• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2011년도 춘계학술발표대회 논문집
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• pp.162-167
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• 2011

Thermal storage plays an important role in building energy saving, which is greatly assisted by the incorporation of latent heat storage in building materials. A phase change material is a substance with a high heat of fusion which, melting and solidifying at a certain temperature, can be storing and releasing large amount of energy. Heat is stored or released when the material changes from solid to liquid. Integration of building materials incorporating PCMs into the building envelope can result in increased efficiency of the built environment. The aim of this research is to identify thermal performance of PCMs impregnated building materials which is applied to interior of building such as gypsum and red clay. In order to analyze thermal performance of phase change materials, test-cell experiments and simulation analysis were carried out. The results show that micro-encapsulated PCM has an effect to maintain a constant indoor temperature using latent heat through the test-cell experiments. PCM wallboard makes it possible to reduce the fluctuation of room temperature and heating and cooling load by using EnergyPlus simulation program. Phase change material can store solar energy directly in buildings. Increasing the heat capacity of a building is capable of improving human comfort by decreasing the frequency of indoor air temperature swings so that the interior air temperature is closer to the desired temperature for a long period of time.

• 에너지공학
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• 제8권2호
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• pp.224-232
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• 1999

캡슐형 잠열재를 이용한 열저장 시스템은 바닥 난방 및 건물 난방에서 매우 효과적인 시스템이다. 이러한 시스템 개발에 필수적인 요소가 열유동 매체가 순환하는 파이프 주변의 캡슐내 온도 분포와 열유동 매체의 유량 등이다. 그러므로 본 연구에서는 3차원 비정상 상태에서 Navier-Stokes 방정식, 난류모델을 비롯한 스칼라 보존 방정식을 적용하여 캡슐 블록의 온도 분포 및 파이프 내의 유동장 해석을 수행하였다. 또한 본 연구와 같이 계산 영역이 특별한 기하학적 현상을 형상(circle+square)인 문제 해결하는데 적용할 수 있는 새로운 격자 생성 기술(MBFGE/CCM)을 개발하였다. 격자계는 파이프에서 원형 격자를 이용하였고, 캡슐 블록에서 사각 격자를 이용하여 다중격자와 미세격자를 결합하여 사용하였다. 본 연구의 목적은 컴퓨터를 이용한 수치해석적 방법을 미세 캡슐을 이용한 축열보드에 적용하여 2종류의 열경계 상태에 대하여 속도와 온도분포를 계산하여 비교분석을 하는 것이다. 온도는 축열 보드의 한 쪽면은 대류면이고 다른 한쪽면은 단열면인 경우(Case 2)보다 양면 모두 단열인 경우(Case 1)일 때 더 높게 상승하였다. 온수 파이프 중심선인 Y=0 에 가까운 영역에서 Case 1과 Case 2사이에 축열 보드 내에서 온도 차이는 확연하게 나타났다. 향후 수치해석의 정확도를 높이고 축열 보드의 열전달 현상을 보다 정확히 계산하기 위해서는 위치 및 시간에 따른 정밀한 온도 측정값이 필요하고 특히 잠열재인 미세 캡슐이 상변화를 하므로 온도 변화에 따른 물질의 비열(C$_{p}$)과 열전달율(λ)을 고려한 방정식이 요구된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권4호
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• pp.2344-2349
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• 2015

여름철이 고온 다습한 우리나라에서는 잠열부하가 크기 때문에 에어컨만을 사용하면 냉방에너지를 많이 사용하게 된다. 이 때에 제습기를 동시에 사용하면 냉방 중 큰 비중을 차지하는 잠열부하를 줄일 수 있어 실내 공기질도 개선하고 냉방에너지도 절약할 수 있다. 본 연구에서는 가정용 제습기에 사용되는 무기섬유 기질에 메탈 실리케이트가 함침된 소형제습 로터에 대하여 항온항습실에서 로터 회전속도, 재생 공기온도, 실내 공기온도, 실내 상대습도, 제습부 전방풍속을 변화시키며 제습 성능을 측정하였다. 제습 로터는 최적 회전수 (1.0rpm)가 존재하며 최적치를 초과하면 불완전 재생 등으로 제습량이 급격히 감소한다. 재생온도가 높아질수록 재생에는 유리하나 제습-재생과정의 열적인 편차가 급격히 증가하여 제습량이 감소한다. 따라서 최적 재생온도가 존재하는데 본 연구의 경우는 $100^{\circ}C$로 나타났다. 상대습도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습제의 제습능력이 상대습도에 의존하는 때문이다. 실내 공기온도의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 제습측 온도가 높을 때 재생측 공기와의 열적 편차가 감소하여 제습부의 상당량이 제습에만 사용될 수 있기 때문이다. 전방풍속의 증가에 따라 제습량도 증가한다. 이는 전방풍속의 증가에 따라 열 및 물질전달계수가 증가하기 때문이다.

