본 연구에서는 내열성을 가지고 포자를 형성하는 Bacillus spp. 중 국내 분리 균주인 G. thermodenitrificans subsp. Calidus와 U. suwonensis 포자의 열 저항성 비교하여 레토르 트 식품의 멸균 여부 확인에 이용 가능성을 판단하고자 하 였다. G. thermodenitrificans subsp. Calidus 포자의 121oC에 서 D-value는 1.6±0.03분이며, Z-value는 31.2±1.49oC으로 나 타났다. U. suwonensis 포자의 121oC에서 D-value는 1.2±0.02분이며, Z-value는 31.1±0.48oC으로 나타났다. 두 균주 모두 식품의 멸균 여부 확인에 사용되는 C. botulinum 포자의 121oC에서의 D-value보다 높은 것으로 확인되었다. 따라서 레토르트 식품 멸균 여부를 판단하는데 C. botulinum 과 함께 국내 분리 균주인 G. thermodenitrificans subsp. Calidus와 U. suwonensis의 포자를 사용할 수 있을 것으로 판단된다.

정원과 대조구 간 열 환경 요소의 차이와 정원 구성 요소 간 열 환경과 열 스트레스 지수의 차이에 대한 결과는 다음과 같다. 정원과 대조구 간 열 환경 요소의 시계열 변화에서 대기 온도의 차이는 0.8°C에서 2.4°C까지 나타났고, 흑구 온도는 4.4°C까 지 나타났으며, WBGT는 1.6°C 차이가 나타났다. 대조구에 비 해 정원의 열 환경이 모든 온도에서 낮게 나타난 것이다. 특히, 대조구와 정원의 온도 증가 폭을 비교해 보면, 정원에서 모두 온도의 완만한 증가 폭을 확인할 수 있었다. 정원이 급격한 온도 차이는 만들어낼 수 없으나, 소규모 녹지를 활용한 지속적인 온도 조절에 효과를 보일 수 있겠다. 이용객이 느끼는 열 스트레 스 지수도 정원에서 낮게 나타나 정원이 열 쾌적감 증진 역할을 할 수 있다고 판단된다. 정원 구성 요소에 따른 열 환경 변화를 비교하였을 때, 목재 소재의 시설물이 표면 온도가 높았고, 녹지 에 의해서 생긴 그늘이 온도 차이를 줄일 수 있는 요소가 되었다. 실외 미기후를 대상으로, 정원 입지 환경 중에 하나인 건물에 의한 그늘과 녹지 그늘이 열 스트레스 지수인 UTCI에서 동일하 게 ‘moderate’ 수준을 나타냈다. 즉, 건물 그늘의 일사 차단 효과로 인해 열 쾌적감이 증진되는데, 건물이 없는 소규모 녹지 에서도 교목과 초지 식재로 열 쾌적감 증진에 효과를 높일 수 있다. 이와 같이 정원 구성 요소에 미기후 조절 효과에 관련이 있는 요소를 선정하였을 때, 건물→수목→주변 포장재→정원 포 장재→시설물의 순서로 정원 입지 선정과 구성 요소 선택에 활 용할 수 있는 가이드를 마련할 수 있을 것이다.

Light-weight ceramic insulation materials and high-emissivity coatings were fabricated for reusable thermal protection systems (TPS). Alumina-silica fibers and boric acid were used to fabricate the insulation, which was heat treated at 1250 °C. High-emissivity coating of borosilicate glass modified with TaSi2, MoSi2, and SiB6 was applied via dip-and-spray coating methods and heat-treated at 1100°C. Testing in a high-velocity oxygen fuel environment at temperatures over 1100 °C for 120 seconds showed that the rigid structures withstood the flame robustly. The coating effectively infiltrated into the fibers, confirmed by scanning electron microscopy, energy-dispersive X-ray spectroscopy, and X-ray diffraction analyses. Although some oxidation of TaSi2 occurred, thereby increasing the Ta2O5 and SiO2 phases, no significant phase changes or performance degradation were observed. These results demonstrate the potential of these materials for reusable TPS applications in extreme thermal environments.

