"는 잘 정의되어 있지 않습니다. 따라서 Low-Dk 재료로 설계하든 High-Dk 재료로 설계하든 관계없이 인터페이스에 필요한 임피던스로 설계해야 합니다.

 좀 더 쉽게 요약하자면 유전율 Dk는 PCB의 치수등의 설계에 필요한 요소이고, 유전손실(손실 탄젠트) Df는 소재의 성능인 것입니다. 

Low-Dk 재료가 필요한 적용처는?

 고속 설계에 대한 지침에 대해 위에서 작성한 내용에도 불구하고 고속 PCB 설계를 포함하여 더 낮은 Dk 재료가 필요한 애플리케이션이 있습니다. 예를 들어, 다음 응용 분야에서는 일반적으로 low-Dk 재료를 사용합니다. 

고분자 (플라스틱)의 유전 특성 비교

고분자의 유전 특성은 주로 전기적 성질과 관련이 있으며, 이러한 성질은 고분자를 전자 기기의 부품, 예를 들어 절연체, 커패시터, 트랜지스터 등에 사용할 수 있게 합니다. 

고분자의 유전 특성

1. 유전 상수 (Dielectric Constant): 재료 내에서 전기장이 얼마나 잘 전파되는지를 나타내는 물리적인 수치입니다. 유전 상수가 높은 재료는 전기장을 더 잘 저장할 수 있습니다.
2. 유전 손실 (Dielectric Loss): 재료가 전기 에너지를 열로 변환하는 능력을 나타냅니다. 낮은 유전 손실을 가진 재료는 더 효율적인 절연체입니다.
3. 절연 파괴 강도 (Breakdown Strength): 재료가 절연체로서 기능을 유지할 수 있는 최대 전기장의 강도입니다. 높은 절연 파괴 강도를 가진 재료는 더 높은 전압에서도 안전하게 사용할 수 있습니다.
4. 탄성률 (Elastic Modulus): 재료가 외부 힘에 의해 변형될 때 저항하는 능력입니다. 이는 직접적인 유전 특성은 아니지만, 고분자 재료의 전체적인 성능에 영향을 줍니다.

고분자 유전 특성 비교

 아래 표는 몇 가지 고분자 재료의 유전 특성을 비교한 것입니다. 이 수치는 재료의 종류, 처리 방법, 주변 환경 (온도, 습도 등)에 따라 달라질 수 있습니다. 

 물이 포함될경우 유전상수가 증가하고 유전손실 (Df) 값이 매우 크게 증가합니다. 때문에 사실 고분자의 유전특성은 수분흡수율과도 매우 깊은 연관이 있습니다. 보편적으로 유전특성이 우수한 물질은 수분흡수율이 낮은 물질이라고도 볼수 있습니다. 

주요 플라스틱 및 엔지니어링 플라스틱의 내열 특성

플라스틱은 다양한 종류가 있으며, 각각 다른 내열 특성을 가집니다. 

1. 폴리에틸렌(PE): 낮은 밀도의 PE(LDPE)는 약 80°C, 높은 밀도의 PE(HDPE)는 약 120°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다.
2. 폴리프로필렌(PP): 약 130°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다. 내열성이 좋은 편이지만, 높은 온도에서는 연성이 감소할 수 있습니다.
3. 폴리염화비닐(PVC): 경질 PVC는 약 80°C, 연질 PVC는 약 60°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다. PVC는 열에 약한 편이므로, 고온에서 사용하기에는 적합하지 않습니다.
4. 폴리스티렌(PS): 일반적으로 약 70°C까지의 온도에 견딜 수 있습니다. 고온에서는 취약합니다.
5. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE, 테플론): 매우 높은 내열성을 가지고 있으며, 약 260°C까지 견딜 수 있습니다. 화학적 안정성도 매우 높습니다.
6. 폴리에테르이미드(PEI): 약 210°C까지의 온도에 견딜 수 있으며, 엔지니어링 플라스틱 중에서도 뛰어난 내열성을 보입니다.
7. 폴리아미드(PA, 나일론): 종류에 따라 다르지만, 일반적으로 약 100°C에서 160°C 사이의 온도에 견딜 수 있습니다. 장기 사용시에는 온도가 낮아도 영향을 받을 수 있습니다.
8. 폴리카보네이트(PC): 약 145°C까지의 온도에 견딜 수 있으며, 투명성과 함께 우수한 내열성을 제공합니다.
9. 폴리에테르에테르케톤(PEEK): 약 250°C까지의 높은 온도에 견딜 수 있으며, 매우 뛰어난 기계적 강도와 화학적 안정성을 가집니다.
10. 폴리이미드(PI) : 엔지니어링 플라스틱 중 하나로, 특히 높은 온도에서의 우수한 기계적 성질, 전기적 성질, 화학적 안정성으로 잘 알려져 있습니다. PI는 대략적으로 250°C에서 300°C 사이의 온도에서 사용할 수 있으며, 특정 종류에 따라 이 범위가 더 높을 수도 있습니다.

내열 온도 범위 (°C)

이 표는 각 플라스틱의 일반적인 내열 온도 범위를 보여줍니다. 실제 응용에서는 다른 요소들도 고려해야 하며, 특정 플라스틱의 세부 사항은 제조업체의 데이터 시트를 참조하는 것이 좋습니다.

2024.02.25 - [고분자(Polyimer)] - 범용고분자, 범용플라스틱의 주요 특성 비교

2023.02.21 - [고분자(Polyimer)] - 주요 고분자 20 종류의 기계적, 열적 특성 비교

젖병등의 아기용품에 쓰이는 대표적 플라스틱

아기용품은 엄마들이 열을 이용해 소독을 하기 때문에 내열성이 높은 플라스틱을 주로 사용합니다. 각각의 플라스틱마다 내열특성이 다릅니다. 하지만 단순히 내열온도가 높다고 미세플라스틱이 발생하지 않는것은 아닙니다. 하지만 내열온도가 낮을수록 미세플라스틱의 발생가능성이 높은것을 사실입니다. 

내열 플라스틱 :

1. PPSU (Polyphenylsulfone): 앞서 설명했듯이 매우 높은 내열성을 가지며, 반복적인 살균과 고온에서의 사용에 적합합니다.
2. PES (Polyethersulfone): 또한 매우 높은 내열성을 지니며, PPSU와 유사한 특성을 가지고 있습니다.
3. Tritan: 이는 Eastman Chemical Company에 의해 개발된 새로운 유형의 플라스틱으로, BPA가 없으며 높은 내열성과 내화학성을 가집니다. Tritan은 또한 내충격성이 뛰어나고, 투명도가 높아 젖병뿐만 아니라 다양한 식품 용기와 제품에 사용됩니다.
4. PP (Polypropylene): 비록 PPSU나 PES만큼의 극단적인 고온에는 견디지 못하지만, PP는 여전히 상당히 높은 내열성을 가지고 있으며, 대부분의 살균 방법에 적합합니다.
5. Silicone: 실리콘은 플라스틱은 아니지만, 고온에 매우 잘 견디고 유연성이 있어 젖병의 젖꼭지나 아기용품에 자주 사용됩니다. 내열성이 매우 높아서 살균 및 고온에서 사용하기에 안전합니다.
6. 폴리카보네이트(PC): 과거에는 젖병 등에 많이 사용되었지만, 비스페놀 A(BPA)의 우려로 인해 현재는 사용이 감소하고 있습니다. 대신 BPA가 없는 안전한 대체제가 사용됩니다.

젖병 사용 기한 및 열탕 소독 주기:

• 사용 기한: 젖병 자체에 명확한 '사용 기한'이 정해져 있는 것은 아니지만, 소재의 상태에 따라 교체하는 것이 좋습니다. 플라스틱 젖병의 경우, 긁힘, 흐림, 변색 또는 손상이 있을 때 교체해야 합니다. 실리콘 또는 유리 젖병은 보통 더 오래 사용할 수 있지만, 마찬가지로 손상이나 변형이 있을 경우 교체가 필요합니다. 또한 내열 온도 및 내UV특성이 좋더라도 열탕이나 UV소독을 자주할 수록 플라스틱은 노화 되어 미세플라스틱이 더 쉽게 나올수 있으니 6개월이내에 교체하는 것을 추천하며 적어도 1년이내에 교환해주세요.

• 소독 주기: 새 젖병이나 젖꼭지는 첫 사용 전에 열탕 소독을 해야 합니다. 이후에는 매일 사용 후에 깨끗이 씻고 주기적으로 (예를 들어, 일주일에 한 번) 열탕 소독을 하는 것이 좋습니다. 하지만, 소재에 따라 90℃이상의 고온에 지속적으로 노출되면 손상될 수 있으므로 제품의 지침을 확인해야 합니다. 추가적으로 UV나 열탕은 흔히 알려진 5분이상으로 하게되면 내열플라스틱이라 할지라도 플라스틱이 아주 조금씩 노화되고 데미지를 입게 됩니다. 이런 플라스틱은 미세플라스틱이 더 발생하기 쉽게됩니다. 때문에 열탕 및 UV살균은 1분이내로 늦어도 2분이내로 소독하는 것을 추천드리며 열탕 및 UV를 최대한 짧게 하는것이 미세플라스틱 발생을 억제하는 방법입니다. 

• 일상적인 세척: 매 사용 후에는 젖병과 젖꼭지를 따뜻한 비눗물로 철저히 세척하고, 모든 잔여물이 제거되도록 해야 합니다. 또한 정기적으로 젖병 브러시로 내부를 청소하여 우유 잔여물이 남지 않도록 해야 합니다.

젖병을 사용할 때는 항상 아기의 건강과 안전을 최우선으로 고려해야 합니다.

2024.02.22 - [고분자(Polyimer)] - 스티로폼으로 유명한 폴리스티렌 (폴리스타이렌)

파이프의 대명사 PVC(폴리염화비닐) 

PVC는 폴리염화비닐(Polyvinyl Chloride)의 약자로, 가장 널리 사용되는 합성 플라스틱 중 하나입니다. 주로 건축 자재, 가정용품, 포장재, 전선 코팅 등 다양한 용도로 활용됩니다.

 

종류

 

PVC, 즉 폴리염화비닐은 그 용도와 특성에 따라 여러 가지로 분류될 수 있습니다. 주로 PVC는 경질 PVC와 연질 PVC로 나뉘며, 이외에도 특수한 용도나 특성을 가진 PVC가 있습니다. 이러한 분류는 PVC의 가소제 함량, 가공 방법, 사용 목적 등에 따라 달라집니다.

경질 PVC (Rigid PVC)

경질 PVC는 가소제가 추가되지 않은 PVC로, 강도가 높고 형태가 안정적입니다. 이로 인해 경질 PVC는 다음과 같은 특징을 가집니다:

• 높은 강도와 강성: 경질 PVC는 높은 기계적 강도와 강성을 자랑하며, 충격에 강합니다.
• 내화학성: 다양한 화학 물질에 대한 저항력이 뛰어나 산업 공정이나 건축 자재로 많이 사용됩니다.
• 열 안정성: 일정 온도까지는 형태가 변하지 않아 건축 자재로서의 용도가 많습니다.

경질 PVC의 주요 용도로는 건축 자재(창문 프레임, 파이프, 도어 등), 산업용 파이프 및 피팅, 그리고 다양한 포장 재료 등이 있습니다.

연질 PVC (Flexible PVC)

연질 PVC는 가소제를 첨가하여 만든 PVC로, 유연성이 뛰어나고 다루기 쉽습니다. 이러한 특징 때문에 연질 PVC는 다음과 같은 특성을 보입니다:

• 고유연성: 가소제의 첨가로 인해 매우 유연하며, 저온에서도 경직성이 낮습니다.
• 가공성: 열을 가해 쉽게 형태를 변경할 수 있어, 다양한 제품의 제조가 가능합니다.
• 내구성: 외부 환경 변화에 대한 저항력이 좋아 장기간 사용이 가능합니다.

연질 PVC는 주로 전선 및 케이블의 절연재, 바닥재, 의료기기, 자동차 내부 장식재, 가방이나 신발 등의 생활용품에 사용됩니다.

기타 PVC 종류

• 고충격 PVC (High-impact PVC): 충격 강화제를 첨가하여 경질 PVC보다 충격에 강한 특성을 가집니다. 안전 헬멧, 자동차 부품 등에 사용됩니다.
• 바이오 기반 PVC (Bio-based PVC): 재생 가능한 자원에서 추출한 원료를 사용하여 제조한 환경 친화적 PVC입니다.
• 투명 PVC (Transparent PVC): 투명도가 높아 포장재, 창문, 병 등에 사용됩니다.

각각의 PVC 종류는 그 특성에 따라 다양한 산업 분야에서 특정 용도로 활용되고 있습니다. 사용 목적에 맞는 적절한 PVC 종류를 선택하는 것이 중요합니다.