• Composites Research
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• 제30권5호
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• pp.288-296
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• 2017

본 연구에서는 전자기기 사용에 이슈가 되고 있는 발열 문제를 해결하고자 상변화물질(PCM)의 잠열 특성을 이용하여 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA) 복합필름을 제조하고 방열 성능을 평가하였다. 이를 위해 용융온도가 서로 다른 두 가지의 상변화물질을 사용하여 제작한 PCM/PMMA 복합필름의 열적 특성을 비교 분석하여 다양한 사용조건에 따른 유효성을 검증하였고, Compression Molding 방법과 PCM Paste Sealing 방법에 따른 PCM/PMMA 복합필름의 방열 특성을 비교 분석하여 최대의 방열 효과를 달성할 수 있는 최적의 방법을 도출하였다. 또한 PCM/PMMA 복합필름의 방열 성능을 최대화하기 위해 열전도율이 높은 흑연과 그래핀을 추가로 적층하여 제조한 Hybrid 복합필름의 열적 특성을 분석하였고, 이들을 통해 향상된 방열 성능을 실험적으로 검증하였다. 본 연구를 통해 개발된 방열 성능이 우수한 복합필름은 다양한 전자기기에 활용되어 발열 문제를 효과적으로 해결할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제24권6호
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• pp.189-196
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• 2020

초고층 건축물과 같은 대형 건축물의 부재가 대형화 되면 수화발열로 인하여 내 외부 온도차가 커져 균열이 발생한다. 잠열재인 상전이 물질을 수화열저감재로써 사용하는 방법은 다른 방법들보다 접근성, 사용성, 효율성이 높다. 이에 따라 수화열저감재로 상전이 물질을 사용한 연구들이 많이 진행되고 있다. 하지만 상전이 물질은 상전이 반응온도가 다르기 때문에 외기온도, 콘크리트 비빔온도 같은 환경요인에 영향을 받을 수 있는데 이를 고려한 연구는 미미한 수준이다. 따라서 본 논문에서는 서중환경에서 수화열저감재를 사용한 콘크리트의 수화발열 특성과 품질을 평가하였다. 그 결과, 서중환경에서 스트론튬계 수화열저감재를 3wt.%, 5wt.%를 혼입했을 경우, OPC수준보다 수화발열은 8%, 21% 저감이 가능하고 발열속도는 약 75분, 85분 정도 지연할 수 있는 것으로 나타났다. 이는 온도가 높을 때 상전이 반응이 상대적으로 촉진되어 실험실환경보다 향상된 성능 나타난 것으로 판단된다. 향후 서중환경에서 다른 종류의 수화열저감재 효율과 비교하고, 장기 재령에서의 강도발현 등에 대한 세부적인 검토를 진행할 예정이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권6호
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• pp.787-792
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• 2022

겨울철 제설염의 사용은 콘크리트의 미세조직을 손상시기게 되고 이는 내구성을 감소시켜 콘크리트의 수명 단축으로 이어진다. 이러한 단점을 개선하기 위해 상변화물질(Phase Change Material, PCM)의 잠열을 콘크리트에 적용함으로써 손상을 완화하고 제설염의 수요를 감소시킬 수 있는 융설 PCM 함침 경량골재(Phase Change Material Impregnated Light Weight Aggregate, PCM-LWA) 콘크리트를 개발하고자 한다. 콘크리트를 제작할 때, PCM을 함침하고 캡슐화한 팽창점토(Expanded Clay)는 일반골재의 50 %를 대체하여 사용되었으며, 열적 성능을 향상시키기 위해 사용된 다중벽 탄소나노튜브(Multi-walled Carbon Nano Tube, MWCNT)는 바인더 중량 대비 0.10 %, 0.15 % 및 0.20 %의 비율로 첨가되었다. PCM-LWA를 적용한 시편들의 압축강도 시험 결과 약 54 %의 강도 감소를 보였지만 MWCNT의 첨가를 통하여 PCM-LWA 콘크리트의 열적 성능을 크게 향상시켰다. 열 사이클링 시험에서 모든 시편은 15℃ ~ -5℃의 온도에서 시험하였다. 주변 온도가 0℃ 미만으로 내려갈 때, 다른 시편들의 내부 온도는 0℃ 미만으로 내려가거나 조금 웃도는 경향을 보였지만, CNT를 0.10 % 첨가한 시편의 내부 온도는 2℃로 유의미한 차이를 보였다. 0.15CNT와 0.20CNT의 경우 CNT의 함유로 인하여 과냉각이 발생하였고 열효율이 떨어지게 되어 시편 내부의 온도가 0℃ 이하로 떨어지는 것을 확인할 수 있었다. 융설 시험에서 열 사이클링 시험의 결과와 유사하게 50PCM-LWA와 0.10CNT는 얼음을 녹이는 데에 가장 뛰어난 성능을 보였지만 시간이 흐름에 따라 열전도율이 높은 0.10CNT 시편이 가장 우수한 성능을 보였다.