To develop a heat-generating asphalt pavement utilizing a phase-change material (PCM), this study evaluated the application method of a PCM as an asphalt material and the thermal and physical properties of asphalt mixtures. The selection of PCM materials according to the phase-change temperature range suitable for thermal asphalt pavements and the encapsulation method for application to asphalt materials were examined, and encapsulated PCMs (ePCMs) using various materials were produced. The thermal and physical properties were evaluated through chamber experiments and strength tests by applying the ePCMs to asphalt mixtures. The characterization results of the ePCMs showed that ePCM-C had the highest latent heat, thermal stability, and physical stability in the asphalt binder and mixture. The chamber test results showed that ePCM-C, which had high latent heat, had the longest temperature delay time under all conditions. The mixing ratio was calculated by volume to substitute low-density ePCM into the mixture; as the ePCM content increased, the asphalt content also increased. The results of the Marshall stability and indirect tensile strength tests indicated that as the ePCM content increased, the strength and crack resistance properties decreased. Asphalt mixtures containing ePCMs have demonstrated the ability to maintain temperature for a long time within a specific temperature range. If an ePCM is improved such that it is not damaged under the production conditions of asphalt mixtures, it is expected to be sufficiently utilized as a technology for preventing road freezing.

최근 지구온난화로 인해 폭우, 눈 등 이상기후가 발생하면서 노면 동결(블랙아이스)로 인한 사고 및 인명피해가 늘어나고 있 는 것이 문제가 되고 있다. 이를 최소화하기 위해 본 연구에서는 다공성 골재인 팽창점토에 열저장이 가능한 상변화물질(PCM)을 적용 하였다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장, 방출할 수 있는 소재로 온도에 따른 결빙을 최소화할 수 있다. 따라서 본 연 구에서는 시멘트 복합재에 적용되는 PCM 함침이 가능한 경량골재에 진공함침을 실시하고 기계적, 열적 성능 검증 연구를 수행하였다. 열적 성능을 향상시키기 위해 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 실리카흄을 첨가하였다. 본 연구에서는 물체의 열적 성능을 측정할 수 있는 DSC 실험을 통해 PCM 함침 경량골재 및 콘크리트 복합체의 열적 성능을 검증하였다. 콘크리트 복합체 제작 후 압축강도 시험 과 열적 성능시험을 실시하였다. 이때 열적 성능을 검증하기 위해 항온항습 챔버를 이용하여 시험을 진행하였다. 압축강도 실험을 통 해 MWCNT의 분삭액을 혼입한 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체의 평균 압축강도는 24MPa 이상으로 구조물에 적용이 가능함을 확인하였다. 열적 성능시험을 통해 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체는 영하의 외기온도에서도 영상의 온도를 유지할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 주거 및 상업 건물 및 다양한 구조물에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 축산시설 내 설치된 무창기공형 집열기의 배기 방향 및 유량 변화를 통해 벽체에 전달되는 일사를 차단, 이를 통한 냉방효과를 검증하려는 목적의 기초 연구로서 무창기공형 집열기 시험장치를 제작, 배기 유량 변화에 따른 위치별 온도 변화 및 이를 통한 열성능 평가를 수행하였다. 실험 결과, 무창기공형 집열기의 유량조건별 집열판 표면온도는 최고 27.7℃, 배기온도는 최고 약 10.9℃ 온도 차이를 확인하였다. 무창기공형 집열기의 유량조건별 열교환 유효도는 0.48∼0.62, 효율은 30%∼90%의 분포로 나타났다. 집열판 에너지는 유량이 증가함에 따라 감소, 집열기 내부 에너지는 유량이 증가함에 따라 증가하였다. 이를 통해 농업시설 외벽에 설치된 무창기공형 집열기의 여름철 미운용으로 인한 집열판 및 내부 온도상승과 이로 인한 벽체로의 열전달 등 무창기공형 집열기로 인한 역효과를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 집열기 외부로의 강제 배기를 통해 벽체로 직접 투입되는 일사 차단을 통한 냉방효과 또한 구현할 수 있을 것으로 판단된다.

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.

Numerous factors contribute to the deterioration of reinforced concrete structures. Elevated temperatures significantly alter the composition of the concrete ingredients, consequently diminishing the concrete's strength properties. With the escalation of global CO2 levels, the carbonation of concrete structures has emerged as a critical challenge, substantially affecting concrete durability research. Assessing and predicting concrete degradation due to thermal effects and carbonation are crucial yet intricate tasks. To address this, multiple prediction models for concrete carbonation and compressive strength under thermal impact have been developed. This study employs seven machine learning algorithms—specifically, multiple linear regression, decision trees, random forest, support vector machines, k-nearest neighbors, artificial neural networks, and extreme gradient boosting algorithms—to formulate predictive models for concrete carbonation and thermal impact. Two distinct datasets, derived from reported experimental studies, were utilized for training these predictive models. Performance evaluation relied on metrics like root mean square error, mean square error, mean absolute error, and coefficient of determination. The optimization of hyperparameters was achieved through k-fold cross-validation and grid search techniques. The analytical outcomes demonstrate that neural networks and extreme gradient boosting algorithms outshine the remaining five machine learning approaches, showcasing outstanding predictive performance for concrete carbonation and thermal effect modeling.

