최근 지구온난화로 인해 발생하는 폭우 및 강설과 같은 비정상적인 기상 패턴으로 인해 도로 표면 결빙(블랙 아이스)으로 인 한 사고와 인명 피해가 증가하고 있으며, 이는 주요 문제로 대두되고 있습니다. 이러한 문제를 완화하기 위해 본 연구에서는 열저장 능력을 갖춘 상변화 물질(PCM)을 시멘트 복합재료에 포함시켰습니다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장 및 방출할 수 있어 온도 변동으로 인한 결빙을 최소화할 수 있습니다. PCM은 먼저 미세 캡슐화된 후 시멘트 복합재료에 강화되어 기계적 및 열적 성능 검증 연구가 수행되었습니다. 또한, 열전달 효율과 기계적 특성을 향상시키기 위해 다중벽 탄소나노튜브(CNT)와 실리카 퓸이 추 가되었습니다. 미세 캡슐화된 PCM의 열 성능은 열 거동을 측정하기 위한 재료 실험을 통해 검증되었습니다. 이후, 제조된 시멘트 복 합재의 기계적 및 열적 성능 테스트가 그 효과를 평가하기 위해 수행되었습니다. 이러한 테스트 동안 일정 온도와 습도 챔버를 사용한 열 주기 테스트가 열 성능을 검증하기 위해 수행되었습니다. 기계적 성능 실험에서는 CNT와 실리카 퓸의 포함이 미세 캡슐화된 PCM 의 포함으로 인한 강도 저하를 완화하는 것을 확인하였습니다. 더욱이, 열 주기 테스트를 통해 고효율 열저장 시멘트 복합재가 결빙 조건에서도 영하의 온도를 유지할 수 있음을 보여주었으며, 이는 효율적인 열저장 성능을 입증하였습니다.

본 연구는 도로 노면의 결빙을 방지하기 위해 열적 특성을 갖는 콘크리트를 개발했습니다. 팽창 점 토에 상변화 물질(PCM)을 함침 시키고, 고열 전도성 에폭시와 실리카 흄으로 이중코팅을 하여 PCM 물질의 유출 방지, 골재의 부착성 개선, 열적 성능 개선을 하였으며 이를 DSC를 통해 열적 성능 평가 를 진행하여 확인했습니다. 또한 상변화 물질과 경량골재의 사용으로 인한 강도 감소 개선을 위한 CNT 혼합으로 강도 감소를 25% 개선하였습니다.

상변화 물질(PCM)은 상전이 동안 에너지를 흡수하거나 방출할 수 있는 잠열 저장 물질로 활용된다. 최근 수십 년 동 안, 연구자들은 다양한 온도 적용을 위한 건설 물질로의 다양한 PCM의 통합을 탐구해 왔다. 그러나, PCM을 통합하는 콘크리트 의 기계적 및 열적 반응은 통합 방법에 의해 영향을 받는다. PCM을 콘크리트에 추가하기 위한 여러 기술이 제안되었다. 그럼 에도 불구하고, 콘크리트에 마이크로 캡슐화 PCM(m-PCM)의 통합은 종종 기계적 강도의 상당한 감소를 초래한다. 기존 콘크리 트에 m-PCM의 추가와 관련된 한계를 극복하기 위해, 예외적인 강도 및 내구성 특성으로 인해 초고성능 시멘트 복합체(UHPCC) 가 선호된다. 따라서, 본 연구에서는 기존 기술의 단점을 해결하기 위해 PCM을 통합한 신규 나노 엔지니어링 UHPCC를 개발하 였다. 또한, 시멘트 복합체의 기계적 및 열적 성능을 향상시키기 위해 다중 벽 탄소 나노튜브(MWCNT)를 추가하였다. 결과는 MWCNT의 포함이 기계적 성능을 향상시켰을 뿐만 아니라 시멘트 복합체의 열적 성능을 향상시켰다는 것을 보여 주었다.

현대에 있어 지구온난화 현상으로 인해 여름철에는 폭염, 겨울에는 한파가 빈번해지는 이상기후가 지속적으로 발생 하고 있다. 여름철과 겨울철의 기온 양극화가 심해지고 있으며 이로 인한 급격한 변화로 다양한 분야에서 문제가 발생하고 있 다. 이에 전 세계에서는 사고예방 및 근본적인 문제를 해결하기 위하여 새로운 기술을 도입하고, 이에 맞는 정책을 추진하고 있 다. 따라서 본 연구에서는 이러한 사회적인 문제를 극복할 수 있는 방안으로 구조물 및 건축물등 다양한 분야에서 가장 많이 사용되는 골재인 잔골재에 대하여 다공성 골재로 치환함과 동시에 열에너지 저장이 가능한 상변화 물질을 함침하고, 골재 내 PCM의 성능 극대화를 위한 SOL-GEL 코팅에 대해 연구하였으며 이를 활용하여 모르타르를 제작하였다. 성능을 확인하기 위하 여 SEM, DSC, FT-IR 및 강도실험을 진행하였으며 최종적으로 제조된 SOL-GEL코팅된 PCM 함침 활성탄의 경우 냉각시 상변화 온도 2.4℃와 26.8J/g의 열에너지를 확인하였으며 가열시 상변화 온도 7.1℃와 32.95J/g의 열에너지를 확인하였다. 본 연구에서 제작된 잔골재를 활용한 모르타르의 경우 7일차 압축강도 37.68MPa, 28일차 압축강도 50.34MPa, 28일차 휨강도 4.5MPa를 확인 하였다.

