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상변화물질을 사용한 잠열 저장시스템의 수학적 모델링

전문가 제언: ○ 이 자료는 잠열 저장시스템의 수학적 해석을 열역학 제1법칙에 근거한 방법과 제2법칙에 근거한 방법으로 예를 들어 설명하고 있다. 그러나 기본적 원리에 대한 설명은 부족한 것 같다. 과거에는 열에너지 저장시스템의 설계와 해석을 완전히 열역학 제1법칙에 의존하였다. 열역학 제1법칙의 견지에서 시스템 효율은 저장할 수 있는 최대능력에 대하여 실제 저장된 양의 비율로서 표시된다.

○ 그러나 제1법칙에 의한 방법은 저장과정의 실제성능을 계산하는 데에는 불충분하다. 유용한 값은 에너지 그 자체가 아니라 에너지의 열역학적 가용성(availability)이다. 주어진 양의 에너지로부터 최대의 가역적 일을 추출하는 것을 익서지(exergy)라 하며, 이것은 열역학적 비가역성에 의해 파괴될 수 있다. 그래서 제2법칙에 의거한 연구는 비가역성에 의해 파괴된 에너지를 보여준다.

○ 여기서 엔트로피 생성 수(entropy generation number), Ns에 대한 정의를 추가할 필요가 있다. 엔트로피 생성 수라함은 저장장치에 저장된 유체의 총 가용성에 대하여 같은 기간 내에 파괴된 총 가용성의 비율로 표현할 수 있다. 즉 Ns가 1의 최대 가능 값에 도달하는 것은 시스템으로 들어오는 모든 가용성이 비가역성에 의해 파괴됨을 말한다. 또 Ns가 영에 접근한다는 것은 시스템이 완전히 가역적 운전을 한다는 뜻이다.

○ 열역학 제1법칙에 의거한 대부분의 모델은 실험결과에 의해 검증되고 있으며 양호한 일치를 보이고 있으나, 열역학 제2법칙에 의거한 모델은 아직까지 실험결과와 비교 검증되지 못하고 있어 관련 연구 및 해석에 이러한 모델을 사용하기가 어려운 실정이다. 이들 모델의 수용성을 확보하기 위한 실험적 연구가 더 많이 수행되기를 기대한다.

저자: Prashant Verma, Varun, S.K. Singal
자료유형: 학술정보