 

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주요 특성

 

1. 기계적 강도

• 인장 강도: PVC의 인장 강도는 일반적으로 40~60 MPa(메가파스칼) 범위에 있습니다. 이는 PVC가 적당한 수준의 하중을 견딜 수 있음을 의미합니다.
• 탄성 계수 (E-modulus): 경질 PVC의 탄성 계수는 약 3000~4000 MPa 정도로, 이는 물질이 변형에 저항하는 정도를 나타냅니다.

2. 열적 특성

• 융점: PVC의 융점은 대략 160°C에서 210°C 사이입니다. 이는 PVC가 일정 온도 이상에서는 형태가 변형되기 시작함을 의미합니다.
• 열 변형 온도 (Heat Distortion Temperature, HDT): 경질 PVC의 경우 대략 80°C에서 85°C 사이이며, 이는 제품이 열에 의해 변형되기 시작하는 온도입니다.

3. 화학적 저항성

PVC는 많은 화학 물질에 대해 우수한 저항성을 보입니다. 특히, 산, 알칼리, 알코올 및 기타 많은 비유기 화합물에 대한 저항력이 뛰어납니다. 이러한 특성은 PVC를 파이프라인 및 화학 용기 재료로 적합하게 만듭니다.

4. 내구성 및 안정성

PVC는 우수한 내구성을 가지고 있으며, 일반적인 환경 조건 하에서는 부패하거나 썩지 않습니다. 또한, 자외선에 대한 저항력이 좋아 야외 사용이 가능합니다.

5. 가공성

PVC는 가열하면 유연해지고 쉽게 성형될 수 있어, 다양한 형태와 제품으로 가공이 가능합니다. 연질 PVC는 특히 더 유연하며, 다양한 제품에 적용될 수 있습니다.

6. 밀도

PVC의 밀도는 대략 1.3에서 1.45 g/cm³ 범위에 있습니다. 이는 PVC가 비교적 가벼운 소재임을 의미합니다.

7. 가소성

연질 PVC의 경우, 가소제의 첨가로 인해 유연성이 높아집니다. 가소제의 양에 따라 PVC의 유연성을 조절할 수 있으며, 이는 제품의 사용 목적에 맞추어 조정됩니다.

8. 방음성

PVC는 특히 경질 형태에서 우수한 방음 성질을 보여, 창문 프레임이나 파이프 등에 사용될 때 소음 감소에 효과적입니다.

이러한 특성들은 PVC가 건축 자재, 의료 기기, 자동차 부품, 포장 재료 등 다양한 분야에서 널리 사용되는 이유를 설명해 줍니다. 각각의 특성은 PVC를 특정 용도에 맞게 조정하고 최적화하는 데 기여합니다.

 

특성	수치 범위	설명
인장 강도	40~60 MPa	PVC가 견딜 수 있는 최대 하중
탄성 계수	3000~4000 MPa	물질이 변형에 저항하는 정도
융점	160~210°C	PVC가 녹기 시작하는 온도
열 변형 온도	80~85°C	제품이 열에 의해 변형되기 시작하는 온도
밀도	1.3~1.45 g/cm³	단위 부피당 질량
화학적 저항성	높음	산, 알칼리, 알코올 및 다른 비유기 화합물에 대한 저항력
내구성 및 안정성	높음	환경 조건 하에서의 변형이나 부패 저항성
가공성	우수	열과 압력에 의한 형태 변형 용이성
방음성	우수	소음 감소 효과

 

역사

 

PVC는 1872년 독일의 화학자 바우만에 의해 처음 발견되었습니다. 하지만 실제 적용은 1926년 미국의 화학 회사 BF Goodrich에 의해 개발되기 시작했습니다.

 

응용 분야

 

PVC는 다음과 같은 다양한 분야에서 응용됩니다:

• 건축 자재: 창문, 문, 파이프 등
• 가정 용품: 장난감, 가방, 신발 등
• 의료 기기: 혈액 가방, 수액 튜브 등
• 자동차 부품: 대시보드, 좌석 커버 등

 

개발 동향

 

최근 PVC는 환경 친화적인 소재로 개발하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있습니다. 생분해성 PVC 또는 재활용이 용이한 PVC 개발이 주요한 연구 주제 중 하나입니다.

 

시장

 

PVC는 세계적으로 광범위하게 사용되며, 그 수요는 계속해서 증가하고 있습니다. 특히 건축 및 포장 산업에서의 수요가 높습니다.

 

범용고분자, 범용플라스틱의 주요 특성 비교

범용 고분자는 일상생활에서 널리 사용되는 다양한 종류의 합성 고분자를 말합니다. 이들은 다양한 산업 분야에서 사용되며, 각각 고유의 특성을 가지고 있습니다. 대표적인 범용 고분자로는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리스티렌(PS), 폴리염화비닐(PVC) 등이 있습니다. 이들 고분자는 가공성, 내구성, 저렴한 비용 등의 이유로 널리 사용됩니다.

주요 범용고분자

폴리에틸렌(PE)

• 구조와 특성: 폴리에틸렌은 에틸렌(에텐) 단위가 연결된 긴 사슬 형태의 구조를 가진 합성 고분자입니다. 그것은 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)과 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)의 두 가지 주요 형태로 나뉩니다. HDPE는 높은 강도와 경도를 가지며, LDPE는 유연성이 높고 가공이 용이합니다.
• 용도: 포장재, 용기, 파이프, 절연재 등에 사용됩니다.

폴리프로필렌(PP)

• 구조와 특성: 폴리프로필렌은 프로필렌 단위가 연결된 구조를 가지며, 강도와 열 저항성이 높은 특성을 가집니다. 그것은 경량이며, 화학 물질에 대한 저항성이 좋습니다.
• 용도: 자동차 부품, 식품 포장, 섬유, 의료 기기 등에 널리 사용됩니다.

폴리스티렌(PS)

• 구조와 특성: 폴리스티렌은 스티렌 단위가 연결된 구조를 가지고 있으며, 우수한 투명성과 강도를 가집니다. 그러나 충격에 대한 저항성은 상대적으로 낮은 편입니다.
• 용도: 일회용 식기, CD 케이스, 보틀, 단열재 등에 사용됩니다.

폴리염화비닐(PVC)

• 구조와 특성: 폴리염화비닐은 염화비닐 단위가 연결된 구조를 가지며, 우수한 화학적 안정성과 강도, 내구성을 가집니다. 그것은 유연한 PVC와 경질 PVC의 두 가지 형태로 제공될 수 있으며, 이는 가소제의 첨가 여부에 따라 달라집니다.
• 용도: 배관, 창틀, 바닥재, 전선의 절연재 등에 사용됩니다.

각 범용 고분자는 그 고유의 특성 때문에 특정 용도에 매우 적합합니다. 예를 들어, PE는 방수성이 필요한 포장재에 사용되며, PP는 고온에서도 사용할 수 있는 식품 용기나 의료 기기에 적합합니다. PS는 투명성이 요구되는 제품에 주로 사용되고, PVC는 그 우수한 화학적 안정성 때문에 건축 자재와 같이 내구성이 중요한 응용 분야에 사용됩니다.

주요 특성 비교

1. 밀도(g/cm³): 물질의 단위 부피당 질량입니다. 고분자의 경우, 밀도는 그 구조와 충전제의 유무에 따라 다양합니다.
2. 인장 강도(MPa): 물질이 파단될 때까지 견딜 수 있는 최대 스트레스입니다. 이는 고분자의 기계적 강도를 나타냅니다.
3. 유리 전이 온도(°C): 고분자가 유리 상태에서 고무 상태로 전이되는 온도입니다. 이는 고분자의 열적 성질을 나타내며, 사용 온도 범위를 결정하는 중요한 지표입니다.
4. 용융 온도(°C): 고분자가 용융 상태로 전이되는 온도입니다. 이는 열가소성 고분자의 가공에 중요한 파라미터입니다.

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폴리스티렌의 세계로의 초대

폴리스티렌은 벤젠 고리와 에틸렌(에텐)으로 구성된 모노머 스티렌을 중합하여 만듭니다. 경질 플라스틱의 일종으로, 투명하고 단단하며, 가벼운 무게가 특징입니다. 일상에서는 일회용 컵, 포장재, 절연재 등 다양한 형태로 활용됩니다.

종류

폴리스티렌은 그 특성과 용도에 따라 여러 가지로 분류됩니다. 각각의 종류는 특정한 목적과 응용 분야에 맞춰 개발되었으며, 이를 통해 폴리스티렌의 다양한 활용 가능성을 볼 수 있습니다.

일반 폴리스티렌 (General Purpose Polystyrene, GPPS)

• 특징: 투명하고 단단하며, 광택이 있습니다. 또한 가공이 용이하고 저렴하여 많이 사용됩니다. 하지만 충격에 약하고 취약한 점이 단점입니다.
• 용도: 주로 투명한 제품에 사용되며, CD 케이스, 랩핑 필름, 가정용품, 사무용품 등에 활용됩니다.

고충격 폴리스티렌 (High Impact Polystyrene, HIPS)

• 특징: 일반 폴리스티렌에 비해 충격에 강한 특성을 가지고 있으며, 이는 부티디엔 고무와 같은 고무성분을 추가하여 얻어집니다. 이 과정에서 투명도는 감소하지만, 내구성과 가공성이 향상됩니다.
• 용도: 각종 가전제품의 외장재, 장난감, 가구 부속품, 용기 등 다양한 분야에서 사용됩니다.

발포 폴리스티렌 (Expanded Polystyrene, EPS)

• 특징: 가벼우면서도 우수한 단열성과 충격 흡수력을 가집니다. 이는 폴리스티렌에 발포제를 첨가하여 가스를 발생시키고, 이를 통해 발포 구조를 형성하기 때문입니다. 발포 폴리스티렌은 흰색이며, 수많은 작은 구슬 형태로 이루어져 있습니다.
• 용도: 포장재로서의 용도가 매우 크며, 특히 가전제품, 식품 등의 포장에 널리 사용됩니다. 또한 건축 자재로서의 단열재, 방음재로도 사용되며, 구명조끼와 같은 부력재로의 응용도 있습니다.

압출 폴리스티렌 폼 (Extruded Polystyrene Foam, XPS)

• 특징: EPS보다 더 단단하고, 더 우수한 단열성을 가지며, 수분 흡수율이 매우 낮습니다. 이는 압출 과정을 통해 제조되며, 이 과정에서 발포제와 폴리스티렌이 혼합되어 연속적인 폼 형태로 만들어집니다.
• 용도: 주로 건축 분야에서 단열재로 사용되며, 특히 바닥, 벽, 지붕 등의 단열에 적합합니다. 또한, 수분에 강하기 때문에 야외 사용에도 적합합니다.

이 외에도 폴리스티렌은 특수한 기능이나 특성을 갖춘 다양한 형태로 개발되고 있습니다. 각각의 종류는 특정한 요구 사항과 응용 분야에 맞게 최적화되어, 우리 생활 곳곳에서 중요한 역할을 하고 있습니다.

제조 방법 (중합)

폴리스티렌을 만드는 과정, 즉 중합은 모노머인 스티렌이 연결되어 긴 사슬 모양의 고분자를 형성하는 과정입니다. 이 과정은 주로 두 가지 방식으로 진행됩니다.

• 자유 라디칼 중합: 스티렌 모노머에 열이나 빛, 촉매를 가하여 라디칼(활성화된 분자 조각)을 생성시키고, 이 라디칼이 다른 모노머와 반응하여 연쇄적으로 중합을 진행하는 방식입니다.
• 용액 중합 또는 유화 중합: 특정 용매 내에서 또는 유화제의 존재 하에 스티렌 모노머를 중합시키는 방법으로, 제품의 특성을 조절할 수 있는 장점이 있습니다.

주요 특성

• 비중: 약 1.05 g/cm³
• 융점: 약 240°C
• 열 전도율: 낮음 (EPS의 경우 매우 낮음)
• 내화학성: 대부분의 산, 염기, 알코올에 안정하지만, 아세톤이나 클로로포름과 같은 유기 용제에는 용해됨

물리적 특성

• 경도와 강도: 폴리스티렌은 경질 플라스틱으로 분류되며, 일반 폴리스티렌(GPPS)은 단단하고 투명합니다. 고충격 폴리스티렌(HIPS)은 고무성분을 첨가해 충격에 대한 저항력을 향상시켰습니다.
• 무게: 폴리스티렌은 가벼운 무게를 가지고 있으며, 특히 발포 폴리스티렌은 더 가볍습니다. 이는 포장재로서 또는 건축재료로서 유용하게 사용됩니다.
• 열 저항성: 폴리스티렌은 열에 대해 일정 수준의 저항력을 가지고 있지만, 고온에서는 변형이나 녹을 수 있습니다. 이는 사용 환경을 고려하여 적절한 폴리스티렌 종류를 선택해야 함을 의미합니다.

