요약: 에어로겔 단열 코팅은 건조막 두께가 보통 1–3 mm인 두꺼운 차단형 단열 코팅으로, 20–50 nm 나노기공 네트워크를 통해 고체 전도, 기체 대류, 복사를 동시에 억제합니다. 표준 T/CECS 10126-2021은 에어로겔 기반 중간층의 열전도도를 0.044 W/(m·K) 이하로 요구하며, R = d/λ로 환산하면 0.044 W/(m·K)인 2 mm 코팅은 약 0.045 m²·K/W의 열저항을 가집니다. 이는 약 9 mm의 일반 유기 도막에 해당합니다. 핵심 트레이드오프는 에어로겔 함량을 늘리면 열전도도는 낮아지지만 접착강도도 떨어진다는 점입니다. 공개된 수계 조성(에어로겔 슬러리 20%, 중공 유리 마이크로비드 25%, 아크릴 유액 30%)은 0.041 W/(m·K)와 인장접착강도 0.82 MPa를 기록했습니다.
에어로겔 단열 코팅이란
에어로겔 단열 코팅은 나노다공성 실리카(SiO₂) 에어로겔을 주요 기능성 필러로 하고 유기 유액이나 무기 결합제와 결합한 차단형 단열 코팅으로, 건조막 두께는 보통 1–3 mm입니다. 산업 설비, 배관, 건물 외피에서 에너지 절감, 저온화상 방지, 결로 억제에 쓰입니다. 근적외선 반사형 도료나 중·원적외선 방사형 도료와는 작동 원리가 다르며, 현장에서는 단열 중간층 + 반사 상도 조합이 흔합니다.
핵심 데이터
- 기공 구조: SiO₂ 에어로겔 기공은 약 20–50 nm로 상온·상압에서 공기 분자 평균 자유 행로(약 68 nm)보다 작습니다. 기공률 90–99.8%, 비표면적 400–1000 m²/g, 단일체 밀도는 약 0.002 g/cm³까지 낮아집니다.
- 열전도도: 원료 에어로겔 약 0.011–0.018 W/(m·K), 에어로겔 매트는 보통 0.023 W/(m·K) 이하, 코팅은 0.035–0.044 W/(m·K) 수준입니다.
- 표준 한계: T/CECS 10126-2021(2021-08-01 시행)은 중간층 0.044 W/(m·K) 이하를 요구하고, GB/T 25261-2018은 일반 단열 중간층을 1급 0.08 이하, 2급 0.08–0.15 W/(m·K)로 등급화합니다.
- 기준값: 정지 공기 0.023 W/(m·K), 팽창 진주암 0.05–0.06 W/(m·K), 일반 유기 도막 약 0.15–0.25 W/(m·K).
- 공개 사례: 에어로겔 슬러리 20% + 중공 유리 마이크로비드 25% + 아크릴 유액 30% 수계 중간층은 0.041 W/(m·K)(ASTM E1530-2019), 인장접착강도 0.82 MPa(GB/T 30803-2014, IDT ISO 29804:2009)입니다.
- 물성: 건조막 밀도 약 0.35–0.50 g/cm³로 일반 충전 도막보다 훨씬 가볍고, 시판 제품은 발수율 98%, pH 7–9, 격자 접착 1급 등이 흔히 표기됩니다(각사 형식시험 성적서로 확인).
- 시공: 5–40 °C, 1회당 건조막 약 1 mm, 분사 거리 30–50 cm, 총 두께 2–3 mm를 여러 번 나눠 시공합니다.
차단 원리: 세 가지 열전달을 동시에
기상: 크누센 효과
상온·상압에서 공기 분자 평균 자유 행로는 약 68 nm입니다. 20–50 nm 기공에서는 분자 간 충돌이 제한되어 기체 전도가 자유 공기의 0.023 W/(m·K)보다 낮아집니다. 마이크론급 기공을 가진 진주암·버미큘라이트 같은 다공성 필러와 에어로겔을 구분하는 핵심입니다.
고체상: 길고 구부러진 열 경로
에어로겔은 나노입자 골격으로 고형분 비율이 낮고(기공률 90% 이상) 열 경로가 매우 구부러져 있어 고체 전도가 강하게 억제됩니다. 결합제는 전도 다리를 다시 만들므로 수지가 많을수록 열전도도가 올라가며, 코팅(0.035–0.044)과 원료 에어로겔(0.011–0.018 W/(m·K))의 격차가 여기서 생깁니다.
복사: 적외선 차폐
고온에서는 복사 비중이 커지므로 IR 차폐 필러(이산화티타늄, 탄소계 분말)를 보조로 넣고, 건축에서는 반사 상도가 태양복사를 담당합니다. 목표가 정반대인 방열·열전도 코팅과 수치 기준을 혼용하지 않도록 주의합니다.