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.

With the increasing number of aging buildings across Korea, emerging maintenance technologies have surged. One such technology is the non-contact detection of concrete cracks via thermal images. This study aims to develop a technique that can accurately predict the depth of a crack by analyzing the temperature difference between the crack part and the normal part in the thermal image of the concrete. The research obtained temperature data through thermal imaging experiments and constructed a big data set including outdoor variables such as air temperature, illumination, and humidity that can influence temperature differences. Based on the collected data, the team designed an algorithm for learning and predicting the crack depth using machine learning. Initially, standardized crack specimens were used in experiments, and the big data was updated by specimens similar to actual cracks. Finally, a crack depth prediction technology was implemented using five regression analysis algorithms for approximately 24,000 data points. To confirm the practicality of the development technique, crack simulators with various shapes were added to the study.

This study sought to conduct a fundamental investigation in order to test and evaluate the thermal performance of an aluminum stick curtain wall system. In terms of the thermal performance index, the infiltration rate of air tightness, thermal transmittance of the heat insulation property and temperature difference ratio of condensation resistance were experimentally measured. The research process can be divided into three parts. First of all, a database for the test report of the curtain wall was compiled and existing design criteria with respect to the evaluation method and standard of transparent building components such as curtain wall, window and door were analyzed to produce the specimens. Secondly, four different types of curtain wall specimens were created through investigating the curtain wall database. Thirdly, standard tests of thermal performance were carried out for airtightness, thermal performance and condensation resistance. As a result, the curtain wall specimens with low-e triple glazing covered by an aluminum capture system showed high thermal performance compared to other curtain wall specimens including low-e triple glazing with a 4-sided structural sealant glazing system. Air tightness of all types of curtain wall specimens satisfied level 1 standard for air tightness. It was found that a curtain wall which consists of a one track frame has difficulties meeting the residential standard of thermal performance with regard to thermal transmittance and condensation resistance.

PURPOSES : In this study, the thermal conductivity properties and mechanical performance of a thermally conductive asphalt mixture that can be applied to increase the efficiency of deicing asphalt pavements are evaluated. METHODS : Graphite powder and carbon fiber, which are inexpensive carbon materials, were added to the asphalt mixture to its conductivity. To determine the optimal mixing ratio of the carbon materials, the dispersibility, thermal conductivity, and performance of the conductive asphalt mixture were evaluated. The performance of the mixture was evaluated in terms of its volume characteristics, Marshall stability, dynamic modulus, indirect tensile strength (IDT), and wheel-tracking tests. RESULTS : The thermal conductivity of the asphalt mixture containing 2% graphite is 1.81 W/mK, which is approximately twice (0.94 W/mK) that of a general asphalt mixture. Meanwhile, the graphite-added asphalt mixture indicates a much higher temperature increase rate than the general asphalt mixture, and its surface temperature after 60 min is 7.5 ℃ higher. In addition, it reaches 0 ℃ from -10 ℃ at a rate 1.5 times higher than that required by the general asphalt mixture. When both 2% graphite and 1% carbon fiber are added, the thermal conductivity improves to 2.03 W/mK, and the conductivity is similar at all locations of the slab specimen location, which indicates no dispersibility issue. The results of the mechanical performance evaluation shows that the higher the ratio of the carbon material, the lower is the dynamic modulus and IDT at 20 ℃, which decreases the crack resistance. Meanwhile, the results of the Hamburg wheel-tracking test at 50 ℃ show an improvement in the permanent deformation resistance. CONCLUSIONS : The results of the conductivity and performance evaluation show that the optimal ratio is the combination of 2% graphite and 0.5% carbon fiber. This suggests that the conductive asphalt mixture incorporated with carbon materials can efficiently transfer heat generated from the heating layer at the bottom of the pavement to the pavement surface.