• 공업화학
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• 제25권5호
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• pp.463-467
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• 2014

본 연구에서는 팽창흑연의 함량 변화를 달리하여 제조한 팽창흑연/에리스리톨 복합체의 열적거동에 관하여 고찰하였다. 팽창흑연이 도입된 팽창흑연/에리스리톨 복합체의 표면 및 구조특성은 scanning electron microscope (SEM), transmission electron microscope (TEM), 그리고 X-ray diffraction (XRD)를 이용하여 관찰하였으며, 열적특성은 differential scanning calorimetry (DSC)와 thermal conductivity (TC)를 이용하여 분석하였다. 실험 결과 팽창흑연의 함량이 증가함에 따라 팽창흑연/에리스리톨 복합체의 열전도도가 증가하였으며, 반면에 잠열은 팽창흑연의 존재 하에 약간 감소하였다. 결론적으로 팽창흑연은 상변이 물질의 높은 열 전달성능 및 열 저장능력을 향상시키는데 적합한 소재라 판단된다.

• 에너지공학
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• 제12권4호
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• pp.267-273
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• 2003

Emulsion 연료는 연료절감과 오염방지특성에 의하여 많은 관심을 끌고 있다. 본 연구에서는 B-C유와 Emulsion 연료(B-C유와 폐수를 혼합하여 만든 연료)의 연소효율을 비교 분석하였다. 보일러의 양쪽에 R-Type Thermocouple과 광학온도계를 설치하였고, 연소가스배출구에 연소측정기를 설치하여 B-C유와 Emulsion 연료의 연소시 화염의 온도, 연소율 및 배기가스 농도를 측정 비교하였다. 이에 대한 실험 결과로서, 보일러 전$.$후반부의 화염온도는 B-C유의 화염온도보다 약 5$0^{\circ}C$ 낮았고, 이러한 온도차이의 원인은 Emulsion 연료의 폐수 속 수분 잠열로 인한 것으로 사료되어진다. 또한 Emulsion연료를 사용하였을 때 배출가스의 분석 결과는 오염물질의 같소 및 CO 농도 또한 매우 낮게 측정되어짐을 나타내고 있다. 3-C유와 Emulsion 연료의 연소 효율은 각각 85.5%와 84.8%이다.

• 한국세라믹학회지
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• 제40권8호
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• pp.811-817
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• 2003

최근 들어 비금속광물의 구조적 특성을 이용한 활용분야가 매우 다양해지고 있다. 특히 판상광물은 차폐(은폐)력이 매우 우수하고, 층간특성을 이용한 흡착 및 저장특성이 매우 우수하다. 본 연구에서는 이와 같은 판상광물의 기본의 특성에 또 다른 기능성 물질을 흡착시킴으로써 부가적인 새로운 기능성을 갖는 친환경성 건축소재를 개발하고자 천연산 인상흑연 및 견운모를 기능성 모소재로 사용하고 미립화 및 ABDM(Alkyl Benzyle Demethyle Ammonium Chloride)으로 흑연입자 표면을 항균처리를 하였다. 항균처리를 위한 흡착은 전위차를 이용한 1차 흡착과 ABDM 상호간의 steric 작용에 의한 2차 흡착으로 완전 이중층이 형성되어 충분한 항균효과를 나타낼 수 있었다. 제조된 기능성 재료를 모르타르로 제조하여 다양한 기능성을 측정한 결과 세균감소율 99.7% 이상과 80% 이상의 암모니아 가스 흡착(탈취) 효과 및 95% 이상의 전자파 차폐율과 5% 정도의 열저장(축열, 잠열) 효과를 갖는 것으로 나타났다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제31권3호
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• pp.168-174
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• 2006

The purpose of this study is to develop the cold chain system by developing optimal phase change materials (PCM). There are some benefits from developing this system such as keeping freshness of agriculture products, saving energy, etc. The major results are as follows. To decide a latent heat material, the characteristics of water, sodium, polyacrylate, ethanol and N-tetradecane are analysed. Also, an insulating material is made by mixing water, nucleating agent and latent heat material, using cementing method. In addition, the sensitivity analysis for developed latent heat material($K_l,\;K_2,\;K_3$) is conducted. For $K_l,\;K_2,\;K_3$ which cans keep latent heat temperature, ranging from $0\;to\;5^{\circ}C,\;5\;to\;10^{\circ}C,\;10\;to\;15^{\circ}C$. it can keeps latent heat temperature at radiant heat (5, 12, $17^{\circ}C$) and transportation latent heat container both melting temperature and amount of latent heat of Kl are $-1.6{\pm}1.0^{\circ}C$, 326.51 J/g, respectively and freezing temperature and latent heat are $-7.98{\pm}1.5^{\circ}C$ and 174.18 J/g. and $K_2$ are $7.41{\pm}1.5^{\circ}C$, 89.80 J/g, respectively and freezing temperature and latent heat are $-2.14{\pm}1.5^{\circ}C$ and 83.90 J/g. and $K_3$ are $9.54{\pm}1.0^{\circ}C$, 145.42 J/g, respectively and freezing temperature and latent heat are $0.21{\pm}1.0^{\circ}C$ and 152.48 J/g.