비교표: 열전도도와 등가 두께
열저항 R = d/λ(d는 건조막 두께, λ는 열전도도). 0.045 m²·K/W를 만드는 데 필요한 두께:
| 시스템 | 대표 λ, W/(m·K) | 0.045 m²·K/W 필요 두께 | 비고 |
|---|---|---|---|
| 에어로겔 후막 중간층(T/CECS 10126-2021) | 0.044 이하 | 약 2.0 mm | 에어로겔 최소 체적비 규정 |
| 에어로겔 + 중공 유리 마이크로비드 | 약 0.041(실측) | 약 1.8 mm | 공개 조성, Coating & Protection 2025년 1호 |
| 단열 중간층 1급(GB/T 25261-2018) | 0.08 이하 | 약 3.6 mm | 중공 유리 마이크로비드 계열 |
| 단열 중간층 2급(GB/T 25261-2018) | 0.08–0.15 | 약 3.6–6.7 mm | 팽창 진주암·버미큘라이트 계열 |
| 일반 유기 도막 | 약 0.15–0.25 | 약 7–11 mm | 에폭시·아크릴 상도 수준 |
| 정지 공기(기준) | 0.023 | 약 1.0 mm | 코팅 아님, 기준용 |
배합과 선정 포인트
열전도도 대 접착강도
에어로겔은 다공성이고 기계적으로 약합니다. 함량을 늘리면 열전도도는 내려가지만 연속된 결합상이 옅어져 접착강도가 떨어집니다. 공개 연구에서 유액 30%, 마이크로비드 25% 고정 시 슬러리 20%를 넘기면 접착강도가 계속 하락했고, 20/25/30 조합이 0.041 W/(m·K)와 0.82 MPa를 동시에 충족했습니다. 접착강도 하한을 먼저 고정한 뒤 에어로겔을 단계적으로 올리는 절차가 안전합니다.
중공 유리 마이크로비드 병용
중공 유리 마이크로비드는 정지 공기(약 0.023 W/(m·K))를 밀봉하며, 가격이 낮고 압축 강도가 있어 수축을 막는 골격 역할을 합니다. 입하 검사에서는 치밀도와 물 뜸비율로 파손 입자를 빠르게 판별할 수 있습니다.
결합제와 사용 온도
수계 아크릴 시스템의 장기 사용 한계는 대개 120 °C 수준입니다. SiO₂ 에어로겔 골격 자체는 수백 도를 견디지만 코팅 한계는 결합제가 결정합니다. 더 뜨거운 배관에는 무기·규산염계(GB/T 17371-2008 참조)나 에어로겔 매트 + 박막 조합을 쓰고 형식시험 데이터로 검증합니다.
시공과 검수
후막은 수축 균열이 생길 수 있으므로 1회 약 1 mm, 분사 거리 30–50 cm, 5–40 °C 조건으로 나눠 시공합니다. 열전도도는 GB/T 32064-2015(과도 평면열원법) 또는 열류계법으로, 인장접착강도는 GB/T 30803-2014로, 시스템 설계·검수는 T/CECS 835-2021로, 제품은 GB/T 34336-2017로 확인합니다.
자주 묻는 질문
열전도도가 얼마여야 합격인가요?
T/CECS 10126-2021 기준 0.044 W/(m·K) 이하면 적합합니다. 0.030 W/(m·K) 미만 주장은 시험 방법, 시편 두께, 양생 조건을 먼저 확인해야 신뢰할 수 있습니다.
2 mm 코팅은 일반 단열재 몇 mm에 해당하나요?
열저항으로 보면 0.044 W/(m·K) 2 mm는 약 0.045 m²·K/W로, 기존 단열 중간층 3.6–6.7 mm 또는 일반 유기 도막 7–11 mm에 상당합니다. 다만 표면층일 뿐 배관 보온 전체를 대체하지는 않으며, 설계는 T/CECS 835-2021과 도면 기준을 따릅니다.
몇 도까지 견디나요?
결합제에 좌우됩니다. 수계 아크릴은 장기 120 °C 수준이고, 그 이상은 무기·규산염계나 에어로겔 매트 복합으로 가며 내열성·열순환 형식시험으로 확인합니다.
에어로겔을 더 넣으면 접착이 왜 떨어지나요?
다공성 에어로겔이 많아지면 유액이 입자를 충분히 감싸지 못해 연속상이 약해지고 인장접착강도가 하락합니다. 접착 하한을 먼저 잡고 에어로겔·마이크로비드·유액을 그라데이션으로 시험하세요.
두껍게 칠하면 갈라지나요?
1회 과다 두께와 급속 건조는 미세균열을 유발합니다. 1회 약 1 mm로 나누고 마이크로비드나 섬유 골격으로 수축 응력을 분산하며 도포 간격을 지키세요.
반사형 단열 도료와의 관계는?
상호 보완입니다. 반사 상도가 태양 흡수를 줄이고 에어로겔 중간층이 전도를 억제하며, 조합 시스템은 폭염 지역의 외벽과 산업 설비에 널리 쓰입니다.
참고 자료
- T/CECS 10126-2021 에어로겔 후막 단열 코팅 시스템(2021-08-01 시행)
- T/CECS 835-2021 에어로겔 후막 단열 코팅 시스템 적용 기술 규정
- GB/T 34336-2017 나노기공 에어로겔 복합 단열 제품
- GB/T 25261-2018 건축용 반사 단열 도료(중간층 등급)
- GB/T 30803-2014 인장접착강도 측정(IDT ISO 29804:2009)
- GB/T 32064-2015 건축재료 열전도도 과도 평면열원법
- GB/T 17371-2008 규산염 복합 단열 도료
- Zhao Wansai 외, 수계 에어로겔 단열 중간층 개발, Coating & Protection 2025년 1호
Last updated: 2026-10-16 ｜ Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd. 기술부 검수·발행