본문 바로가기 주메뉴 바로가기
22대 대한민국 국회 국회정보길라잡이 국회의원검색
회원가입 로그인
HOME

정보검색

소장정보 검색

국회도서관 홈으로 정보검색 소장정보 검색
결과 내 검색 동의어 포함
결과 내 검색 동의어 포함

-

목차보기

Title Page

Contents

Nomenclature 11

Abstract 12

국문초록 15

1. Introduction 18

1.1. Background and previous studies 18

1.2. The objective for the present research 27

2. Materials and Methodology 29

2.1. Materials 29

2.1.1. Preparation of caprylic acid/cetyl alcohol binary mixture 32

2.1.2. Preparation of caprylic acid/stearyl alcohol binary mixture 32

2.2. Differential scanning calorimetry (DSC) 33

2.3. Thermogravimetric analysis 34

2.4. Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) 35

2.5. Thermal analyzer for measuring thermal conductivity 36

2.6. Corrosion test 37

3. Results and Discussions 39

3.1. Characterization of caprylic acid-cetyl alcohol 39

3.1.1. Thermal and structural analysis of the caprylic acid-cetyl alcohol binary mixture 39

3.1.2. Accelerated thermal cycling for caprylic acid-cetyl alcohol 50

3.1.3. Corrosion analysis for caprylic acid-cetyl alcohol 52

3.2. Characterization of caprylic acid-stearyl alcohol 55

3.2.1. Thermal properties, thermal and chemical stability of the caprylic acid-stearyl alcohol 55

3.2.2. Accelerated thermal cycling of caprylic acid-stearyl alcohol 65

3.2.3. Corrosion test of caprylic acid-stearyl alcohol 67

4. Conclusion 72

REFERENCE 74

List of Tables

Table 1.1. Summary of the PCM binary mixture reported for cold thermal energy storage. 27

Table 2.1. Thermophysical properties of pristine materials. 32

Table 3.1. Thermal cycling RPD for the thermophysical properties. 51

Table 3.2. The corrosion rate of metal strips immersed in caprylic acid-cetyl alcohol. 54

Table 3.3. Relative percentage difference of thermophysical properties after thermal cycling. 66

Table 3.4. Corrosion rate for metal strips for 1, 4, and 12 weeks. 70

Table 3.5. Guide for corrosion and weight loss in industries 71

List of Figures

Fig. 1.1. Different approaches for TES: (a) Sensible heat storage; (b) Latent heat storage; (c)... 20

Fig. 2.1. Pure materials at 27 ℃; (a) Caprylic acid, (b) Cetyl alcohol, and (c) Stearyl alcohol. 31

Fig. 2.2. Picture of DSC. 34

Fig. 2.3. Thermogravimetric analyzer. 35

Fig. 2.4. FT-IR Spectrometer. 36

Fig. 2.5. KD2 PRO thermal property analyzer. 37

Fig. 2.6. (a) Stainless steel (SS 316), (b) Aluminum (Al), and (c) Copper (Cu), before corrosion test. 38

Fig. 3.1. DSC curves for caprylic acid and cetyl alcohol. 41

Fig. 3.2. Heating curve of caprylic acid/cetyl alcohol different mass concentration. 43

Fig. 3.3. Thermophysical properties of caprylic acid/cetyl alcohol. 44

Fig. 3.4. Phase diagram of caprylic acid/cetyl alcohol. 45

Fig. 3.5. TGA result of different pure materials and binary mixtures. 46

Fig. 3.6. FT-IR results for the pure and binary mixture. 48

Fig. 3.7. Thermal conductivity of the binary mixture. 49

Fig. 3.8. Accelerated thermal cycling of the prepared binary mixture. 51

Fig. 3.9. Stainless steel (SS 3116), aluminum (Al), and copper (Cu) after 12 weeks of corrosion test. 53

Fig. 3.10. The corrosion rate for different metals after 1 week, 4 weeks, and 12 weeks. 53

Fig. 3.11. DSC result of the stearyl alcohol. 57

Fig. 3.12. Heating curves of the different mass proportions of the binary mixture. 58

Fig. 3.13. Phase diagram of the caprylic acid-stearyl alcohol eutectic binary mixture. 59

Fig. 3.14. DSC of the caprylic acid-stearyl alcohol binary mixture prepared. 60

Fig. 3.15. Thermal conductivity of the binary mixture at solid and liquid phase. 61

Fig. 3.16. TGA result of pure materials and eutectic PCM. 62

Fig. 3.17. FT-IR of the pure materials and eutectic mixture prepared. 64

Fig. 3.18. DSC thermographs of the eutectic PCM for 0, 100, and 200 thermal cycles. 66

Fig. 3.19. Metal samples in eutectic PCM after 12 weeks. 68

Fig. 3.20. Metal strips (a) stainless, (b) aluminum, and (c) copper after 12 weeks of corrosion test. 69