In this study, the types of thermal breakers applied to structures to prevent thermal bridges were identified. Condensation prevention performance was evaluated for apartment houses with standard floor structures to which a thermal breaker was applied. In addition, the effect of thermal cross-blocking was compared by calculating the total heat and equivalent U-value through the wall. (1) As a result of the evaluation of anti-condensation performance, when “가” grade insulation was applied, the surface temperature increased by about 1K due to the application of the thermal breaker. The TDR value increased by about 0.06 to 0.07. When "나" grade insulation was applied, the minimum surface temperature increased by about 1K, and the TDR value increased by about 0.05~0.06. (2) As a result of the evaluation of total heat and U-equivalent, it was possible to reduce the total heat by 38.5~44.9% and U-equivalent by 38.5~45.0% for the "가" grade insulation to which the thermal breaker was applied. In addition, the "나" grade insulation to which the thermal breaker was applied can reduce total heat by 38.9 to 43.6%, and reduce the Uequivalent by 38.9 to 43.7%.

PURPOSES : The purpose of this study is to suggest a thermal expansion coefficient measurement method using an embedded strain transducer (EST) and vibrating wire gauge (VWG), as well as to evaluate the reliability of the proposed methods by comparing them with the AASHTO T 336-10 standard method. METHODS : To apply the AASHTO 336-10 test method, which is the criterion for reliability evaluation, a reference specimen using stainless steel (sus304) is manufactured, and a thermal expansion coefficient of 17.308με/°C is obtained based on ISO regulations. Using the reference specimen, the correction factor of the thermal expansion coefficient measurement equipment is measured to be 2.93με/°C, and using this value, the thermal expansion coefficient of the mortar specimen containing the embedded gauges is measured accurately. The reliability of the proposed experimental method is evaluated by measuring the thermal expansion coefficient of the embedded gauge with temperature compensation and then comparing it with that of the reference specimen. RESULTS : The coefficient of thermal expansion of the mortar specimen is measured to be 12.423με/°C based on AASHTO 336-10, 11.963με/°C using the EST method, and 12.522με/°C using the VWG method. Based on the results obtained using the AASHTO method, the embedded gauges show a difference of 1%~3% in terms of the average results, as well as a difference in the standard deviation of 0.059~0.186. Therefore, our level of confidence in the thermal expansion coefficient experiment using the embedded gauges is high. CONCLUSIONS : When using the AASHTO 336-10 test method, the thermal expansion coefficient should be obtained by measuring the length change of the specimen; however, some engineering judgment of the experimenter is required when the measurement values fluctuate during the temperature stabilization period. In the thermal expansion coefficient test using embedded gauges (EST and VWG), temperature compensation must be performed. Furthermore, it is assumed that the temperature difference between the water tank and test specimen does not significantly affect the thermal expansion coefficient measurement because the important point is not the actual temperature value but the temperature gradient. For reliability evaluation, a statistical significance review of the strain distribution by measurement method is performed via a T-test comparing with the AASHTO test result (12.423με/°C) and the reliability level for each measurement method remains confidential.

In the present study, the thermal conductivity of a silicon nitride(Si3N4) thin-film is evaluated using the dualwavelength pump-probe technique. A 100-nm thick Si3N4 film is deposited on a silicon (100) wafer using the radio frequency plasma enhanced chemical vapor deposition technique and film structural characteristics are observed using the X-ray reflectivity technique. The film’s thermal conductivity is measured using a pump-probe setup powered by a femtosecond laser system of which pump-beam wavelength is frequency-doubled using a beta barium borate crystal. A multilayer transient heat conduction equation is numerically solved to quantify the film property. A finite difference method based on the Crank-Nicolson scheme is employed for the computation so that the experimental data can be curve-fitted. Results show that the thermal conductivity value of the film is lower than that of its bulk status by an order of magnitude. This investigation offers an effective way to evaluate thermophysical properties of nanoscale ceramic and dielectric materials with high temporal and spatial resolutions.

겨울철에 열손실을 줄이기 위해 많은 온실에서 보온커튼을 사용하고 있다. 그러나 적절한 보온커튼을 선택할 때 판단 자료로 활용할 수 있는 명확한 기준이 없는 실정이며 이를 위해서는 보온재의 보온 특성에 대한 정량적인 값이 필요하다. 본 연구에서는 BES를 사용하여 보온커튼의 관류열전달계수를 산정하는 시뮬레이션 모델을 개발하였다. 일중 및 이중 PE필름 피복에 대한 관류열전달계수의 실험값을 사용하여 시뮬레이션 결과를 검증하였다. 검증된 모델을 사용하여 문헌에서 제시된 각종 열적 특성을 가진 보온커튼에 대한 관류열전달계수를 산정하고 비교분석하였다. 개발된 시뮬레이션 모델은 다양한 보온커튼의 관류열전달계수를 산정하는데 활용될 수 있을 것이며, 제시된 관류열전달계수는 보온커튼의 성능을 정량적으로 비교하는데 유용하게 활용 될 수 있을 것으로 판단된다.