전세계적으로 발전해 나감에 따라서 화석연료를 지속적으로 사용해 오고 있다. 그 결과로 화석연료의 고갈과 지구 온난화 등이 사회 이슈로써 대두되고 있다. 또한, 건물에서 사용되는 에너지는 전세계 에너지 소비의 5분의 2가량을 차지한다. 총 건물에너지 소비 중 3분의 2가량의 에너지가 냉방 및 난방을 조정하기 위해 사용된다. 건물에너지 저감을 통한 총 에너지 저감을 실현하기 위해서 최근 축열시스템(Thermal Energy Storage; TES)을 활용한 기술들이 주목받고 있다. 이는 축열과정에서 현열의 형태가 아닌 ...
전세계적으로 발전해 나감에 따라서 화석연료를 지속적으로 사용해 오고 있다. 그 결과로 화석연료의 고갈과 지구 온난화 등이 사회 이슈로써 대두되고 있다. 또한, 건물에서 사용되는 에너지는 전세계 에너지 소비의 5분의 2가량을 차지한다. 총 건물에너지 소비 중 3분의 2가량의 에너지가 냉방 및 난방을 조정하기 위해 사용된다. 건물에너지 저감을 통한 총 에너지 저감을 실현하기 위해서 최근 축열시스템(Thermal Energy Storage; TES)을 활용한 기술들이 주목받고 있다. 이는 축열과정에서 현열의 형태가 아닌 잠열의 형태로 에너지를 저장하는 상변화물질으로 주로 사용되고 있다. 하지만 상변화물질이 상변화 구간에서 누출되는 문제와 본 논문에서 사용된 옥타데칸의 낮은 열전도율이 필수적으로 개선되어야 할 사항이다. 본 논문에서는 기존 문헌 고찰을 통하여 탄소기반 재료를 통한 상안정 상변화물질을 제작하였다. 첫 번째로 진공함침법을 통한 상안정상변화물질을 제조하였다. 탄소기반물질은 활성탄과 팽창흑연, 개질된 팽창흑연으로 하며 상변화물질은 옥타데칸을 사용하였다. 진공함침법으로 만든 상안정 상변화물질의 화학적 변형 여부, 미세결합구조, 열전도율, 열적성능을 분석하였다. 분석결과 모든 시편에서 안정적인 수치가 나왔으며 함침률에 따라 열적성능이 변하는 것을 확인하였다. 나아가 본 기술을 건축적으로 적용하기 위해서는 공정의 단순성을 가짐과 동시에 대량생산성을 갖추어야 한다. 이를 개발하기 위해서 본 연구에서는 향상된 진공함침법을 활용한 대용량 진공함침기 개발을 진행하였다. 회당 약 100g내외로 제작 가능했던 것이 향상된 진공함침기술이 적용된 대용량 진공함침기를 통해서 회당 약 1500g 이상 생산할 수 있다. 진공함침기를 통해 제작된 상안정 상변화 물질의 기계적 성능과 열전도율, 열류, 동적열전달 분석을 진행하였다. 분석결과, 상안정 상변화 물질이 적용된 석고보드는 기계적 성능이 저하되었지만 열적 성능은 월등히 개선된 것으로 분석되었다. 따라서 잠열을 이용한 상안정 상변화 물질이 건축물에 적용될 경우 건물에너지 저감에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
전세계적으로 발전해 나감에 따라서 화석연료를 지속적으로 사용해 오고 있다. 그 결과로 화석연료의 고갈과 지구 온난화 등이 사회 이슈로써 대두되고 있다. 또한, 건물에서 사용되는 에너지는 전세계 에너지 소비의 5분의 2가량을 차지한다. 총 건물에너지 소비 중 3분의 2가량의 에너지가 냉방 및 난방을 조정하기 위해 사용된다. 건물에너지 저감을 통한 총 에너지 저감을 실현하기 위해서 최근 축열시스템(Thermal Energy Storage; TES)을 활용한 기술들이 주목받고 있다. 이는 축열과정에서 현열의 형태가 아닌 잠열의 형태로 에너지를 저장하는 상변화물질으로 주로 사용되고 있다. 하지만 상변화물질이 상변화 구간에서 누출되는 문제와 본 논문에서 사용된 옥타데칸의 낮은 열전도율이 필수적으로 개선되어야 할 사항이다. 본 논문에서는 기존 문헌 고찰을 통하여 탄소기반 재료를 통한 상안정 상변화물질을 제작하였다. 첫 번째로 진공함침법을 통한 상안정상변화물질을 제조하였다. 탄소기반물질은 활성탄과 팽창흑연, 개질된 팽창흑연으로 하며 상변화물질은 옥타데칸을 사용하였다. 진공함침법으로 만든 상안정 상변화물질의 화학적 변형 여부, 미세결합구조, 열전도율, 열적성능을 분석하였다. 분석결과 모든 시편에서 안정적인 수치가 나왔으며 함침률에 따라 열적성능이 변하는 것을 확인하였다. 나아가 본 기술을 건축적으로 적용하기 위해서는 공정의 단순성을 가짐과 동시에 대량생산성을 갖추어야 한다. 이를 개발하기 위해서 본 연구에서는 향상된 진공함침법을 활용한 대용량 진공함침기 개발을 진행하였다. 회당 약 100g내외로 제작 가능했던 것이 향상된 진공함침기술이 적용된 대용량 진공함침기를 통해서 회당 약 1500g 이상 생산할 수 있다. 진공함침기를 통해 제작된 상안정 상변화 물질의 기계적 성능과 열전도율, 열류, 동적열전달 분석을 진행하였다. 분석결과, 상안정 상변화 물질이 적용된 석고보드는 기계적 성능이 저하되었지만 열적 성능은 월등히 개선된 것으로 분석되었다. 따라서 잠열을 이용한 상안정 상변화 물질이 건축물에 적용될 경우 건물에너지 저감에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
As progress around the world, fossil fuels have been used consistently. As a result, the depletion of fossil fuels and global warming are emerging as social issues. In addition, the energy used in buildings accounts for about two-thirds of the world's energy consumption. About two-thirds of the tota...