화학적 특성

• 내화학성: 대부분의 산, 염기, 알코올에 대해 안정적인 특성을 보이지만, 유기 용제에는 용해될 수 있습니다. 따라서 폴리스티렌을 사용할 때는 화학 물질의 종류를 고려해야 합니다.
• 방수성: 폴리스티렌은 물에 대해 높은 저항력을 가지고 있어, 수분이 많은 환경에서도 사용될 수 있습니다. 특히 XPS(압출 폴리스티렌 폼)는 수분 흡수율이 매우 낮아 건축 단열재로 인기가 높습니다.

열적 특성

• 단열성: 폴리스티렌, 특히 발포 폴리스티렌은 우수한 단열성을 가집니다. 이는 겨울철 열 손실을 줄이고 여름철 실내 온도를 낮게 유지하는 데 도움이 됩니다.
• 열 전도율: 폴리스티렌의 열 전도율은 일반적으로 낮습니다. 이는 열이 잘 전달되지 않음을 의미하며, 단열재로서 유용하게 사용될 수 있습니다.

환경적 특성

• 재활용과 분해: 폴리스티렌의 환경적 영향은 큰 관심사 중 하나입니다. 폴리스티렌은 자연 분해되기 어렵고 재활용 과정이 복잡할 수 있습니다. 이에 따라, 생분해성 폴리스티렌 또는 재활용이 용이한 폴리스티렌 개발에 대한 연구가 활발히 진행되고 있습니다.

이러한 특성들은 폴리스티렌이 제공하는 다양한 이점과 함께, 소재 선택 시 고려해야 할 중요한 요소들입니다. 폴리스티렌의 적용 분야를 넓히고 환경적 영향을 최소화하기 위한 지속적인 연구와 기술 개발이 중요합니다.

역사

폴리스티렌은 1839년 독일의 화학자 에두아르트 시몬에 의해 처음 발견되었고, 1930년대에 들어서 상업적 생산이 시작되었습니다. 초기에는 주로 절연재료로 사용되었으나, 그 용도는 점차 다양해졌습니다.

응용분야

폴리스티렌은 그 가볍고 다루기 쉬운 특성 덕분에 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다.

• 포장재료: 식품 포장, 충격 방지 포장재 등
• 건축재료: 단열재, 방음재 등
• 일용품: 일회용 컵, 접시, 장난감, 사무용품 등

개발 동향

최근 폴리스티렌 연구는 환경 친화적인 제품 개발에 중점을 두고 있습니다. 생분해성 폴리스티렌, 재활용이 용이한 폴리스티렌 개발 등이 활발히 이루어지고 있습니다.

시장

폴리스티렌 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 특히 포장재와 건축재료 분야에서의 수요가 큽니다. 아시아 태평양 지역이 시장 성장을 주도하고 있으며, 환경 규제에 대응하기 위한 기술 개발이 중요한 이슈로 자리 잡고 있습니다.

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폴리프로필렌 (Polypropylene) : 주요 특성 및 역사 폴리에틸렌과의 비교

폴리프로필렌은 우리 주변에서 쉽게 찾아볼 수 있는 고분자 재료입니다. 가볍고, 강도가 높으며, 화학적으로 안정적인 이 특성 때문에 다양한 용도로 사용됩니다. 이 글에서는 폴리프로필렌의 기본적인 정보부터 제조 방법, 특성, 역사, 그리고 시장에 이르기까지 다양한 측면을 자세히 알아보겠습니다.

중합 방법

폴리프로필렌의 제조 과정은 몇 가지 핵심 단계로 나눌 수 있습니다.

1. 모노머 준비: 프로필렌 가스를 정제하여 순수한 모노머를 준비합니다.
2. 중합 반응: 촉매를 사용하여 프로필렌 모노머를 연결, 고분자 체인을 형성합니다. 이 과정에는 주로 두 가지 방법이 사용됩니다.
   • 벌크 중합: 모노머 자체가 용매 역할을 하며, 고온과 고압에서 진행됩니다.
   • 가스상 중합: 고체 촉매를 사용하여 낮은 압력에서 모노머 가스를 중합시킵니다.
3. 후처리: 중합된 폴리머를 세척, 건조하여 최종 제품을 얻습니다.

주요 특성

폴리프로필렌(PP)은 그 뛰어난 물리적, 화학적 특성으로 인해 다양한 산업 분야에서 널리 사용되고 있습니다. 이 고분자의 주요 특성을 상세하게 살펴보면 다음과 같습니다.

1. 경량성

• 폴리프로필렌은 매우 가벼운 소재입니다. 밀도는 대략 0.895~0.92 g/cm³ 범위에 있으며, 이는 물보다 가볍다는 것을 의미합니다. 이 경량성은 특히 자동차 및 포장 산업에서 제품의 무게를 줄이고자 할 때 중요한 요소입니다.

2. 고온 내성

• PP는 160~170°C 범위의 녹는점을 가지고 있어 고온 상황에서도 사용이 가능합니다. 이러한 고온 내성은 식품 포장재, 전자레인지용기 등 고온에서의 사용이 필요한 제품에 이상적입니다.

3. 화학적 저항성

• 폴리프로필렌은 대부분의 산, 알칼리, 용매 및 기타 화학물질에 대해 우수한 저항성을 보입니다. 이로 인해 화학적으로 공격적인 환경에서도 변형이나 손상 없이 사용할 수 있어 화학 용기나 의료용기 등에 널리 활용됩니다.

4. 내구성과 인장 강도

• PP는 높은 인장 강도를 가지고 있어서 충격이나 물리적인 압력에도 강한 내성을 보입니다. 이는 30~40 MPa 범위의 인장 강도를 가지며, 이로 인해 내구성이 요구되는 자동차 부품, 건축 자재 등에 적합합니다.

5. 유연성

• 폴리프로필렌은 유연성이 뛰어나며, 특히 코폴리머 형태로 제조될 경우 더욱 유연하고 탄력적인 소재가 됩니다. 이러한 유연성은 포장재, 섬유, 의료용품 등 다양한 용도로의 적용을 가능하게 합니다.

6. 재활용 가능성

• 환경 보호와 지속 가능한 개발이 중요해진 현대 사회에서 폴리프로필렌의 재활용 가능성은 큰 장점 중 하나입니다. PP는 분류와 재활용이 비교적 용이하며, 이를 통해 자원의 효율적인 사용이 가능합니다.

7. 투명성

• 랜덤 코폴리머 형태의 PP는 우수한 투명성을 제공하여 내용물을 쉽게 볼 수 있게 해주며, 이는 특히 식품 포장재나 의료용기에서 중요한 특성입니다.

이러한 특성들은 폴리프로필렌을 현대 생활에서 빼놓을 수 없는 중요한 소재로 만들며, 앞으로도 그 응용 범위는 계속해서 확장될 것으로 예상됩니다.

역사

1954년, 폴리프로필렌은 이탈리아의 과학자 Giulio Natta에 의해 처음 합성되었습니다. Natta는 이미 발견된 폴리에틸렌에 이어 이 새로운 고분자 재료의 개발에 성공함으로써 현대 고분자 과학의 기초를 마련했습니다.

활용 분야

폴리프로필렌은 그 우수한 물성 덕분에 다음과 같은 분야에서 광범위하게 활용됩니다.

• 포장재료: 식품, 의약품 포장에 널리 사용됩니다.
• 섬유: 비직물, 카펫, 로프 등에 사용됩니다.
• 자동차 부품: 내구성과 경량화 필요성에 따라 대시보드, 범퍼 등에 사용됩니다.
• 의료용품: 주사기, 용기 등 일회용 의료용품 제작에 적합합니다.

개발 동향

최근 폴리프로필렌의 개발은 환경 친화적인 생산 공정과 재활용 기술에 중점을 두고 있습니다. 생분해성 폴리프로필렌, 재활용이 용이한 폴리프로필렌 등이 연구되고 있습니다.

폴리프로필렌 (Polypropylene) vs 폴리에틸렌 (Polyehtylene)

폴리에틸렌(PE)과 폴리프로필렌(PP)은 모두 폴리올레핀 가족에 속하는 열가소성 플라스틱이며, 널리 사용되는 고분자 재료입니다. 두 소재는 유사한 화학 구조를 가지고 있기때문에 유사한 특성을 가지고 있으며 거의 동일한 응용분야에서 사용되고 있습니다. 다만 내열성에서 약간이나마 폴리프로필렌이 우수한특성이 있고 미묘하게 특성에서의 차이점이 있습니다.

폴리에틸렌 (PE)

• 구조: 폴리에틸렌은 에틸렌 모노머의 중합으로 생성되며, 주로 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 그리고 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등의 형태가 있습니다.
• 밀도: LDPE는 약 0.91 ~ 0.94g/cm³, HDPE는 약 0.941~0.965 g/cm³의 밀도를 가집니다. 이는 폴리프로필렌보다 다소 높거나 비슷한 수준입니다.
• 내구성: PE는 일반적으로 PP보다 부드럽고 유연하지만, HDPE는 높은 인장 강도와 경도를 가지고 있어 견고한 제품에 적합합니다.
• 화학 저항성: PE는 대부분의 산과 알칼리에 대해 우수한 화학 저항성을 가지나, 온도가 상승할수록 화학적 안정성이 떨어질 수 있습니다.
• 열 저항성: PE의 녹는점은 LDPE의 경우 약 105~115°C. HDPE는 약 130~135°C로, PP보다 낮습니다. 이는 고온에서의 사용에 제한을 줄 수 있습니다.

폴리프로필렌 (PP)

• 밀도: 약 0.895~0.92 g/cm³로, PE에 비해 다소 낮습니다. 이는 PP가 더 가볍다는 것을 의미합니다.
• 내구성: PP는 높은 인장 강도와 우수한 내충격성을 가지며, 특히 저온에서도 그 성능을 유지합니다.
• 화학 저항성: PP는 높은 화학 저항성을 보이며, 많은 화학 물질과 용매에 대해 안정적입니다.
• 열 저항성: PP의 녹는점은 약 160~170°C로, PE보다 높아 고온에서의 응용 분야에 더 적합합니다.

비교 요약

• 밀도와 경량성: PP는 PE보다 경량이며, 특히 포장재나 자동차 부품과 같이 무게가 중요한 응용 분야에서 선호됩니다.
• 열 저항성: PP는 PE보다 더 높은 온도에서 사용할 수 있습니다. 이는 고온에서의 요구 사항을 가진 응용 분야에서 PP가 선호되는 이유입니다.
• 화학 저항성: 두 소재 모두 우수한 화학 저항성을 가지지만, PP는 더 넓은 범위의 화학 물질에 대해 안정적입니다.
• 유연성과 인장 강도: LDPE는 매우 유연하지만, HDPE와 PP는 더 높은 인장 강도를 제공합니다. PP는 특히 저온에서도 우수한 내충격성을 보입니다.

이러한 차이점들은 각 소재의 선택을 응용 분야의 특정 요구 사항에 따라 결정하는 데 중요한 기준이 됩니다. 예를 들어, 높은 열 저항성과 화학 저항성이 필요한 경우 PP가 선호되며, 유연성과 낮은 온도에서의 응용이 중요한 경우 LDPE 또는 HDPE가 선택됩니다.

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폴리에틸렌 : 일상 속에서 만나는 플라스틱

 폴리에틸렌은 우리 일상에서 가장 흔히 접할 수 있는 플라스틱 중 하나입니다. 가벼우면서도 강한 내구성을 자랑하는 이 소재는 포장재부터 건축 자재까지 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 본 글에서는 폴리에틸렌의 기본적인 소개부터 시작해 그 종류, 합성 방법, 특성, 역사, 활용 예, 개발 동향, 시장까지 폴리에틸렌에 대해 자세히 알아보겠습니다.

소개

폴리에틸렌은 에틸렌(에텐)이라는 단일 물질이 중합되어 만들어진 합성 고분자입니다. 이러한 고분자는 매우 긴 사슬처럼 연결된 분자 구조를 가지고 있으며, 이 구조 덕분에 다양한 물리적 성질을 나타냅니다. 폴리에틸렌은 그 특성에 따라 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 등으로 구분됩니다.

종류

폴리에틸렌은 그 성질과 용도에 따라 여러 가지로 분류됩니다. 가장 널리 알려진 세 가지 주요 종류는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 그리고 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)입니다. 

