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상변화 물질을 이용한 에너지 저장과 응용에 대한 고찰

전문가 제언: ○ 상변화물질(phase change material, PCM)을 이용한 잠열저장 시스템은 열에너지 저장의 효과적인 방법이며 높은 에너지저장 밀도와 등온적 저장과정을 갖는 장점을 갖고 있다. PCM은 히트펌프, 태양광 기술, 항공기의 열제어 등에 널리 응용되고 있다. 지난 10년 간 건축물의 가열과 냉각에 PCM의 응용이 연구되어 왔다.

○ 이 논문은 PCM을 결합한 열에너지 저장시스템의 연구와 해석 및 응용에 관해 기술하였다. 여기서는 PCM의 저장, 분류 그리고 PCM을 이용한 태양열 공기가열, 요리기구와 건축물재료 등을 다루고 있다. 특히 PCM을 이용한 전력부하의 피크이후 전력저장을 기술하였다. 끝부분에 Stefan 문제 및 해석기법을 Moving boundary 개념에서 유한차분법과 유한요소법을 이용한 경우를 소개하고 있다.

○ 국내의 연구로는 빙축열 시스템의 PCM용 TMA-포접화합물의 과도냉각, 볼록형 직조 카고메트러스 PCM 압축특성 평가 그리고 다층 PCM의 제조방법과 특성 등으로 연구되고 있다. 건축설비분야에서는 PCM 물질을 적용한 대류형 방열기, MPCM 물질 대류방열기, PCM 축열 건자재의 냉방 및 에너지 절약 그리고 PCM을 이용한 온돌패널의 실험과 특성 등으로 연구되고 있다.

○ 에너지의 저장과 전달에 관한 연구에서 항상 문제가 되는 것은 그 저장방법과 형상이었다. 이 논문에서 저자는 PCM의 종류와 특성을 상세하게 열거하고 있다. 또한 그 이용을 건축물에서 활용과 피크부하에 대비한 이용 등을 다루고 있다. PCM의 열전달 부분에서 FDM과 FEM을 이용한 이동경계에서 Stefan 문제 및 해석기법을 소개한다. 이 방법은 상변화물질의 연구에서 FEM과 함께 유용하게 사용할 수 있을 것이다.

저자: Atul Sharma, V.V. Tyagi, C.R. Chen, D. Buddhi
자료유형: 학술정보