As progress around the world, fossil fuels have been used consistently. As a result, the depletion of fossil fuels and global warming are emerging as social issues. In addition, the energy used in buildings accounts for about two-thirds of the world's energy consumption. About two-thirds of the total building energy consumption is used to adjust cooling and heating. Recent technologies using Thermal Energy Storage (TES) systems have drawn attention to realize total energy reduction through building energy savings. It is mainly used as a substance to store energy in the form of latent heat rather than the form of latent heat during the heat generation process. However, the problems of SSPCMs are leakage problems of the phase transition range, and the low thermal conductivity of the PCMs. In this paper, porous carbon nano materials were used by Activated Carbon (AC), Expanded Graphite (EG), and Exfoliated graphite nanoplatelets (xGnP). The n-octadecane were used as Phase Change Materials (PCMs). And the ultimate goal of this paper was to develop the technologies that are available at the construction site. Through the Vacuum Impregnation Technique (VIT) process, SSPCMs were validated by the stability of combination and thermal performance. The stability of combination verified that the connection is composed of the physical bonding without a chemical interaction. Thermal conductivity of SSPCMs was increased up to 523.08%. In addition, every SSPCMs showed the stable TES with the latent heat of 111.65 J/g to 193.45 J/g, and dissolved to 100℃. The VIT process was developed to the Advanced VIT (AVIT) process. The difference between the AVIT process and the VIT process is that there was no 2nd filtering process. In spite of no 2nd filtering process, SSPCMs showed stable behavior. In particular, xGnP/n-octadecane showed the least leakage, and high usability. It was applied to the SSPCMs manufacturing machine with the stability of the AVIT process. The stability of the combination confirmed that the connection was composed of physical bonds without chemical interaction. The compressive strength test confirmed that the higher input quantity of SSPCMs, the lower the compressive strength. And the higher temperature of SSPCMs, the lower strength. However, SSPCMs increased the thermal performance of the sample. The thermal conductivity was improved to 119%. Through the dynamic heat flow analysis and dynamic thermo-graphic analysis, all of the sample showed TES behavior with the latent heat. As a result, the SSPCMs manufacturing machine was verified by whole experiments, and it is expected to reduce the building energy consumption.
As progress around the world, fossil fuels have been used consistently. As a result, the depletion of fossil fuels and global warming are emerging as social issues. In addition, the energy used in buildings accounts for about two-thirds of the world's energy consumption. About two-thirds of the total building energy consumption is used to adjust cooling and heating. Recent technologies using Thermal Energy Storage (TES) systems have drawn attention to realize total energy reduction through building energy savings. It is mainly used as a substance to store energy in the form of latent heat rather than the form of latent heat during the heat generation process. However, the problems of SSPCMs are leakage problems of the phase transition range, and the low thermal conductivity of the PCMs. In this paper, porous carbon nano materials were used by Activated Carbon (AC), Expanded Graphite (EG), and Exfoliated graphite nanoplatelets (xGnP). The n-octadecane were used as Phase Change Materials (PCMs). And the ultimate goal of this paper was to develop the technologies that are available at the construction site. Through the Vacuum Impregnation Technique (VIT) process, SSPCMs were validated by the stability of combination and thermal performance. The stability of combination verified that the connection is composed of the physical bonding without a chemical interaction. Thermal conductivity of SSPCMs was increased up to 523.08%. In addition, every SSPCMs showed the stable TES with the latent heat of 111.65 J/g to 193.45 J/g, and dissolved to 100℃. The VIT process was developed to the Advanced VIT (AVIT) process. The difference between the AVIT process and the VIT process is that there was no 2nd filtering process. In spite of no 2nd filtering process, SSPCMs showed stable behavior. In particular, xGnP/n-octadecane showed the least leakage, and high usability. It was applied to the SSPCMs manufacturing machine with the stability of the AVIT process. The stability of the combination confirmed that the connection was composed of physical bonds without chemical interaction. The compressive strength test confirmed that the higher input quantity of SSPCMs, the lower the compressive strength. And the higher temperature of SSPCMs, the lower strength. However, SSPCMs increased the thermal performance of the sample. The thermal conductivity was improved to 119%. Through the dynamic heat flow analysis and dynamic thermo-graphic analysis, all of the sample showed TES behavior with the latent heat. As a result, the SSPCMs manufacturing machine was verified by whole experiments, and it is expected to reduce the building energy consumption.
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