1. 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)

• 특성: LDPE는 비교적 낮은 밀도(0.910-0.925 g/cm³)를 가지며, 유연성과 인장 강도가 낮지만, 내충격성과 내화학성은 우수합니다. 분자 사슬 사이에 많은 가지(chains)가 붙어 있어, 이러한 구조가 유연성을 높이고, 낮은 온도에서도 잘 견딜 수 있게 합니다.
• 용도: LDPE는 그 유연성 덕분에 주로 포장 필름, 식품 포장용 백, 농업용 필름, 케이블 커버, 일부 용기 및 용기 뚜껑 등에 사용됩니다. 또한, 매우 낮은 수준의 수분과 가스 투과성이 필요한 응용 분야에서도 선호됩니다.

2. 고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)

• 특성: HDPE는 높은 밀도(0.941-0.965 g/cm³)를 가지며, LDPE보다 더 높은 강도와 경도, 더 낮은 신장률을 자랑합니다. 또한, 우수한 내열성과 더 높은 내화학성을 가집니다. 이러한 특성은 직선형 분자 구조와 높은 결정성 때문에 나타납니다.
• 용도: HDPE의 강도와 내구성은 파이프, 용기, 플라스틱 목재, 플라스틱 백, 크레이트 및 우유통 등의 제조에 이상적입니다. 또한, 높은 내화학성으로 인해 화학물질 저장 용기에도 사용됩니다.

3. 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)

• 특성: LLDPE는 LDPE와 비슷한 밀도(0.917-0.930 g/cm³)를 가지지만, 직선형 공중합체 구조 덕분에 더 높은 인장 강도와 내충격성을 제공합니다. 또한, 더 우수한 내환경 스트레스 균열 저항성(ESCR)을 가지고 있습니다.
• 용도: 이러한 특성으로 인해 LLDPE는 식품 포장 필름, 농업용 멀칭 필름, 스트레치 필름, 쓰레기 봉투 및 쇼핑백 등에 널리 사용됩니다. 또한, 유연성과 강도가 동시에 요구되는 다양한 응용 분야에서 선호됩니다.

각각의 폴리에틸렌 종류는 그 고유한 특성 때문에 특정 용도에 더 적합합니다. 제품의 요구 사항에 따라 적절한 유형의 폴리에틸렌을 선택하는 것이 중요합니다. 예를 들어, 높은 유연성이 필요한 경우 LDPE를, 높은 강도와 내구성이 필요한 경우 HDPE나 LLDPE를 선택할 수 있습니다. 이처럼 폴리에틸렌은 그 다양성과 유연성으로 인해 광범위한 산업 분야에서 필수적인 소재로 자리 잡고 있습니다.

중합

폴리에틸렌을 만드는 중합 방법은 크게 자유 라디칼 중합과 촉매 중합 두 가지로 나눌 수 있습니다. 각각의 방법은 폴리에틸렌의 종류와 성질을 결정하는 중요한 역할을 합니다. 

자유 라디칼 중합

자유 라디칼 중합은 고압과 고온 환경에서 에틸렌 가스를 중합시켜 저밀도 폴리에틸렌(LDPE)을 생산하는 방법입니다. 이 과정은 다음 단계로 진행됩니다.

1. 개시 단계: 중합을 시작하기 위해, 고온과 고압 하에서 작은 양의 개시제(보통은 산소나 유기 과산화물)를 에틸렌 가스에 첨가합니다. 개시제는 분해되어 자유 라디칼을 생성합니다.
2. 성장 단계: 생성된 자유 라디칼이 에틸렌 분자와 반응하여 라디칼 사슬을 형성합니다. 이 사슬은 계속해서 에틸렌 분자를 추가로 결합시키며 성장합니다.
3. 종결 단계: 두 개의 사슬이 만나 결합하거나, 사슬의 라디칼이 개시제와 반응하여 중합이 종결됩니다.

이 방법으로 생산된 LDPE는 분자 사슬 사이에 많은 가지가 붙어 있어 유연하지만 강도가 비교적 낮은 특성을 가집니다.

촉매 중합

촉매 중합은 특정 촉매(메탈로센 촉매, 지르코늄, 티타늄 기반 촉매 등)를 사용하여 저압에서 에틸렌을 중합시켜 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)을 생산하는 방법입니다. 촉매 중합은 주로 다음과 같은 과정을 포함합니다.

1. 개시 단계: 촉매가 에틸렌 분자와 반응하여 촉매-에틸렌 복합체를 형성합니다.
2. 성장 단계: 촉매-에틸렌 복합체가 연속적으로 에틸렌 분자를 추가로 결합시키며 폴리에틸렌 사슬을 성장시킵니다. 이 과정은 촉매의 활성 사이트에서 반복적으로 일어납니다.
3. 종결 단계: 특정 조건 하에서 사슬 성장이 멈추고, 폴리에틸렌 사슬이 촉매로부터 분리됩니다.

 촉매 중합을 통해 생산된 HDPE와 LLDPE는 직선형 분자 구조를 가지며, 이로 인해 더 높은 강도와 내열성을 가집니다. 또한, 이 방법으로는 분자량과 분자량 분포를 더 정밀하게 제어할 수 있어 다양한 용도의 폴리에틸렌을 생산할 수 있습니다.

이러한 중합 방법들은 폴리에틸렌의 물리적 성질과 최종 용도를 결정하는 데 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 유연성이 중요한 응용 분야에서는 LDPE가, 강도와 내구성이 중요한 경우에는 HDPE나 LLDPE가 선호됩니다.

주요 특성

 폴리에틸렌은 다양한 물리적 및 화학적 특성을 가지고 있으며, 이러한 특성은 폴리에틸렌을 만드는 과정(중합 방법)과 사용되는 원료의 종류에 따라 달라집니다. 여기에서는 주요 폴리에틸렌(저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE))의 특성을 자세히 살펴보고, 가능한 한 숫자로 표현해 보겠습니다.

저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)

• 밀도: 0.910~0.925 g/cm³
• 녹는점: 약 105~115°C
• 인장 강도: 8~31 MPa
• 신장률: 100~800%
• 경도: 약 50 (쇼어 D)
• 내화학성: 대부분의 가정용 화학제품과 약한 산, 알칼리에 대해 좋은 저항력을 보임
• 용도: 유연 포장재, 필름, 용기 뚜껑, 전선 및 케이블의 절연체

고밀도 폴리에틸렌 (HDPE)

• 밀도: 0.941~0.965 g/cm³
• 녹는점: 약 120~130°C
• 인장 강도: 26~33 MPa
• 연신율: 600% 미만
• 경도: 약 60~70 (쇼어 D)
• 내화학성: 대부분의 산, 알칼리, 유기 용제에 대해 우수한 저항력을 보임
• 용도: 파이프 및 피팅, 용기, 연료 탱크, 쇼핑 백, 직물

선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)

• 밀도: 0.917~0.930 g/cm³
• 녹는점: 약 120~123°C
• 인장 강도: 20~33 MPa
• 연신율: 500~900%
• 경도: 약 50 (쇼어 D)
• 내화학성: LDPE와 유사하나, 일부 조건에서 더 나은 성능을 보임
• 용도: 스트레치 필름, 식품 포장 필름, 농업용 필름, 쇼핑 백

이러한 숫자는 폴리에틸렌의 물리적 특성과 화학적 저항성을 이해하는 데 중요합니다. 예를 들어, 밀도는 폴리에틸렌의 강도와 경도에 직접적인 영향을 미치며, 녹는점은 가공 온도 설정에 중요한 기준이 됩니다. 인장 강도와 연신율은 제품의 내구성과 유연성을 나타내는 지표이며, 내화학성은 폴리에틸렌이 사용될 환경을 결정하는 데 중요한 역할을 합니다.

폴리에틸렌의 이러한 특성은 그것이 사용되는 다양한 응용 분야에서의 성능을 결정짓습니다. 따라서 제품 설계 및 개발 과정에서는 이러한 숫자들을 면밀히 고려하여 최적의 소재를 선택해야 합니다.

역사

1933년, 영국의 ICI(Imperial Chemical Industries)에서 LDPE가 처음으로 합성되었습니다. 이후 1950년대에 들어서 HDPE의 합성 방법이 개발되었고, 1970년대에는 LLDPE가 시장에 소개되었습니다.

활용 분야

폴리에틸렌은 그 우수한 특성 덕분에 다양한 분야에서 광범위하게 활용됩니다. 이 소재의 유연성, 내구성, 저렴한 비용, 그리고 쉬운 가공성은 폴리에틸렌을 현대 생활에서 빼놓을 수 없는 중요한 요소로 만들었습니다. 아래에서는 폴리에틸렌의 주요 활용 분야에 대해 좀 더 자세히 설명하겠습니다.

1. 포장재료

폴리에틸렌은 포장 산업에서 가장 많이 사용되는 소재 중 하나입니다. 그 유연성과 내수성은 식품 포장에서 이상적인 선택을 가능하게 합니다.

• 식품 포장: 신선한 식품, 냉동 식품, 간식 등 다양한 식품의 포장에 사용됩니다.
• 스트레치 필름: 제품을 팔레트에 고정시키는 데 사용되며, 제품의 안정성을 보장합니다.
• 봉투와 쇼핑백: 쇼핑백, 쓰레기 봉투, 우편물 포장 등 일상생활에서 널리 사용됩니다.

2. 건축 자재

폴리에틸렌의 내구성과 내화학성은 건축 자재로서의 활용도를 높입니다.

• 파이프와 피팅: 수도관, 가스관, 배수관 등의 제조에 HDPE가 주로 사용됩니다. 이는 내식성과 내구성이 요구되는 분야에서 중요합니다.
• 절연재: 전선과 케이블의 절연재로 사용되어 전기적 성능을 보장합니다.

3. 농업

농업 분야에서도 폴리에틸렌의 용도는 다양합니다.

• 농업용 필름: 온실의 커버, 농작물을 보호하는 멀칭 필름 등으로 사용됩니다.
• 저장 탱크: 물이나 농약 등을 저장하는 용기로 사용됩니다.

4. 자동차 산업

경량화와 연비 향상을 위해 자동차 산업에서도 폴리에틸렌이 중요한 역할을 합니다.

• 연료 탱크: HDPE는 연료 탱크 제조에 사용되며, 내화학성과 내충격성이 요구됩니다.
• 내부 장식재: 차량 내부의 다양한 부품과 장식재에 사용됩니다.

5. 의료용품

폴리에틸렌은 의료 분야에서도 그 비독성과 위생적인 특성 때문에 선택됩니다.

• 일회용 장갑, 주사기, 튜브: 사용 후 버려지는 의료용품에 폴리에틸렌이 널리 사용됩니다.
• 포장: 의약품의 포장재로도 사용되어 위생적인 보관과 운송을 가능하게 합니다.

6. 재생 에너지

최근에는 재생 가능 에너지 분야에서도 폴리에틸렌의 사용이 증가하고 있습니다.

• 태양광 패널: 패널을 보호하는 구성 요소로 사용되며, 내구성이 중요합니다.

이처럼 폴리에틸렌은 그 우수한 특성으로 인해 다양한 분야에서 필수적인 소재로 자리 잡고 있습니다. 지속 가능한 개발과 환경 보호를 위한 노력의 일환으로, 폴리에틸렌의 재활용과 친환경적인 대체 소재 개발에 대한 연구도 활발히 진행되고 있습니다.

개발 동향

최근 폴리에틸렌은 친환경적이고 지속 가능한 소재로의 개발에 초점이 맞춰져 있습니다. 생분해성 폴리에틸렌, 재활용이 용이한 폴리에틸렌 제품 개발이 활발히 이루어지고 있습니다.

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 저손실 소재/재료는 가장 널리 사용되는 재료이다. 이 제품은 친숙한 FR4 및 CEMI 소재로 제공되며 DC에서 40GHz+까지의 모든 주파수 범위에서 탁월한 특성 균형을 제공합니다. 재료는 더 높은 품질과 일관된 결과를 위해 최소 두께, 크기 및 위치 공차를 갖춘 매우 높은 표준에 따라 제조됩니다. 이 소재는 스루홀 기술, 표면 실장 기술 또는 하이브리드 기술과 함께 사용하기에 매우 적합합니다.

 저손실 PCB 재료는 RF PCB회로를 설계할 때 대부분의 회로 설계자의 최우선 순위입니다. 초저손실 PCB 분야의 업계 선두주자로서 당사는 다양한 애플리케이션에 적합한 PCB 소재를 추천해 달라는 요청을 자주 받습니다. 종종 고객은 재료의 고유한 특성을 이해하지 못하고 FR4 또는 BFR과 같은 다른 PCBA 재료 중 무엇이 가장 좋은지 묻습니다. 시중에는 여러 가지 초저손실 PCB 재료가 있으며, 일부는 기능성 및 제조 능력 측면에서 다른 재료보다 훨씬 뛰어납니다. 우리는 최고의 초저손실 PCB 재료로 간주되는 목록을 정리했습니다.