PURPOSES : This study aims to determine the type (e.g., melting point, freezing point, latent heat fusion) and optimal content of phase change material (PCM) based on the numerical and experimental analyses evaluating the effects of heat transfer in PCM-modified asphalt pavement systems. METHODS : The effect of PCM on the thermophysical properties of PCM-modified asphalt concrete can be taken as an effective volumetric heat capacity. The volumetric fraction of PCM was calculated using an iterative method. The numerical model was established and computed using the MATLAB 2020 software. The optimum PCM design tool was developed to select the type and contents of the PCM. The PCM was chosen based on the following criteria: black-ice-formation delay time, minimize temperature increase, and increase temperature area. To validate the numerical model, asphalt mixtures were modified with varying PCM contents, and the temperature response of the PCMmodified asphalt samples was examined via temperature test. RESULTS : The numerical results showed that incorporating PCM into the asphalt mixture can slow the cooling rate of the pavement system. The predicted results from the optimum PCM design tool were highly consistent with the measured values from the laboratory temperature test. CONCLUSIONS : The temperature of PCM-modified asphalt pavement can be predicted via numerical method. The effect of PCM on the thermophysical properties can be considered as effective volumetric heat capacity; while the volume fraction of PCM can be calculated via an iterative method. The accuracy of the numerical model was confirmed by a high agreement between the measured and predicted values.

In order to effectively utilize thermal energy, we analyzed the performance of the high efficiency latent heat storage system which can be used for greenhouse heating by using the developed phase change material. The system consists of hot water boiler, heat storage material, heat storage box, heat storage tank, circulation pump, control panel, and storage material. As a result, the latent heat and latent heat temperature of sodium acetate hydrate as latent heat storage material are 231.6 ~ 264.8kJ/kg, 54.95 ~ 55.48℃. As the number of cooling and heating increased, the latent heat temperature showed a slight change, but the latent heat decreased 33.1kJ/kg as the number of repetition increased. In the case of sodium acetate hydrate, large supercooling phenomenon was observed, and it was found that mixing of additives such as nucleating agent, thickener and supercooling agent can control the supercooling more effectively. The consumption of kerosene decreased until the temperature of the heat storage tank was raised to the set temperature by the closed circuit for 4 hours in the initial stage of the boiler operation. The heat exchange rate according to the change of the flow rate was maintained at the set temperature inside the heat storage tank after 4 hours of operation, Consumption was high. As the flow rate increased, the inlet and outlet temperature difference decreased, the heat exchange rate increased, and the heat exchange efficiency was in the range of 57.4 ~ 60.5%.

Recently, uncertainty of demand and supply for energy has expanded as energy market change rapidly. Rapid accumulation storing of cold heat is a method for decreasing the gap between demand and supply of time, quantity and quality of heat energy. It is stored rapidly when electric power is on. And cold heat energy in heat is phase change material (PCM) heat storage is used when electric power is off. Porous media for cold heat is PCM. The present study has been conducted for improving performance of cold heat storage in refrigerator using characteristics on laten heat and phase change of PCM. This study provide basic data to improve performance of cold heat using characteristic of PCM. Also, this study predicts and measures specific points in PCM heat storage during process of phase change.

Numerical models of composite floor systems with various thickness of phase change material and sizes of circular spacers were developed based on finite element analysis. In order to perform a heat transfer analysis, thermal properties of steels were determined and those of phase change material were estimated from experiment results. In addition, the thermal insulation performance of composite floor systems with respect to different thickness of phase change material and sizes of circular spacers was predicted. To verify the validity of analysis, analysis results were compared with vertical furnace fire test results of equivalent conditions. As a result, available thicknesses of phase change material and sizes of circular spacers were proposed to satisfy the thermal insulation criteria of Korean Standards.

