| 논문명 |
PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체의 열적 및 기계적 성능평가 / Concrete Composite Containing Lightweight Aggregate Impregnated with Phase Change Material Thermal and Mechanical Performance Evaluation |
| 수록사항 |
복합신소재구조학회 논문집, Vol.15 No.05 (2024-10) |
| 주제어 |
테트라데칸; 상변화물질; 다중벽탄소나노튜브; 잠열; 함침 경량골재 ; tetradecane PCM; MWCNTs; thermal energy storage; impregnated LWA |
| 요약1 |
최근 지구온난화로 인해 폭우, 눈 등 이상기후가 발생하면서 노면 동결(블랙아이스)로 인한 사고 및 인명피해가 늘어나고 있는 것이 문제가 되고 있다. 이를 최소화하기 위해 본 연구에서는 다공성 골재인 팽창점토에 열저장이 가능한 상변화물질(PCM)을 적용하였다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장, 방출할 수 있는 소재로 온도에 따른 결빙을 최소화할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 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 수있는 DSC 실험을 통해 PCM 함침 경량골재 및 콘크리트 복합체의 열적 성능을 검증하였다. 콘크리트 복합체 제작 후 압축강도 시험과 열적 성능시험을 실시하였다. 이때 열적 성능을 검증하기 위해 항온항습 챔버를 이용하여 시험을 진행하였다. 압축강도 실험을 통해 MWCNT의 분삭액을 혼입한 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체의 평균 압축강도는 24MPa 이상으로 구조물에 적용이가능함을 확인하였다. 열적 성능시험을 통해 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체는 영하의 외기온도에서도 영상의 온도를유지할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 주거 및 상업 건물 및 다양한 구조물에 적용이 가능할 것으로 판단된다. |
| 요약2 |
Due to the effects of global warming, abnormal weather patterns such as heavy rain and snow are becoming more frequent, leading to an increase in accidents and casualties caused by frozen road surfaces (black ice). To address this problem, this study investigates the application of phase change materials (PCM), which are capable of storing heat, to expanded clay, a porous lightweight aggregate. PCMs are materials that can absorb, store, and release thermal energy during phase changes, helping to minimize freezing based on temperature variations. In this study, vacuum impregnation was used to infuse lightweight aggregates with PCM for use in cement composites. The mechanical and thermal performance of these composites was then evaluated. Multi-walled carbon nanotubes (MWCNTs) and silica fume were added to enhance thermal performance. Differential scanning calorimetry was employed to verify the thermal performance of the PCM-impregnated aggregates and the concrete composite. After fabricating the concrete composite, compressive strength and thermal performance tests were conducted. . The compressive strength tests confirmed that the concrete composite, which included PCM-impregnated expanded clay mixed with MWCNT powder, had an average compressive strength exceeding 24 MPa, making it suitable for structural applications. The thermal performance tests demonstrated that this concrete composite could maintain a temperature above freezing even in sub-zero outdoor conditions. These results show potential of the PCM-impregnated concrete composite for application in various types of structures. |