N4000-13

초저손실 마이크로파 및 밀리미터파 유전체 재료로 구성된 N4000 제품군은 RF 애플리케이션에 사용하기 위한 독점 고성능 저손실 유전체 제품군입니다. 이는 4GHz ~ 40GHz의 주파수 범위에서 얕은 고유 손실을 나타내는 다양한 유전 상수를 갖는 유전체 재료로 구성됩니다. 이러한 재료는 테이프 및 릴 형태뿐만 아니라 맞춤형 제작 형태로도 제공됩니다. N4000-13 은 4GHz에서 30,000의 고유 Q와 셀룰러 기지국, 무선 백홀 및 MMIC와 같이 낮은 손실이 필요한 애플리케이션을 위한 가장 낮은 유전 상수 값을 제공합니다.

Taconic TLX-8

Taconic TLX-8 초 저손실 PCB 소재는 외부 구리 호일 층이 있는 고성능 구리 피복 적층판입니다. 이 재료는 유전 상수가 매우 낮고 소산 계수가 부족하여 고주파 신호가 존재하는 응용 분야에 이상적입니다. TLX-8 소재는 매우 얇은 금 층으로 도금된 알루미늄 합금 코어와 금 위에 니켈로 구성됩니다. 결과 재료는 우수한 차폐 특성을 갖고 있어 고주파 응용 분야에서 뛰어난 EMI/RFI 차폐 기능을 제공합니다.

낮은 유전 손실과 높은 절연성을 결합한 Taconic TLX-8은 안정적인 작동 환경(SOI)이 필요한 장치와 함께 사용하기에 탁월한 선택입니다. 습기에 강한 소재이기 때문에 가공 시 습기 오염에 민감한 SOI 웨이퍼 작업 시 걱정 없이 사용할 수 있습니다.

Arlon 25N

Arlon 25N은 마이크로파 응용 분야에 사용되는 초저손실 소재입니다. 높은 유전상수 및 유전손실, 비금속 구조로 인한 낮은 감쇠, 우수한 열안정성 등 전기적 특성이 우수합니다. 이러한 특성으로 인해 Arlon 25N은 RFID 태그 및 라벨, 모바일 통신 시스템, 마이크로파 링크, 레이더 및 위성 통신과 같은 고주파수 사용에 이상적입니다. Arlon 25N 기판은 인성 및 열충격 저항성을 포함한 우수한 기계적 특성을 제공합니다. 열팽창계수(CTE)가 낮아 자동차 전자제품이나 군용 장비와 같이 온도에 민감한 환경에 사용하기에 적합합니다.

Rogers 4350B

Rogers 4350B 초저손실 PCB 재료는 FR-4 에폭시 라미네이트의 유전 상수가 제어된 CCL(구리 피복 라미네이트)입니다. Rogers 4350B PCB 소재는 고주파수, 고전력 및 고온 환경이 필요한 여러 복잡한 응용 분야에서 입증되었습니다. Rogers 4350B 보드 재료는 RF 및 마이크로파 애플리케이션에 탁월한 전기적 특성을 제공합니다. Rogers 4350B 소재는 넓은 주파수 범위에 걸쳐 고전력 증폭기, 열 전도성 및 우수한 유전 특성에서 낮은 상호 변조 왜곡을 제공합니다.

Rogers 4350B는 유전 상수 및 유전율을 제어하므로 고성능과 넓은 주파수 범위가 필요한 응용 분야에 입니다 . 이 소재는 공기 유전체 및 진공 유전체 응용 분야와 고전력 또는 고주파수 작동에 모두 사용할 수 있습니다.

Rogers RT5880

Rogers RT5880은 높은 유전율, 낮은 손실 및 낮은 온도 계수를 갖춘 초저손실 PCB 소재입니다. 이 소재는 Rogers의 독자적인 은(Ag) 도금 공정을 통해 Rogers의 독자적인 고급 세라믹 기판으로 만든 유전체 기판입니다. 최대 18GHz의 주파수에서 작동할 수 있으므로 고주파수 인쇄 회로 기판(PCB)에 사용하기에 탁월한 선택입니다.

Rogers RT5880 소재는 고주파 응용 분야에 사용되는 가장 널리 사용되는 FR4 에폭시 유리 중 하나입니다. Rogers RT5880은 Rogers RO4350보다 열전도율이 더 좋고 Rogers RO4350 소재보다 유전 특성도 더 좋습니다.

Taconic TLY-5

Taconic TLY-5 초저손실 PCB 소재는 고성능 및 신뢰성 있는 애플리케이션을 위해 설계된 FR4 유리 섬유 강화 에폭시 라미네이트입니다. 이 소재는 특히 수동 장치, 네트워크 및 마이크로파 회로와 같은 고속 신호와 관련된 애플리케이션에 적합합니다. Taconic TLY-5 초저손실 PCB 소재는 환경적 응력 균열 저항이 중요하거나 고전압 또는 EMI 차폐가 필요한 까다로운 환경에서 탁월한 선택입니다.

TLY-5는 원하는 응용 분야에 따라 다양한 유전 상수로 만들 수 있습니다. 이들 재료의 주요 차이점은 기판의 두께이며, 이는 주어진 주파수에서 얼마나 많은 전류가 기판을 통해 흐를 수 있는지를 결정합니다. 더 얇은 기판은 일반적으로 100GHz 이상의 주파수가 관련될 때 사용됩니다. 우수한 열 전도성을 유지하면서 더 많은 전류가 흐르도록 하기 때문입니다.

요약

고속, 고주파 및 기타 고정밀 산업이 발전함에 따라 RF 회로 및 마이크로파 회로가 더욱 중요해졌으므로 PCB 보드의 재료를 신중하게 선택하고 우수한 전자기 특성을 가져야 합니다 . PCB 보드에 적절한 재료를 사용하면 회로 공진을 효과적으로 줄이고, 보드 전도성을 향상시키며, 보드 기판의 흡수를 줄여 우수한 전자기 특성을 얻을 수 있습니다.

전반적으로 위에서 언급한 재료는 인쇄회로기판에 가장 적합합니다. 그러나 N4000-13은 인쇄 회로 기판, 특히 고주파 애플리케이션에 가장 적합한 선택입니다. 이 재료는 매우 낮은 손실 계수와 2.6의 낮은 유전 상수를 가지고 있습니다. 열전도율이 우수하고 열팽창계수가 낮은 내열성 소재입니다. 위의 특성 외에도 전기적 성능과 방열 성능도 좋습니다.

Toray FALDA™ : 폴리이미드 저유전율/저유전손실 접착 필름

FALDA™ 폴리이미드 저유전/저유전접선 접착 필름은 차세대 고속/고주파 통신 응용 분야에 적합한 열경화성 필름 접착제입니다.

특징

1. 폴리이미드 수지 설계는 20GHz에서 0.006의 유전 손실 탄젠트를 달성합니다.
2. 높은 내열성과 더불어 고강도, 고탄성도 실현합니다.
3. 최대 400 µm 두께까지 제공 가능합니다.

응용/사용

FALDA™ 폴리이미드 저유전율/저유전손실 탄젠트 접착 필름은 양면에 커버 필름이 있으며 레이저 가공을 지원합니다.

처리과정

가공 후

적용사례

제품 특성

 

2024.01.29 - [고분자(Polyimer)] - 5G 시대를 위한 저유전 소재

2023.01.26 - [고분자(Polyimer)] - 고주파 환경을(5g) 위한 저유전 Polyimide

PEEK : 고성능 엔지니어링 플라스틱

 PEEK(polyether ether ketone)는 열적, 화학적 저항성이 매우 높은 고성능 엔지니어링 플라스틱입니다. 이 소재는 뛰어난 기계적 강도와 강성을 가지며, 극한의 환경에서도 그 성능을 유지할 수 있어 다양한 산업 분야에서 활용됩니다.

유형

PEEK는 주로 순수 형태로 사용되지만, 때로는 강화 필러(예: 탄소 섬유, 유리 섬유)가 첨가되어 기계적 성질을 향상시키는 경우도 있습니다.

중합화

PEEK의 제조는 아리레이트(aryl ether ketone) 단량체들이 특정 조건 하에서 중합을 통해 연결되어 고분자를 형성하는 축합 중합의 한 예입니다. PEEK 중합 과정은 고온에서 이루어지며, 일반적으로 다음 단계를 포함합니다.

1. 단량체 준비: PEEK를 형성하는 데 사용되는 단량체는 주로 디페닐 케톤(diphenyl ketone)과 디페닐 술폰(diphenyl sulfone)의 유도체입니다. 이 단량체들은 특정 비율로 혼합되어 반응기에 투입됩니다.
2. 중합 반응: 혼합된 단량체는 고온(약 300°C 이상)과 고압 하에서 축합 반응을 일으킵니다. 이 과정에서 물이나 다른 작은 분자가 부산물로 제거되면서 긴 고분자 체인이 형성됩니다.
3. 중합 제어: 중합의 진행 속도와 고분자의 분자량은 온도, 압력, 반응 시간, 촉매의 사용 등에 의해 조절될 수 있습니다. PEEK의 경우, 고분자의 물성을 최적화하기 위해 이러한 조건들이 세밀하게 제어됩니다.
4. 후처리: 중합 반응이 완료된 후, 생성된 고분자는 냉각, 세척, 건조 과정을 거쳐 최종 제품 형태로 가공됩니다. 필요에 따라 고분자를 압출하거나 사출 성형하는 과정에서 최종 제품이 제조됩니다.

주요 특성

 PEEK는 20세기 중반에 개발되었으며, 그 이후로 그 우수한 성질 덕분에 많은 산업에서 필수적인 소재로 자리 잡았습니다.

시장

 PEEK는 고성능 엔지니어링 플라스틱 시장에서 중요한 위치를 차지하며, 그 수요는 계속해서 증가하고 있습니다. 다양한 산업에서의 응용 확대와 기술 발전이 이 시장의 성장을 견인하고 있습니다.

실생활에서의 사용 예

• 항공 우주: 고온과 고압에 견딜 수 있는 부품 제작에 사용됩니다.
• 자동차: 엔진 부품, 변속기 부품 등 고온에서 작동하는 부품에 사용됩니다.
• 의료: 인체에 삽입되는 다양한 임플란트에 사용되어 생체 적합성과 내구성을 제공합니다.
• 전자: 고온 공정에서 사용되는 전자 장비의 부품으로 사용됩니다.

P MMA(Polymethyl methacrylate)는 아크릴, 아크릴 글라스 또는 더 일반적으로 플렉시글라스(Plexiglas)로 알려진 투명한 열가소성 플라스틱입니다. 투명하기 때문에 유리의 대안으로 널리 사용되는 소재 입니다.

제조 방법

 PMMA(Polymethyl Methacrylate)를 제조하는 방법 중 하나는 셀 주형 방법과 벨트 주형 방법입니다. 이 방법들은 각각 생산성과 생산 단가 면에서 단점을 가지고 있기 때문에, 고분자 가공 연구자들은 새로운 가공 방법 개발에 관심을 갖고 있습니다. 이러한 새로운 방법 중 하나는 플라스틱 필름을 주형으로 사용하여 PMMA 판재를 생산하는 방법입니다. 이 방법은 벨트 주형 방법의 생산 단가를 낮추고 셀 주형 방법의 생산성을 향상시킬 수 있습니다. 연구에서는 MMA 배합물의 조성 및 경화 조건이 PMMA 판재의 가공성 및 기계적 강도에 미치는 영향을 조사하였으며, 이 과정에서 아크릴산이 중요한 역할을 한 것으로 나타났습니다​​.

현탁 중합에 의한 제조방법

  이 방법에서는 먼저 메틸 메타크릴레이트(Methyl Methacrylate) 100g에 벤조일 퍼옥사이드(Benzoyl Peroxide) 10g을 용해시킵니다. 이 혼합물을 1% 녹말을 포함한 수용액 300cc에 넣고 300rpm으로 교반하면서 가열하여 80℃로 유지하고 90분간 반응시킵니다. 이 과정을 통해 중합이 거의 완료됩니다. 이후 교반을 계속하면서 30℃까지 냉각시킨 후 중지하면 중합 입자는 밑으로 가라앉습니다. 수지 입자를 온수로 세척하고, 천을 사용하여 걸러낸 후 60~65℃에서 건조시킵니다. 현미경으로 관찰 시 거의 완전한 고상의 투명한 알맹이를 볼 수 있습니다. 녹말은 미리 냉수에 담가 부풀린 후 95℃의 물에 넣어 신속하게 용해시킨 것을 사용합니다​​.

