• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제35권4호
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• pp.17-24
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• 2015

The formation of heat islands causes high energy demand for space cooling and peak cooling loads in conditioned buildings. High-temperature fluctuations on a building roof may cause mechanical stress and increase surface deterioration. Thermal energy storage (TES) systems using microencapsulated phase-change materials (MPCMs) have been recognized as one of the most advanced energy technologies for enhancing the energy efficiency and sustainability of buildings. In this study, we prepared MPCM/paint composites for mitigating the heat island effect and reducing peak temperature. In addition, we carried out thermal and physical analysis of prepared MPCM composite samples by means of SEM, FTIR spectroscopy, DSC, and TGA. Further, we evaluated the dynamic heat transfer performance of heat-storage tiles painted with 10 g of heat-storage paint. From the obtained results, we deduced that MPCM/hydrophilic paint composites are more applicable to various fields, including the building sector, than MPCM/hydrophobic paint composites. On the basis of SEM and FTIR spectroscopy results, we concluded that materials with hydrophilic properties are more compatible with MPCMs than those with hydrophobic properties. In addition, DSC analysis results revealed that MPCM/hydrophilic paint composites have better compatibility, higher latent heat capacity, and better thermal properties than other composites. TGA results showed that hydrophilic-paint-based composites have higher thermal durability than hydrophobic-paint-based composites. Finally, a lot of MPCM-loaded heat-storage tiles showed lower peak temperatures at all measurement positions.

• Food Science and Biotechnology
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• 제18권6호
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• pp.1392-1397
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• 2009

This study was aimed at developing a low cost cold storage system for agricultural products. Three kinds of slurries: $K_1$, $K_2$, and $K_3$ slurries were developed using phase change materials (PCMs) such as tetradecane, octadecane, and sodium polyacrylate to maintain the desired temperature ranges. The slurries were manufactured by in-situ polymerization. Tetradecane and octadecane were capsulated in a core with melamine at the surface. The thermodynamic characteristics of the slurries were measured and analyzed. The latent heats of the $K_1$, $K_2$, and $K_3$ slurries at the melting points were 206.41, 186.88, and 147.91 kJ/kg, respectively. A transportable cold storage container was built to investigate the performance of the slurries as thermal storage media. The temperatures at the insides of the container could be maintained in the ranges of 0-5, 5-10, and $10-15^{\circ}C$ for more than 23, 27, and 60 hr with the $K_1$, $K_2$, and $K_3$ slurries, respectively.

• 전기학회논문지
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• 제66권12호
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• pp.1889-1894
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• 2017

Global automobile manufacturers are developing electric vehicles (EVs) to eliminate the pollutant emissions from internal combustion vehicles and to minimize fossil fuel consumptions for the future generations. However, EVs have a disadvantage of shorter traveling distance than that of conventional vehicles. To answer this shortfall, more batteries are installed in the EV to satisfy the consumer expectation for the driving range. However, as the energy capacity of the battery mounted in the EV increases, the amount of heat generated by each cell also increases. Naturally, a better battery thermal management system (BTMS) is required to control the temperature of the cells efficiently because the appropriate thermal environment of the cells greatly affects the power output from the battery pack. Typically, the BTMS is divided into an active and a passive system depending on the energy usage of the thermal management system. Heat exchange materials usually include gas and liquid, semiconductor devices and phase change material (PCM). In this study, an application of PCM for a BTMS was investigated to maintain an optimal battery operating temperature range by utilizing characteristics of a PCM, which can accumulate large amounts of latent heat. The system was modeled using Dymola from Dassault Systems, a multi-physics simulation tool. In order to compare the relative performance, the BTMS with the PCM and without the PCM were modeled and the same battery charge/discharge scenarios were simulated. Number of analysis were conducted to compare the battery cooling performance between the model with the aluminum case and PCM and the model with the aluminum case only.

• 융복합기술연구소 논문집
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• 제2권1호
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• pp.1-6
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• 2012

The cold chain system in South-East Asia is requiring to maintain freshness of refrigerated or frozen food. In this study, Thermal storage system using Phase change material (PCM) was developed and evaluated its performance about temperature and cold keeping time. For various application of cold chain system, we developed portable cold box, cold roll container and freezing station. Keeping time on laboratory tests of portable cold box in case of refrigeration and freezing were 6 hours and 4 hours, respectively. Cold container was developed to 2.5 ton scale. Evaluation in Indonesia, it was showed to keep the setting temperature of $-10^{\circ}C$ over 40 hours at $30^{\circ}C$ of ambient air. Freezing station using PCM was kept over 24 hours under $-20^{\circ}C$.