냉축열 잠열재로 Na2SO4.10H2O를 선정하여 냉축열을 위한 잠열축열 온도 수준을 NH4Cl과 KCI을 잠열온도 조절제로 활용하여 16℃에서 -0.3℃까지 조절하였으며, 상변화 사이클에 의한 열특성 변화 추이와 물성의 안정성을 실험 분석하여 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 1. 냉축열재로 선택한 Na2SO4.10H2O는 물성이 불안정한 상변화 잠열 재였으나, 조핵제로 BRX를, 증점제로 CBP를 첨가하여 물성을 안정시켰으며, NH4Cl과 KCl을 상변화 온도조절제로 선택하여 상변화 온도를 조절할 수 있다. 2. SSD＋NH4Cl서 NH4Cl을 g~21wt%로 증가시킴에 따라 상변화 온도는 16~-0.3℃로 조절할 수 있었으며, 잠열축열량은 30kca1/kg에서 23.4kca1/kg으로 감소하였고, 상변화 온도조절제, KCl을 l7wt%에서 25wt%로 증가시킴에 따라 상변화 온도를 14℃에서 4℃까지 조절할 수 있었다.

Phase change material (PCM) has been developed and applied in various fields as construction material. If the application of PCM as the semi-rigid pavement cement grout becomes available, it would be possible to control the occurrence of a micro crack due to the generation of hydration heat in the ultra rapid harding cement, and if the occurrence of a micro crack is reduced, it would be possible to improve the cohesion performance between asphalt matrix and grout as well as to compact the matrix of the pavement material, improving the durability. Therefore, the applicability review of PCM for the purpose of improving the semi-rigid pavement materials through the shrink reduction of ultra rapid harding cement used as the semi-rigid pavement cement grout was carried out in this study.

Phase change material (PCM) has been developed and applied in various fields as construction material. If the application of PCM as the semi-rigid pavement cement grout becomes available, it would be possible to control the occurrence of a micro crack due to the generation of hydration heat in the ultra rapid harding cement, and if the occurrence of a micro crack is reduced, it would be possible to improve the cohesion performance between asphalt matrix and grout as well as to compact the matrix of the pavement material, improving the durability. Therefore, the applicability review of PCM for the purpose of improving the semi-rigid pavement materials through the shrink reduction of ultra rapid harding cement used as the semi-rigid pavement cement grout was carried out in this

A study to apply phase change material(PCM) to rapid hardening cement paste forming semi-rigid pavement was carried out. The characteristics fresh and hardened paste were evaluated through the experiment for a total of 6 mixtures according to the cement type and the substitution of phase change material for acrylate. The fluidity by substituting phase change material for acrylate satisfied the target flow time of 10 to 13 seconds. In case of setting time, it was possible to secure the performance of rapid hardening cement by substituting phase change material, and if the substitution ratio over 60%, the initial set occurred 1 to 2 minutes faster than other mixtures. In case of compressive strength and bond strength, it showed similar strength characteristics with the plain mixture, and it satisfied both the target compressive and bonding strength of 36MPa and 2MPa. The mixture substituting phase change material showed higher resistance to chloride ion penetration than the mixture only using acrylate and the OPC level was insufficient. From the results of physical and mechanical performances of semi-rigid pavement cement paste, the phase change material substitution rate of 20% was effective in the range of this study.

Differential scanning calorimetry of the aggregated impregnated with PCM indicates 4～10 J/g of the amount of heat storage capacity. The results show that it is considered that lightweight aggregate concrete impregnated with PCM may have thermal energy storage capacity.

숯은 제조 및 활용과정에서 연소를 통해 함유된 성분들을 방출한다. 연소는 숯의 화학조성뿐만 아니라 숯의 표면 물성변화를 초래하고 다른 성분을 흡착하기 쉬운 상태로 변형시키기도 한다. 본 연구에서는 국내에서 시판되는 4종 숯에 대하여 화학적, 열적안정성과 중금속 및 유기유해물질의 거동 연구를 수행하였다. 상온에서 400℃까지 열중량분석(TGA)과 시차주사열량계를 이용한 연소에 따른 중량변화와 관련된 물질거동 연구를 수행하였다. TGA 분석결과 대부분 시료에서 200℃ 이전 약 10% 중량이 감소하였으며, 200℃ 이전에 잔류유기물과 가스상 물질이 소실되는 것을 알려준다. 열분석에 의한 질량 감소는 천연숯과 인공숯에서 다르게 측정되었다. 천연숯 K1, C1 에서는 400℃까지의 가열 반응결과 약 15% 중량 감소가 있었으며, 인공숯 K2, C2의 경우 약 20%의 중량 감소가 있는 것으로 검출되었다. 가열에 의한 400℃ 이하 중량감소는 주요 유기물과 VOC의 소설에 기인하는 것으로 나타났다. 화학조성분석에 근거한 X-선 회절분석을 실시하였다. 분석결과 첨가제인 Ba이 Ba(NO3)2 및 BaCO3 등의 형태로 NaNO3와 함께 숯에 다량 존재하는 것으로 분석되었다.