주요 특성

 다음과 같은 주요 특성들을 가지고 있습니다:

• 1. 투명도
     • PMMA는 약 92%에서 94% 사이의 높은 빛 투과율을 자랑합니다. 이는 유리와 비슷한 수준으로, 맑고 투명한 소재가 필요한 곳에 이상적입니다.
  2. 비중
     • PMMA의 비중은 대략 1.18 g/cm³입니다. 이는 대부분의 유리(약 2.4 g/cm³)보다 가볍다는 것을 의미합니다.(유리대비 절반 수준의 무게) 가벼운 무게 덕분에 운송과 설치가 용이하며, 대형 구조물이나 이동이 잦은 제품에 적합합니다.
  3. 열 안정성
     • PMMA는 약 -40°C에서 90°C까지의 온도 범위에서 사용할 수 있으며, 일부 특수한 등급은 160°C까지 견딜 수 있습니다. 이러한 특성 덕분에 다양한 환경 조건에서도 사용될 수 있습니다.
  4. 인장 강도
     • PMMA의 인장 강도는 대략 50~75 MPa(메가파스칼) 사이입니다. 이는 중간 정도의 강도를 가지고 있어 충격에는 다소 취약하지만, 일반적인 사용 조건에서는 충분한 내구성을 제공합니다.
  5. 굴절률
     • PMMA의 굴절률은 약 1.49입니다. 이는 빛의 굴절을 일으키는 정도를 의미하며, 광학적 용도로 사용될 때 중요한 특성입니다.
  6. 내화학성
     • PMMA는 다양한 화학 물질에 대해 좋은 저항성을 보입니다. 특히, 산, 알칼리, 그리고 다른 많은 용제에 대한 저항력이 있으나, 아세톤과 같은 강한 용제에는 약합니다.
  7. 내후성
     • PMMA는 자외선(UV) 노출에 강하며, 오랜 기간 동안 색상과 투명도가 유지됩니다. 이로 인해 야외 사용이 가능하며, 창문이나 광고판 등에 자주 사용됩니다.
  이러한 특성들로 인해 PMMA는 창문, 렌즈, 디스플레이 커버, 광고판, 보호 커버 등 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 

역사

폴리머 과학은 19세기 후반에 발전하기 시작했습니다. 천연 고무의 화학적 변형으로 시작된 이 분야는 20세기에 들어서며 급속도로 성장했습니다.

응용 및 사용처

폴리머는 다음과 같은 분야에서 널리 사용됩니다:

• 포장재: 음식, 음료, 의약품 등의 포장에 사용.
• 의료 분야: 인공 장기, 의료 기기, 약물 전달 시스템 등에 사용.
• 자동차: 차체, 내장재, 타이어 등의 제조에 사용.
• 전자 제품: 스마트폰, 컴퓨터, TV 등의 부품 제조에 사용.
• 안경: PMMA는 높은 투명도와 가벼움 덕분에 안경 렌즈에 널리 사용됩니다.
• 스마트폰 화면 보호 필름: 내구성과 투명도가 요구되는 스마트폰 화면 보호에 사용됩니다.
• 아크릴 페인트: PMMA는 페인트의 바인더로 사용되어 색상의 밝기와 내구성을 향상시킵니다

1. 개발 현황

5G 통신은 높은 데이터 전송 속도, 낮은 지연 시간, 대용량 연결성 등을 제공합니다. 이러한 특성을 실현하기 위해, 특히 저유전 물질의 개발이 중요한 역할을 합니다. 유전체 물질은 안테나 및 기타 통신 장비에서 중요한 구성 요소로 사용되며, 그 성능은 5G 통신의 효율성과 직결됩니다.

 최근 연구에서는 고성능 저유전 소재의 개발에 중점을 두고 있습니다. 예를 들어, 한 연구에서는 고주파 대역에서 우수한 전자기 특성을 가진 새로운 유전체 재료를 개발하였습니다. 이 재료는 높은 유전율과 낮은 손실 탄젠트를 가지며, 5G 통신용 안테나의 성능을 향상시킬 수 있는 잠재력을 보여줍니다.

특히나 고분자(플라스틱) 소재의 경우 높은 수분흡수율이 유전특성에 크게 영향을 미치기 때문에 수분흡수를 제어하는 방향으로 개발이 진행되고 있습니다. 폴리이미드 소재의 경우 저흡습 폴리이미드가 이미 개발이 되었고 LCP는 이미 저흡습 특성을 가지고 있습니다. 가장 유전특성이 좋다고 알려진 PTFE소재의 경우 매우낮은 수분흡수율을 가지고 있습니다. 

2. 개발 목표

5G 통신을 위한 유전체 물질의 개발은 여러 목적을 가지고 있습니다. 첫째, 데이터 전송 속도와 신뢰성을 향상시키기 위함입니다. 둘째, 5G 기기의 소형화 및 경량화를 달성하기 위함입니다. 이를 통해 사용자는 더 작고 가벼운 5G 장비를 사용할 수 있게 됩니다. 셋째, 에너지 효율성을 개선하여 장비의 배터리 수명을 연장시키고, 환경에 대한 영향을 줄이려는 목적도 있습니다.

 이러한 목표는 5G 통신 기술이 사회의 다양한 분야에서 널리 활용될 것임을 고려할 때 중요합니다. 예를 들어, 원격 의료, 자율 주행 자동차, 스마트 시티 구축 등 5G 기술은 우리 생활의 많은 부분을 변화시킬 잠재력을 가지고 있습니다.

3. 개발 동향 

웹 검색 결과에서 자주 나타나는 키워드를 통해 이 분야의 연구 및 개발 동향을 분석해 보면, '고주파 대역', '고유전율', '저손실 탄젠트', '소형화', '에너지 효율성' 등의 용어가 자주 등장합니다. 이는 연구자들이 5G 통신을 위한 저유전 물질 개발에 있어 이러한 요소들에 초점을 맞추고 있음을 시사합니다.

 이러한 연구 및 개발 동향은 5G 기술이 우리의 일상생활에 더욱 깊숙이 통합될 미래를 예측하게 해줍니다. 5G 기술의 발전은 단순히 빠른 인터넷 속도를 넘어서, 산업, 의료, 교통 등 사회 전반에 걸쳐 혁신을 가져올 것입니다.

유전체 소재의 종류

 유전체 물질은 전자기파의 전파 및 저장을 위해 사용되는 물질로, 다양한 종류가 있으며 각각 독특한 특성과 장단점을 가지고 있습니다. 이들은 특히 고주파 통신, 즉 5G와 같은 첨단 통신 기술에서 중요한 역할을 합니다. 여기에는 세라믹 유전체, 폴리머 유전체, 복합 유전체 등이 포함됩니다.

1. 세라믹 유전체

• 특성: 세라믹 유전체는 고유전율과 낮은 손실을 특징으로 합니다. 이들은 주로 바륨 타이타네이트(BaTiO3)와 같은 페로브스카이트 구조를 가진 재료로 구성됩니다.
• 장점: 높은 온도 안정성, 우수한 전기적 특성, 높은 유전율을 가지고 있어 고성능 필터 및 안테나에 적합합니다.
• 단점: 제조 과정이 복잡하고, 상대적으로 무거워 소형화에는 제한이 있습니다. 가공비용이 더 들며 비싼 가격을 형성하고 있습니다. 

2. 폴리머 유전체

• 특성: 폴리머 유전체는 유기 재료로 만들어져 유연성이 뛰어나며 가벼워 소형 전자기기에 적합합니다. 세라믹에 비해 상대적으로 낮은 유전율을 가지고 있으며 소재에 따라 유전손실을 다양합니다. (수분흡수율에 비례한 특성을 보임)
• 장점: 가볍고 유연하며 가공이 쉽습니다. 소형화 및 경량화에 유리합니다. 필름화가 용이합니다.
• 단점: 일반적으로 세라믹 유전체보다 열 안정성이 떨어질 수 있습니다.

3. 복합 유전체

• 특성: 복합 유전체는 세라믹과 폴리머 재료를 결합하여 만든 유전체로, 두 재료의 장점을 혼합한 것입니다. (Ex. PI+PTFE 복합필름, PTFE+구형실리카 복합기판)
• 장점: 세라믹의 높은 유전율과 폴리머의 유연성 및 가공 용이성을 동시에 제공합니다.
• 단점: 성능과 특성이 제조 과정과 재료의 조합에 크게 의존하며, 균일한 특성을 얻기 위해 정밀한 제조 공정이 필요합니다. 

폴리아미드이미드(Polyamideimide, PAI)는 고성능 폴리머의 한 종류로서, 뛰어난 기계적 강도, 내열성, 화학적 안정성을 자랑합니다. 이 글에서는 폴리아미드이미드의 세계를 탐험하고, 이 고성능 폴리머가 어떻게 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 하는지 알아보겠습니다.

서론

폴리아미드이미드는 특수한 고분자 재료로, 고온 및 극한 환경에서도 우수한 성능을 발휘합니다. 이러한 특성 덕분에 항공우주, 자동차, 전자산업 등에서 광범위하게 사용되고 있습니다.

종류

폴리아미드이미드는 구조와 성분에 따라 다양한 종류로 분류됩니다. 이들은 각각의 특정한 화학적, 물리적 성질을 가지고 있어, 용도에 맞게 선택하여 사용됩니다.

중합

폴리아미드이미드의 중합 과정은 이 고분자의 뛰어난 성질을 이해하는 데 핵심적인 부분입니다. 

• 중합(Polymerization): 단일 또는 다양한 단위체(monomers)가 화학적 반응을 통해 긴 사슬 모양의 고분자를 형성하는 과정입니다.

폴리아미드이미드 중합 과정

1. 단량체 선택: 폴리아미드이미드를 생성하기 위해, 아민(amines)과 이소시아네이트(isocyanates) 또는 아실 클로라이드(acyl chlorides)와 같은 단위체가 선택됩니다.
2. 중합 반응: 선택된 단위체들이 화학적으로 반응하여 긴 사슬의 고분자를 형성합니다. 이 과정에서 고온과 압력이 필요할 수 있습니다.
3. 경화: 형성된 폴리아미드이미드 사슬은 경화 과정을 거쳐 최종적인 물리적, 화학적 성질을 갖게 됩니다.

특성

폴리아미드이미드의 주요 특성은 다음과 같습니다.

1. 내열성

응용 분야

폴리아미드이미드는 그의 뛰어난 특성 덕분에 다음과 같은 분야에서 활용됩니다.

1. 항공우주 산업

• 엔진 부품: 고온과 고압에 견딜 수 있는 엔진 부품 제조에 사용됩니다.
• 열 보호 시스템: 우주선 및 항공기의 열 보호 시스템에 사용되어, 극한의 온도 변화로부터 보호합니다.
• 복합 재료: 강화된 복합 재료의 매트릭스로 사용되어, 구조적 부품을 가볍고 강하게 만듭니다.

2. 자동차 산업

• 고온 부품: 엔진과 변속기 부분에 사용되어, 고온 환경에서도 성능을 유지합니다.
• 내마모성 부품: 내구성이 뛰어난 기어와 베어링 등에 사용되어 마모를 최소화합니다.
• 연료 시스템: 연료 라인과 연결 부품에 사용되어 화학적 안정성을 제공합니다.

3. 전자산업

• 전기 절연체: 전기 모터와 변압기의 절연체로 사용되어, 고전압과 고온에서도 안정적인 성능을 유지합니다.
• 반도체 제조: 반도체 제조 과정에서 사용되는 부품에 사용되어, 화학적 안정성과 정밀한 치수 안정성을 제공합니다.
• 커넥터 및 소켓: 전기적 접촉 부위에 사용되어 우수한 전기적 특성과 내열성을 제공합니다.

4. 의료 기술

• 외과용 기구: 고온 살균 과정에서도 안정적인 외과용 기구 제조에 사용됩니다.
• 의료용 임플란트: 인체에 삽입되는 의료용 임플란트에 사용되어, 생체 적합성과 화학적 안정성을 제공합니다.

5. 에너지 산업

• 고온 파이프라인: 화학 공장이나 정유 공장에서 사용되는 고온 파이프라인에 사용됩니다.
• 에너지 저장 장치: 배터리와 연료 전지 등의 고성능 에너지 저장 장치에 사용되어, 안정성과 내구성을 향상시킵니다.

폴리아미드이미드의 이러한 다양한 응용은 그것이 제공하는 내열성, 기계적 강도, 화학적 안정성, 그리고 전기적 특성 덕분에 가능합니다. 이는 PAI가 현대 산업에서 빼놓을 수 없는 중요한 재료임을 의미합니다.

시장

폴리아미드이미드 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 특히 고성능 요구가 높은 분야에서의 수요가 증가하고 있습니다.

이러한 다양한 측면을 통해 폴리아미드이미드의 세계를 살펴보았습니다. 이 고성능 폴리머는 현대 산업에서 빼놓을 수 없는 중요한 역할을 하고 있으며, 앞으로도 그 중요성은 계속 증가할 것으로 예상됩니다.

