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잠열 저장 시스템에 이용된 상변화 물질의 열 안정성

전문가 제언: ○ 열교환기를 설계할 때 가장 기본적이면서도 어려운 부분은 열교환 물질과 작동유체 간의 가장 적은 접촉으로 가장 큰 효과를 내야 한다는 점이다. 일반적인 공기-유체 열교환기의 경우 작동유체를 공기로 식히는 시스템의 효과는 작동유체의 온도범위와 유입되는 공기의 온도 변화에 따라 접촉 면적이 가질 수 있는 효과에는 한계가 있다.

○ 지난 20년 동안 많은 연구가들은 열-물리 특성상의 장기간 안정성을 기초로 하여 상변화 물질 선택의 중요성을 강조해 왔다. 에너지 축열저장(TES, Thermal energy storage)은 총 에너지 소비를 줄이고 화석 연료를 보존할 수 있는 기술의 한 가지다. 이중에서 현열 축열 저장법은 태양 에너지 응용에 가장 널리 이용되고 있다.

○ 국내 한 회사가 나노기공의 초단열 소재 에어로젤과 지능형 온도조절소재 상변화물질을 이용하여 다중충진 응용기술을 개발하였다. 초단열, 항온소재의 제형성을 확보한 기술을 고안하여 스텔스, 경량, 방화, 단열의 국방 분야와 생활가구, 의류, 침구, 전자 시장의 고기능 부품소재 분야 및 건축, 농시설, 우주항공, 자동차, 조선, 플랜트 초단열, 항온시스템 등에 사용할 수 있다. 다중 충진 방식은 기기 발열을 원하는 온도대역에서 일정시간 유지시켜주는 기술이다.

○ 상변화 물질에 저장된 에너지는 어디론가 방출되어야 한다. 그렇지 않으면 상변화 물질의 온도가 증가해 작동유체와의 열교환 효과가 없어지게 된다. 미국 NASA 소속 연구소가 이와 같은 조건들을 만족시킬 수 있는 열교환기를 개발했다. 새로 개발된 열교환기는 작동유체가 열교환기 내부로 유입되면 상변화 물질과 관을 사이에 두고 접촉하게 된다. 열교환기내로 유입된 작동유체는 중앙에서 바깥 벽쪽으로 유체가 순환하며 열교환기 중심에 위치한 냉각기와 열교환을 함과 동시에 교환기내에 채워진 상변화 물질들과 열교환을 하며 이동하게 되는 원리다.

저자: Manish K.Rathod
자료유형: 학술정보