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상-변화 물질 캡슐을 이용한 열에너지 저장 시스템의 열전달 특성

전문가 제언: ○ 본문은 잠열 에너지 시스템이 가지고 있는 기술적 문제를 종합적으로 검토하였다. 특히 상-변화 물질의 캡슐화와 이 캡슐로 이루어진 충전층 내에서 열전달 특성을 다룬 것은 매우 특이하다 할 수 있다. 이 문제는 매우 기술적으로 어려운 분야이나 이에 대한 심도 있는 분석은 못했고 그 문제점을 제시하는 데 그쳤다.

○ 현재 화석연료의 대량 사용이 지구 온난화를 비롯한 여러 가지 환경적 문제를 야기하고 있다. 이에 대한 대안으로 재생에너지가 논의되고 있는데 원천적으로 간헐적인 재생에너지의 특성상 에너지 저장 시스템이 필수적이다. 그 중 한 방법으로 잠열 에너지 저장 시스템은 매우 촉망 받는 기술로서 특히 태양열 시스템과 잘 조화된다.

○ 이 경우 수산화나트륨이 매우 유리한 저장 매체로 생각된다. 120과 360℃ 사이에서 비 열저장 용량(무게 기준 및 부피 기준)은 각각 744MJ/톤과 1,332MJ/㎥으로 태양열 시스템 같은 고온 이용에 적당하다. 그러나 부식성이 매우 강하므로 본문에서 지적한 대로 코팅이 완벽해야 할 것이다.

○ 잠열 저장 시스템의 가장 가까운 응용은 아마 식품 수송일 것이다. 적당한 온도의 잠열 저장물질을 전기적으로 응고시켜 식품 운송 차량에 장착하면 차량의 냉동이 불필요하여 에너지와 투자비를 절약한다.

○ 본문은 상변화 물질이 갖추어야 할 물성을 매우 구체적으로 제시하였다. 그러나 본문에서 지목하지 않은 상-변화 물질의 속도론적 성질도 매우 중요하다. 첫째 핵형성 속도가 높아 액체상에서 과냉각이 없어야 한다. 둘째 결정 성장 속도가 빨라서 저장 시스템으로부터 열 회수 수요에 맞아야 한다. 그 밖에도 추가적으로 상당한 현열 저장이 가능하도록 비열이 높아야 하고 가동 온도에서 증기압이 작아 저장에 물리적 문제를 일으키지 말아야 한다. 그리고 응고/용융 사이클에 저장 용량이 일정하다면 우수한 잠열 저장 물질이 될 것이다. 그 밖에도 여러 요구 조건을 첨가할 수 있을 것이나 이 모든 조건을 만족시키는 물질은 없다. 결국 용도에 따라 중요하지 않은 조건은 희생시켜야 할 것이다.

저자: Regin, A. F., Solanki, S.C., Saini, J.S.
자료유형: 학술정보