실생활에서의 폴리아미드이미드 사용 예를 들어보면, 항공기의 엔진 부품이나 차량의 고온 부품, 전자 기기 내부의 절연체 등에서 찾아볼 수 있습니다. 이러한 용도는 폴리아미드이미드의 우수한 내열성, 기계적 강도, 그리고 화학적 안정성이 필요한 곳에서 특히 중요합니다.

반도체 산업에서 테스트 소켓은 중요한 역할을 합니다. 이는 반도체 칩의 성능을 평가하고, 최종 제품에 적합한지 확인하는 데 사용됩니다. 최근에는 반도체 기술의 발전과 함께 테스트 소켓의 기술도 혁신적으로 발전하고 있습니다.

최신 연구 및 개발 동향

최근의 연구들은 반도체 테스트 소켓 기술의 다양한 개선 방안에 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, 2023년에 발표된 한 연구논문에서는 고주파 대역에서의 테스트 소켓의 정확도를 향상시키는 새로운 방법을 제시했습니다. 이 방법은 더 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 달성하여 더 정확한 테스트 결과를 얻을 수 있도록 합니다.

또 다른 연구에서는 테스트 소켓의 내구성 향상에 초점을 맞추었습니다. 이 연구는 소켓 접점의 재료를 개선하여 수명을 연장시키고, 반복 사용에 따른 마모를 줄이는 방안을 모색했습니다.

웹 검색 트렌드를 통한 추론

웹 검색 결과에서 자주 나타나는 키워드는 '고주파 테스트', '신호 정확도', '내구성', '열 관리' 등입니다. 이는 반도체 테스트 소켓의 개발이 이러한 분야에서 중점적으로 이루어지고 있음을 나타냅니다.

개발 목표 

반도체 테스트 소켓의 개발 목표는 크게 세 가지로 요약할 수 있습니다. 첫째, 높은 정확도와 신뢰성을 확보하여 제품의 품질을 보장하는 것입니다. 둘째, 소켓의 내구성과 수명을 향상시켜 경제적 효율성을 높이는 것입니다. 셋째, 빠르게 변화하는 반도체 기술에 능동적으로 대응하기 위한 기술 혁신입니다.

주요 사용소재 

1. 고전도성 금속: 테스트 소켓의 접점에는 전기 신호를 효율적으로 전달하기 위해 고전도성 금속이 사용됩니다. 대표적인 예로는 금(Au), 구리(Cu), 팔라듐(Pd) 등이 있습니다. 이들은 우수한 전기 전도성과 내식성을 제공합니다.
2. 고내구성 합금: 반복된 사용에도 견딜 수 있도록 접점에는 고내구성 합금이 사용됩니다. 이는 마모 저항성이 뛰어나며, 장시간 사용에도 신뢰성을 유지합니다.
3. 열 관리 소재: 반도체 테스트 과정에서 발생하는 열을 효과적으로 관리하기 위해 특수 소재가 사용됩니다. 예를 들어, 고열전도성을 가진 알루미늄이나 구리가 사용될 수 있습니다.
4. 고강도 플라스틱 또는 세라믹: 소켓의 바디는 고강도의 플라스틱 또는 세라믹으로 제작됩니다. 이들 소재는 높은 강도와 내구성, 우수한 열 안정성을 제공합니다.
5. 유연한 인터커넥트 소재: 칩과의 연결을 유지하기 위해 유연한 인터커넥트 소재가 사용될 수 있습니다. 이는 높은 기계적 유연성과 전기적 성능을 제공합니다.

이러한 소재들은 반도체 테스트 소켓이 고도의 정밀도와 신뢰성을 유지하도록 하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 지속적인 소재 혁신은 테스트 소켓의 성능을 높이고, 반도체 산업의 발전에 기여하고 있습니다.

폴리이미드(Polyimide)는 고온 저항성, 화학적 안정성, 우수한 기계적 특성 등을 가진 고성능 폴리머로, 전자, 항공우주, 자동차 산업 등 다양한 분야에서 그 중요성이 강조되고 있습니다. 최근 몇 년간의 연구 동향을 살펴보면, 폴리이미드의 응용 범위는 더욱 확장되고 있으며, 이를 통해 미래 산업의 변화를 예측할 수 있습니다.

1. 고기능성 폴리이미드 개발 최근의 연구들은 폴리이미드의 기능성 향상에 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어, 'Advanced Materials'에 발표된 연구에서는 나노복합재료를 활용하여 폴리이미드의 열적, 기계적 성질을 개선하는 방법을 제시했습니다. 이러한 고기능성 폴리이미드는 항공우주 산업에서 경량화 재료로의 활용 가능성을 높이고 있습니다.
2. 전자 산업에서의 응용 확대 'Journal of Applied Polymer Science'에 발표된 또 다른 연구는 폴리이미드가 전자 산업, 특히 유연한 전자기기의 핵심 재료로서 사용될 수 있음을 보여줍니다. 폴리이미드 기반의 유연한 기판은(FPCB) 차세대 스마트 기기의 발전에 중요한 역할을 할 것으로 예상됩니다.
3. 환경 친화적 폴리이미드의 개발 지속 가능한 환경을 위한 연구의 일환으로, 'Polymer Degradation and Stability' 저널에서는 생분해 가능한 폴리이미드의 개발에 대한 연구를 발표했습니다. 이는 폴리이미드의 환경적 영향을 줄이고, 친환경적인 산업 소재로의 전환을 모색하는 중요한 단계입니다.
4. 의료 분야에서의 새로운 가능성 폴리이미드는 생체 적합성과 안정성으로 인해 의료 분야에서도 주목받고 있습니다. 예를 들어, 'Biomaterials' 저널에 실린 연구에서는 폴리이미드를 이용한 인공 신경 인터페이스의 개발에 관한 연구가 진행되고 있음을 보여줍니다. 이는 뇌-컴퓨터 인터페이스(BCI) 기술의 발전에 기여할 수 있습니다.

이러한 연구들은 폴리이미드가 단순한 소재를 넘어서서 혁신적인 기술의 핵심 요소로 자리잡고 있음을 보여줍니다. 환경적 지속 가능성, 의료 분야의 발전, 그리고 산업의 경량화와 효율성 증대는 폴리이미드 개발의 주된 목표입니다. 이는 산업 전반에 걸친 기술 혁신을 촉진하고, 지속 가능한 미래로의 전환을 가속화하는 데 기여하고 있습니다.

폴리이미드의 연구 및 개발은 다음과 같은 중요한 목표들을 지향하고 있습니다:

1. 산업용 고성능 소재의 개발: 폴리이미드는 그 우수한 열 안정성과 기계적 특성으로 인해, 항공우주, 자동차, 전자 산업 등에서 중요한 역할을 하고 있습니다. 이러한 산업에서의 경량화, 내구성, 고성능화를 위한 소재 개발이 주된 목표입니다.
2. 친환경 및 지속 가능한 소재 혁신: 환경적 영향을 최소화하면서도 성능을 유지할 수 있는 친환경적 폴리이미드 소재의 개발은 중요한 연구 분야입니다. 생분해성 폴리이미드의 개발은 이러한 노력의 일환으로, 지속 가능한 미래를 위한 중요한 단계입니다.
3. 의료 분야에서의 새로운 응용: 폴리이미드의 우수한 생체 적합성과 안정성으로 인해, 의료 기기, 인공 장기, 생체 인터페이스 등의 분야에서 새로운 응용이 모색되고 있습니다. 이는 의료 기술의 혁신과 환자 치료의 향상을 목표로 하고 있습니다.

이러한 연구 및 개발의 이유와 정당성은 폴리이미드가 다양한 산업 분야에서 중요한 역할을 할 수 있음을 보여줍니다. 고성능, 친환경, 의료 혁신 등을 위한 지속적인 연구는 폴리이미드가 미래 기술의 발전에 중요한 기여를 할 것임을 암시하고 있습니다.

폴리이미드: 현대 산업의 핵심 소재

폴리이미드는 강도가 높고, 열에 강하며, 전기적 성질이 우수한 고성능 폴리머입니다. 이 글에서는 폴리이미드의 기본적인 성질부터 그 사용처까지, 다양한 관점에서 폴리이미드를 살펴보겠습니다.

폴리이미드의 종류

• 열경화성 폴리이미드: 열이 가해지면 경화되어 모양이 고정되는 유형입니다.
• 열가소성 폴리이미드: 열을 가하면 연화되고, 식으면 다시 굳는 특성을 가집니다.

중합 과정

폴리이미드의 중합 과정은 복잡하며, 다음 단계로 구분됩니다:

1. 모노머 선택: 다양한 종류의 디아민과 디안하이드라이드를 조합하여 사용합니다.
2. 폴리아믹산 형성: 디아민과 디안하이드라이드의 반응으로 폴리아믹산을 형성합니다.
3. 이미드화: 폴리아믹산이 가열되거나 화학적 처리를 거쳐 폴리이미드로 변환됩니다.
4. 가공: 필름, 섬유, 수지 등 다양한 형태로 가공됩니다.

이 과정은 폴리이미드의 최종적인 물리적, 화학적 성질을 결정짓습니다.

특성

1. 내열성: 폴리이미드는 250°C 이상의 고온에서도 안정적입니다.
2. 기계적 강도: 높은 인장 강도와 충격 강도를 자랑합니다.
3. 전기적 성질: 우수한 전기 절연성을 가지고 있습니다.
4. 화학적 저항성: 다양한 화학물질에 대해 강한 저항력을 보입니다.

역사

폴리이미드는 20세기 중반에 개발되었으며, 그 이후로 항공우주, 전자, 자동차 산업 등 다양한 분야에서 필수적인 재료로 자리잡았습니다.

응용 분야

• 전자 산업: 폴리이미드 필름은 휴대폰, 컴퓨터 등의 전자기기에 널리 사용됩니다.
• 항공우주 산업: 고온 및 고압 환경에서의 우수한 성능으로 인해 우주선과 항공기의 부품으로 사용됩니다.
• 자동차 산업: 엔진 및 전자 부품에 사용되어 내열성과 내구성을 높입니다.

개발 동향

최근 폴리이미드는 더 가볍고, 더 강하며, 전기적 성질이 더 우수한 방향으로 개발되고 있습니다. 이는 특히 전기차 및 휴대용 전자기기에서 그 중요성이 높아지고 있습니다.

시장

폴리이미드 시장은 지속적으로 성장하고 있으며, 특히 아시아-태평양 지역에서의 수요 증가가 두드러집니다. 이는 전자 산업의 성장과 밀접한 관련이 있습니다.

일상 생활에서의 폴리이미드

일상생활에서의 폴리이미드 사용 예는 다음과 같습니다:

• 스마트폰과 태블릿: 폴리이미드 필름은 플렉시블 디스플레이와 터치스크린 제조에 사용됩니다.
• 주방용품: 일부 냄비나 프라이팬의 코팅에 폴리이미드가 사용되어 고온에서도 안정적입니다.
• 자동차: 엔진 주변의 열 보호 커버나 전기 배선의 절연재로 사용됩니다.
• 우주 항공: 우주선의 열 보호 시스템에 사용되어 극한의 환경에서도 성능을 유지합니다.

이와 같이 폴리이미드는 우리 삶의 여러 면에서 중요한 역할을 합니다.

5G, 자율주행에 필요한 저유전 소재

밀리파 센서에서는 77GHz, 또 5 G에서는 향후는 28 GHz 등, 고주파의 신호 처리가 필 요하게 되지만, 거기서 문제가 되는 것이 도중에 신호가 약해지는 전송 손실이다

전송 손실은 다음 식에 의하지만 주파수가 높아지면 비례하여 커지기 때문에 손실을 줄 이기 위해서는 유전율이나 유전정접이 최대한 작은 기판재료가 요구된다.

전송 손실 = k×f(주파수)×√ε r (유전율)×tanδ (유전정접)

유전은 절연 기판에 전압을 가했을 때 전자의 치우침(분극)이 일어나는 것으로 유전율은 그 정도를 나타내는 특성값이다. 저유전율화에는 분극률이 작은 원자를 사용하거나 극성 이 작은 구조설계가 중요하다.

유전 정접은 유전체에 교류 전압을 걸면 분극의 영향으로 전기에너지의 일부가 열에너 지가 되는 것으로 에너지 손실이 생긴다 유전 정접은 그 정도를 나타내는 특성치다 분자운동을 억제하는 것이 중요하며 방향족 케톤 구조 등을 꼽는다.

저유전율재료 는 이전에는 불소계 재료가 주류였다 . PTFE 는 대표적인데 불소계는 가격이 매우 비싸다는 점과 표면이 거칠어지기 어렵다는 점 , 도체와의 밀착성이 떨어진다는 단점이 있었다 . LCP 재료는 방향족 폴리에스테르 구조의 화합물로 , 사업화를 향해서 각 회사들이 활발하게 개발을 실시하고 있다 무라타 제작소의 메트로 서크 는 LCP 수지 다층 기판으로, 18 년 전반은 수율이 나빴지만 후반에 걸쳐 개선해 , 크게 확대하고 있다 현재의 매출 규모는 수백억엔 정도로 보여지지만, 2009 년도에는 1,000 억 원의 매상을 계획하고 있다 그 외 , 클라레나 스미토모 화학 , 폴리 플라스틱등도 참가해 , 향후 시장은 크게 성장 하고있다.