Fig. 3.21. Corrosion rate of aluminum, copper, and stainless steel in a eutectic mixture. 70

초록보기

높은 생활수준으로 인한 에너지 수요의 급격한 증가는 탄소 기반 에너지 자원의 과도한 이용을 초래하였다. 이러한 에너지 자원의 과도한 사용은 심각한 환경 문제를 야기하며, 지속 가능한 에너지원의 전환이 필수적이다. 에너지에 대한 요구가 계속 증가함에 따라 에너지의 생산 및 저장에 대한 혁신적인 접근 방식이 필요하다. 태양 에너지와 같이 사용 가능한 풍부한 에너지원을 효과적으로 사용하기 위해서는 중요한 구성 요소, 즉 간헐적 특성을 보완할 수 있는 효율적이고 경제적인 열 저장 시스템이 필요하다. 다양한 열 에너지 저장(TES; thermal energy storage) 기술은 최대 부하 에너지를 줄이고 시스템 에너지 효율을 높이기 위해 사용된다. 다양한 열 저장 기술 중에서 상변화 물질(PCM; phase change materials)을 이용한 잠열 에너지 저장(LHTES; latent heat thermal energy storage)은 높은 에너지 저장 용량과 등온 저장 작동의 특성이 있다. 시중에서 판매되고 있는 유기 PCM은 특정 응용 분야에 필수적인 매개변수인 고정된 상전이 온도를 가진다. 적용 온도 범위의 한계를 극복하기 위해 이원 상변화 물질 혼합물을 도입하여 필요한 응용분야에서 원하는 융점 온도로 변경할 수 있다.

본 연구에서는 저온 열에너지 저장 응용을 위한 상변화 물질로서 유기 이원 혼합물의 개발에 대한 연구를 수행하였다. 이에 따라 상변화 물질인 카프릴산-세틸 알코올 및 카프릴산-스테아릴 알코올에 대한 두 가지 새로운 유기 이원 혼합물에 대한 열물리학적 특성을 분석하였다. 실시간 응용에 활용하기 전에 준비된 이원 혼합물에 대한 모든 필요 요소 및 중요요소를 조사하였다. 그 결과 카프릴산-세틸알코올은 85:15 몰 질량비에서 공융점을 가지며 시차주사 열량측정법(DSC; differential scanning calorimetry)로 측정되는 열적 특성은 154.1 J.g-1의 융해 잠열에서 함께 10 ℃의 개시 융점 온도를 가진다. 또한, 개시 빙점 온도는 8.9 ℃이며 융해 잠열은 153.3 J.g-1로 나타났다. 카프릴산-스테아릴의 공융점은 90:10 몰 질량비이며 개시 융점 온도 및 융해 잠열은 11.4 ℃와 154.4 J.g-1로 나타났다. 카프릴산-스테아릴 알코올의 개시 빙점 온도는 11.8 ℃이며, 융해 잠열은 150.5 J.g-1로 나타났다. 또한 이원 혼합물의 열전도율은 PCM에 대한 사용 범위에 있는 고체상(0 ℃에서 0.288 W·m-1·K-1), 액체상(20 ℃에서 0.160 W·m-1·K-1)에서 카프릴산-세틸 알코올과 고체상(0 ℃에서 0.267 W·m-1·K-1), 액체상(20 ℃에서 0.165 W·m-1·K-1)에서 카프릴산-스테아릴 알코올을 측정하였다.

제조된 이원 혼합물의 열 안정성을 조사하기 위해 열중량 분석을 수행하였다. 그 결과, 융점 온도에 비해 분해 온도가 더 높아 실시간 적용 시 열변동으로 인해 성능에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다. 열 물성 신뢰성은 200번의 용융/동결 사이클 동안 가속 열 사이클링으로 조사하였으며, 이는 큰 변화를 보이지 않았으며 허용 범위 내에 있었다. FT-IR 결과, 200번의 열 사이클 후에 구조적 변화가 나타나지 않았으며, 이원 혼합물은 화학적으로 안정적이었음을 확인하였다. 부식 시험은 알루미늄, 구리, 스테인리스강(SS 316) 등 다양한 금속으로 총 12주 동안 수행하였으며, 금속 스트립은 1주, 4주, 12주 후에 검사하였다. 부식률 계산을 기반으로 이원 혼합물에 대하여 스테인리스강(SS 316)과 알루미늄에서 내부식성이 우수한 결과를 나타내었다. 이에 따라 종합적으로 모든 이원 혼합물은 최대 200번의 열 사이클까지 안정적이었으며 냉각 응용 분야에서 공융 상변화 물질로서 잠재력이 있음을 확인하였다..

추천서가 (다양한 추천 자료를 만나보세요)

권호기사보기

권호기사 목록 테이블로 기사명, 저자명, 페이지, 원문, 기사목차 순으로 되어있습니다.
기사명 저자명 페이지 원문 기사목차