• 해양환경안전학회지
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• 제21권5호
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• pp.577-582
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• 2015

본 논문은 육해상의 운송장치에 축냉시스템을 적용시키기 위한 기초 연구이다. 또한, 축냉재의 고액상변화에 대한 수치해석을 수행한 연구이다. 수치해석법으로는 유한차분법(Finite-Difference Method)을 이용하였으며, 1차원 비정상의 상태를 가정하여 계산하였다. 또한 용기는 직사각형의 구형용기로 가정하여 대칭의 조건을 이용하였다. 축냉을 목적으로 사용하는 열매체는 염화칼슘 수용액($CaCl_2$) 30wt%의 물성치를 사용하여 계산을 수행하였다. 계산에 영향을 미치는 요소로는 냉동고의 냉기 온도 및 냉기 유속이 있으며, 축냉재를 싸고 있는 용기는 플라스틱으로 가정하였다. 본 수치해석에서 경계층의 두께는 냉기의 속도 증가와 함께 얇게 되고 축열시간도 짧아지는 것을 확인할 수 있었다. 그리고 냉기의 유속이 빨라질수록 열전달이 촉진되어 축냉용기 전면부에서의 온도가 낮아짐을 알았다. 축냉용기의 후면부에서는 경계층이 두꺼워져 열전달이 전면부에 비해 작아짐을 알았다.

• 태양에너지
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• 제18권3호
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• pp.89-94
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• 1998

태양열 응용을 위한 한 방편으로 캡슐화된 PCM을 이용한 유동층 축열조에서 축열 및 방열과정에서 열전달 특성을 살펴보았다. 유동층 축열조는 원통형으로 높이는 40cm, 직경은 5.0cm 이었다. 축열물질은 무기염의 일종인 sodium acetate 였으며, 이것은 파라핀 왁스와 PMMA 로 코팅되었다. 캡슐화된 PCM의 크기는 약 $2{\sim}3mm$였으며, 용융점은 $58^{\circ}C$였다. 축열 및 방열과정시 유동층 축열조의 시간에 따른 온도분포, 순간 열저장 및 방출 속도를 측정하였으며 이로부터 유동층 축열조의 체적 열전달 계수를 도출하였다. 또한 유동층 축열조의 조업변수인 열전달 유체의 유속, 유입온도에 대한 열전달 계수의 영향도 관찰하였다.

• 폴리머
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• 제29권1호
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• pp.8-13
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• 2005

상변환 물질(PCM)을 함유하는 폴리스티렌(PS) 입자는 미니에멀션 중합을 이용하여 제조하였고, 여러 제조 조건에 따라 제조된 고분자 라텍스는 평균 입자크기, 입자 분포 그리고 잠열 저장특성에 관하여 조사하였다. 제조된 PS 입자의 형태와 입자 특성은 각각 SEM과 입도 분석기에 의하여 측정하였다. 분석 결과, 생성된 라텍스 입자의 특성은 각 변수에 의하여 조절할 수 있었으며, 제조된 PS 입자는 나노크기의 안정한 구형의 입자가 생성되는 것을 관찰할 수 있었다. 이는 중합시 첨가된 공유화제는 단량체 입자간의 Oswald ripening과 유착을 억제시키기 때문인 것으로 판단된다. 또한 PCM을 함유하는 PS 입자의 열적 특성은 시차주사열량계(DSC)를 이용하였고, PS 입자의 용융-동결 싸이클에 의하여 열에너지 저장 및 방출 특성을 조사하였다. DSC 결과로부터, PCM을 함유하는 PS 입자의 최대 잠열량은 약 145 J/g으로 나타나는 것을 확인할 수 있었고, 이로부터 PCM을 함유하는 PS 입자는 열에너지 저장매체로서 우수한 잠재성을 갖는 것으로 판단된다.

• 플랜트 저널
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• 제17권2호
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• pp.42-47
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• 2021

지역난방의 운영적 측면에서 특정시간의 피크부하 완화를 통한 효율적인 열생산과 공급 및 지역난방 공급 중단 시 급탕 공급은 난방 대비 대체가 어려워 사용자 측면의 불편함과 공급자 측면의 애로사항을 해결할 수 있는 적용 기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 기술 중 열저장 능력과 급탕공급에 적합한 78℃급 수화물계 잠열축열조를 제작하여 지역난방 사용자 아파트 급탕공급설비에 현장 적용하였다. 본 시스템의 적용 결과 기존 공급방식 대비 급탕온도의 변화가 거의 없이 일정하게 사용자에게 공급됨을 확인하였으며, 피크 열부하는 평균 35% 감소와 비상열원으로서의 활용 가능성을 확인하였다. 또한 부하균등화에 따른 피크부하 감소로 기존 열 공급시설에서 10%의 열공급 여유와 신규 열공급시설 건설비용 및 열사용자의 공사비부담금이 각 5%와 10%가 감소됨을 확인하였다.

• 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.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2022년도 가을 학술논문 발표대회
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• pp.169-170
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• 2022

Due to the higher use of nonrenewable fossil fuel energy, environment friendly sustainable energy from waste materials is attracting attention of the researchers. Considering that, jute stick (JS) biochar has been considered for this study for ecofriendly and sustainable thermal energy storage application. Waste jute sticks (JS), which are being mainly used as a fuel for cooking purpose, have been pyrolyzed to produce porous biochar and have been used for shape stabilization of stearic acid (SA) as phase change material (PCM). SA at 1:1 ratio has been incorporated into the activated JS biochar to concoct shape-stabilized phase change composite (SAJS). The SAJS has been evaluated by different techniques such as Fourier transform-infrared spectroscope (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), differential scanning calorimetry (DSC), and thermogravimetric analysis (TGA). The obtained composite PCM has shown excellent shape stability with a high latent heat storage, suggesting its suitability for thermal energy storage applications.