PPE는 방향족 에테르 구조의 수지로 , 20 여 년 전부터 고주파용으로 사용돼 왔다 그러나 당시에는 서버와 휴대전화 기지국 , 우주용 등이 주축이 돼 시장이 크지 않았지만 앞으로 고주파 부품이 센서나 5G 통신으로 사용됨으로써 시장은 크게 확대될 것으로 보인다. 유리섬유에 함유하여 경화된 상태에서 사용하는데 , 특징은 다른 재료에 비해 비교적저렴하다는 점이다 카네카는 19 년 4 월에 5 G 대응 폴리이미드를 개발한 것을 발표했다.

 그 외의 재료도 포함해 향후가 주목된다 자율주행의 진보 , 보급에는 센서나 5G 통신 디바이스 등의 진보 , 나아가 고용량 전지 등이 필수가 되지만 그러기 위해서는 다양한 재료의 혁신도 빠뜨릴 수 없다 화학 재료 , 소재 메이커에도 큰 기회가 될 것이다.

폴리이미드의 용해도 결정성 반응성 등의 주요인자

• 디아민의 구조가 무수물의 구조보다 반응속도에 훨씬 더 큰 영향을 미친다.
• 무수물의 반응 속도는 친핵성에 의존하고 이는 전자친화도로 표현된다.
• 무수물의 반응속도 PMDA>BTDA>BPDA>OPDA
• 반응속도는 pKa값이 증가함에 따라 증가함 (염기도와 관련되어있음)
• 디아민 용액에 무수물을 첨가하는 방식이 더 높은 분자량에 큰 영향을 미치며 이는 부반응을 억제하기 떄문임
• 과량의 무수물 투입은 더 높은 분자량을 유도할 수 있음
• 이무수물의 용해도와 단량체 반응성 모두 낮으면 특정 임계 농도이상에서 고체-액체 계면 중합처럼 확산 제어됨
• 이러한 반응은 분자량의 광범위한 분포를 갖는 중합체로 이어질 수 있다.
• 반응속도는 염기성 및 극성용매일수록 빠르며 PMDA-ODA반응의 경우 THF< acetonitrile< DMAc 순서이다.
• 대표적인 부반응은 폴리아믹산의 가역반응이나 이 가역적 반응은 평형상수(Keq)의 크기가 매우 높기 떄문에 고분자량 생성물의 형성을 방지하지 못한다.
• 중요한 부반응은 무수물과 물의 반응이며 분자량 증대 반응과 경쟁적인 반응임.
• 물과의 반응은 무수물을 제거하기 때문에 화학량론을 뒤틀어버리므로 분자량에 영향을 미칠 수 있다.

• 이미드화 반응은 용매의 존재하에서 더 빠르게 진행된다.
• 용매의 가소화 효과(Plasticizing effect of the solvent )는 작용기의 유연성을 증가시킨다.
• 이미드화 반응은 확산속도, 사슬 유연성, 용매화, 산도 같은 여러 영향을 받을 수 있다.
• 이미드화율은 (The rate of imidization) 용매의 존재에서 빠르며 초기단계에서 빠르다.
• 이미드화 반응이 진행됨에 따라 Tg가 증가하고 사슬의 유연성이 감소하여 이미드화 속도가 현저히 느려지게 된다.
• 장시간 가열로 인해 발생하는 잔류 용매의 손실은 이미드화율과 속도를 감소 시킨다.

• 고온 용액 중합에서의 중요 특징은 결정화도가 더 높은 재료를 생성한다. 이는 용매에서 용해도가 증가하기 떄문일 수 있다.
•  
• Tg는 폴리이미드의 화학구조와 큰 상관관계가 있지만 최종 Tg를 결정짓는데에는 여러 요인이 있다.
• 구조의 강성(stiffness)는 가장 중요한 요소이지만 사슬간의 상호작용도 Tg에 영향을 미친다.
• 결정성과 분자량같은 요인계도 Tg에 영향을 미칠수 있다.
• Tg를 결정짓는 많은 요인계로 인해 Tg와 구조의 관계를 근본적으로 다루는 연구가 존재하지 않는다. (규명하기 어려움)
• 하지만 기존의 문헌들을 통해 새로운 조합의 폴리이미드의 대략적인 Tg를 예측하는데는 도움이 될수 있다.
• 사슬간 CTC형성 / 이러한 상호작용으로 인해 증가된 사슬간 인력은 강성과 Tg를 효과적으로 증가시킨다.
• 이러한 전자 상호작용의 결과는 색상에 큰 영향을 준다.
•  
• 보통의 경우 결정화 능력은 BTDA>PMDA>BPDA~ODPA 순서
• PEQ-ODPA의 경우 고분자량일 경우 제한된 사슬 유동성을 보이나 NMP가 있을 떄만 유동성이 개선되어 눈에 띄게 결정화 된다.

• PI를 침전시키는 많은 조건에서 생성된 PI는 부서지는 결과를 나타났고 이러한 PI는 필름보다 더 높은 결정성을 가짐을 확인할 수 있었다.
• DMF로부터 침전시킬 경우 고분자와 용매 사이의 강한 결합 (strong association) 때문에 고분자의 구조를 변경하지 않고는 마지막의 미량의 용매를 제거할 수 없었다.
• THF를 용매로 사용할 경우 미세한 PAA 침전물을 얻기 쉬우며 THF도 쉽게 제거할 수 있다.
• THF용매를 사용할 경우 용해, 반응 및 침전이 빠르게 진행되어 크림색 덩어리의 PAA가 생성된다.
• THF 침전반응을 사용하여 침전분말을 얻을 수 있었고 THF의 불안정한 특성으로 인해 에테르 또는 유사한 휘발성 용매를 사용하여 효율적으로 추출 건조할 수 있었다.

출처

Crystallization, Morphology, Thermal Stability and Adhesive Properties of Novel High Performance Semicrystalline Polyimides., Ratta, Varun., 1999.

Preparation and Fabrication of Aromatic Polyimides., R. A. DINEHART., 1967

2023.01.26 - [고분자(Polyimer)] - 고주파 환경을(5g) 위한 저유전 Polyimide

2023.02.04 - [고분자(Polyimer)] - 폴리이미드의(Polyimide)의 색상 요인계

2023.01.31 - [고분자(Polyimer)] - 폴리이미드 : 이미드화, 온도, 이미드화율간의 상관 관계

엔지니어링 플라스틱 자동차 및 전기전자 적용부품 정리 (Application 모음)

자동차 부품 적용소재 및 Application

전기전자 및 산업자재 적용소재 및 Application

2023.04.03 - [고분자(Polyimer)] - 엔지니어링(Enpla) 플라스틱의 주요 특징 및 Application

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 주요특징

소재별 특성 및 제품 적용 분야

자동차 및 전지전자 Application 및 적용 부품

2023.04.03 - [분류 전체보기] - 엔지니어링 플라스틱 자동차 및 전기전자 적용부품 정리

Polyetherimide (PEI)의 모든 것

소개

폴리 에테르 이미드 (PEI)는 우수한 기계적, 화학적 및 열 특성의 조합으로 높은 가치가있는 열가소성 중합체이다. 강하고 뻣뻣하며 크리프와 피로에 저항합니다. 또한, 치수 안정성이 매우 우수하며 다양한 화학 물질에 매우 저항력이 있습니다. 이러한 특성은 PEI가 자동차, 의료 및 항공 우주를 포함한 다양한 응용처에 이상적입니다.

유형

PEI는 폴리이미드 그룹에 속하는 반 결정질의 비정질 중합체이다. 비스 클로로포르 산 및 비스페놀 -A의 축합 반응으로부터 유래 된 반 방향성 열가소성 폴리 에테르 이미드이다.

주요 특성

PEI는 매우 높은 융점 (270-290 ° C)을 가지므로 장기적인 고온 응용에 적합합니다. PEI는 또한 지속적인 서비스 온도 범위가 -40 ° C ~ 150 ° C 인 우수한 열 안정성을 갖습니다. 또한 화재와 연기에 대한 저항이 매우 우수합니다. 또한 PEI는 탁월한 치수 안정성을 가지며 광범위한 화학 물질에 매우 강합니다.

1. 높은 연속 사용온도 (단기 200℃, 장기 170℃)
2. 높은 기계적 강도
3. 고강성
4. 넓은 온도 범위에서 높은 내크리프성
5. 높은 치수 안정성
6. 매우 우수한 내가수분해성 (반복적인 고온 스팀멸균에 적합)
7. 전기 절연성
8. 내방사선성
9. 염소 및 부식성 / 산성 세정제에 대한 우수한 내화학성

- 인장탄성 : 3200 MPa
- 항복강도 : 127 MPa
- 신율 7%
- 굴곡강도 : 164 MPa
- 충격강도 (샤르피) : 113 kj/m2
- Tg : 216℃
- Tm : n.a.
- 수분흡수율 : 0.1%

역사

PEI는 General Electric에 의해 처음 개발되었으며 처음에는 항공 우주 산업에서 사용되었습니다. 나중에 탁월한 기계, 화학 및 열 특성으로 인해 자동차 및 의료 산업에서 사용하기 위해 채택되었습니다. 1980 년대에 PEI는 화염 지연과 연기 억제 특성을 향상시키기 위해 더욱 발전되었습니다.

시장

글로벌 PEI 시장의 가치는 2018 년 11 억 달러로 평가되었으며 2024 년까지 미화 18 억 달러에 달할 것으로 예상되며 예측 기간 동안 CAGR 8.3%로 증가 할 것으로 예상됩니다. 시장의 성장은 자동차 및 전기 산업의 수요 증가, 경량 재료에 대한 수요 증가와 같은 요인에 의해 주도됩니다.

가격 정보

PEI 가격은 구매 한 등급과 수량에 따라 다릅니다. 일반적으로 가격은 파운드당 $ 2.50에서 $ 5.00입니다.

폴리에테르이미드 Polyetherimide (PEI)

소개

폴리 테리 미드 (PEI)는 우수한 기계적, 화학적 및 열 특성의 조합으로 높은 가치가있는 열가소성 중합체이다. 강하고 뻣뻣하며 크리프와 피로에 저항합니다. 또한, 치수 안정성이 매우 우수하며 다양한 화학 물질에 매우 저항력이 있습니다. 이러한 특성은 PEI가 자동차, 의료 및 항공 우주를 포함한 다양한 응용 프로그램에 이상적입니다.

유형

PEI는 폴리이미드 계열에 속하는 반 결정질의 비정질 중합체이다. 비스클로로포르 산 및 비스페놀-A의 축합 반응으로부터 유래 된 반 결정성 열가소성 폴리 에테리 미드이다.

주요 특성

PEI는 매우 높은 융점 (270-290 ° C)을 가지므로 장기적인 고온 응용에 적합합니다. PEI는 또한 지속적인 서비스 온도 범위가 -40 ° C ~ 150 ° C 인 우수한 열 안정성을 갖습니다. 또한 화재와 연기에 대한 저항이 매우 우수하며 자기 외설입니다. 또한 PEI는 탁월한 차원 안정성을 가지며 광범위한 화학 물질에 매우 강합니다.

- 밀도 : 1.25-1.29

- 녹는점 : 200~290℃

- 유리전이 온도 : 200~250 ℃
- 연속 서비스 온도 범위 : -50 ℃ ~ 170 ℃
- 인장 강도 : 75-135 MPa
- 연신율 : 7-13%
- 굴곡 계수 : 2.7-3.2 GPA
- 열 변형 온도 (HDT) : 170-200 ° C

역사

PEI는 1950 년대 General Electric에 의해 처음 개발되었으며 처음에는 항공 우주 산업에서 사용되었습니다. 나중에 탁월한 기계, 화학 및 열 특성으로 인해 자동차 및 의료 산업에서 사용하기 위해 채택되었습니다. 1980 년대에 PEI는 화염 지연과 연기 억제 특성을 향상시키기 위해 더욱 발전되었습니다.

시장

PEI는 뛰어난 기계, 화학 및 열 특성으로 인해 자동차, 의료 및 항공 우주 산업에서 널리 사용됩니다. 또한 소비재 산업뿐만 아니라 전기 및 전자 산업에서도 사용됩니다.

가격 정보

PEI 가격은 구매 한 등급과 수량에 따라 다릅니다. 일반적으로 가격은 파운드당 $ 2.50에서 $ 5.00입니다.