Journal of the Korea Concrete Institute (콘크리트학회논문집)

Korea Concrete Institute (한국콘크리트학회)
권호 표지
DOI QR코드

DOI QR Code

A Study on Thermal Performance of Cement Mortar with PCM

PCM을 혼입한 시멘트 모르타르의 열적성능에 관한 연구

  • 김보현 (한양대학교 건축환경공학과) ;
  • 이한승 (한양대학교 건축환경공학과)
  • Received : 2011.04.07
  • Accepted : 2011.05.26
  • Published : 2011.08.31
Download PDF
⟨ Previous Next ⟩

Abstract

Recently, environmental concerns and issues have become great concerns for the public. Therefore, this study is conducted with the objective of preventing energy depletion and $CO_2$ emission. PCM (Phase Change Materials) having latent heat characteristic is mixed in mortar to find a proper mix proportion. Also, the mortar properties and performances as well as a melting point of PCM when applied to air conditioning and heating conditions in at building environments were obtained by performing experiments. Also, latent heat and heat transfer characteristics were obtained from experiments by test of thermal performance to formulate temperature gradient about amount of heat transfer of PCM content using the Fourier's thermal equation. The study results can be used in the application of PCM in buildings and expected effect of air conditioning and heating energy.

이 논문은 최근 가속진행 되고 있는 에너지 고갈 및 이산화탄소($CO_2$) 배출 방지대책에 대한 하나의 방안으로서 우수한 잠열 성능을 가진 PCM(phase change materials)을 모르타르에 혼입하고 실험을 통해 PCM의 적정 혼입량 및 모르타르 물성, 성능, 바닥 방식에서의 냉 난방식 적용에 대한 PCM의 효율적인 용융점 등 을 파악하였으며 자체 열적 성능 실험을 통해 열 전달 및 잠열 성능을 확인하였다. 또한 실험에서 도출해 낸 결과에 의해 Fourier의 열법칙을 이용하여 PCM 혼입량별 열전달량과 온도 구배 식을 제안하고 이를 분석하였다. 따라서 이 논문의 결과를 근거로 PCM의 건축물에서의 적용성을 파악하고 냉 난방 에너지 저감 효과를 기대할 수 있는 기초적 자료로서의 근거를 도출하는데 큰 의미를 두었다. 이 실험 결과 PCM 모르타르의 우수한 냉 온 축열 성능을 도출 할 수 있었으며 이를 통해 냉 난방기 On-Off 작동 조절에 의한 에너지 저감 및 그에 따른 $CO_2$ 저감에 대한 가능성을 확인 할 수 있었다.

Keywords

References

  1. 최상진, 이덕기, 박수억, "국내외 $CO_2$ 저감 및 처리 기술개발 정책동향 분석," 기술혁신학회지 특집호, 6권, 4호, 2003, pp. 535-550.
  2. 노동순, "온실가스 저감 기술 개발 사업단," 한국에너지 기술연구원, 연구보고서, 2003, pp. 1-5.
  3. 지식경제부 "고효율성 축열건자재 제조 및 이용기술 개발," 연구보고서, 2008, pp. 1-4.
  4. 현은미, "친환경건물의 운영 단계에서의 이산화탄소 배출 저감에 관한 연구," 건국대학교 학위논문, 2009, pp. 1-3.
  5. 김성수, 최창용,이재구, "PCM 축열 건자재의 난방 에너지 절약 특성," 대한설비공학회 학술발표대회 논문집, 2007, pp. 1102-1107.
  6. Bentz, D. P. and Turpin, R., "Potential Applications of Phase Change Materials in Concrete Technology," Cement and Concrete Composites, Vol. 29, Issue 7, 2007, pp. 527-532. https://doi.org/10.1016/j.cemconcomp.2007.04.007
  7. Schossig, P. and Henning, H., "Micro-Encapsulated Phase Change Materials Integrated into Construction Material," Solar Energy Materials & Solar Cell, Vol. 89, 2005, pp. 297-306. https://doi.org/10.1016/j.solmat.2005.01.017
  8. Kpschenz, M. and Lehmann, B., "Development of a Thermally Activated Celling Panel with PCM for Application in Lightweight and Retrofitted Building," Energy and Building, Vol. 36, 2004, pp. 567-578. https://doi.org/10.1016/j.enbuild.2004.01.029
  9. Neeper, D. A., "Thermal Dynamaics of Wallboard with Latent Heat Storage," Solar Energy, Vol. 68, No. 5, 2000, pp. 593-403.
  10. 윤두한, 최봉수, 홍희기, "PCM을 이용한 온돌 패널의 실험 및 특성 연구," 대한설비공학회 학술발표대회 논문집, 2006, pp. 122-125.
  11. Ryu, H. W., Woo, S. W., Shin, B. C., and Kim, S. D., "Prevention of Supercooling and Stabilization of Inorganic Salt Hydrates as Latent Heat Storage Materials," Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 27, Issue 2, 1992, pp. 161-172. https://doi.org/10.1016/0927-0248(92)90117-8
  12. Lamberg, P., Lehtiniemi, R., and Henell, A. M., "Numerical and Experimental Investigation of Melting and Freezing Processes in Phase Change Material Storage," International Journal of Thermal Science, Vol. 43, 2004, pp. 277-287. https://doi.org/10.1016/j.ijthermalsci.2003.07.001
  13. Shilei, L., Neng, Z., and Guohui, F., "Impact of Phase Change Wall Room on Indoor Thermal Environment in Winter," Energy and Buildings, Vol. 38, 2006, pp. 352-359.
  14. 김종국, 윤우석, 정경택, 설용건, 주현규, 전명석, 이태규, "구형 PCM 입자의 제조 및 캡슐화에 관한 연구," HWAHAK KONGHAK, Vol. 37, No. 2, 1999, pp. 151-157.
  15. Lane, G. A., "Phase Change Materials for Energy Storage Nucleation to Prevent Supercooling," Solar Energy Materials and Solar Cells, Vol. 27, Issue 2, 1992, pp. 135-160. https://doi.org/10.1016/0927-0248(92)90116-7
  16. 홍봉재, 이종성, "건물 단열재 및 설비 자재 내구성 실태 조사(ii): 건물 단열재 분야," 대한주택공사 부설주택연구소, 연구보고서, 1995, pp. 1-8.

Cited by

  1. Hydration Heat and Strength Characteristics of Cement Mortar with Phase Change Materials(PCMs) vol.28, pp.6, 2016, https://doi.org/10.4334/JKCI.2016.28.6.665