• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제29권4호
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• pp.48-54
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• 2000

자성재료에 자기장을 걸어주변 가열되고 자기장을 제거하면 냉각되는 성질이 있는데, 이를 자기열량효과(magnetocaloric effect)라고 하며, 이것을 이용해서 저온을 생성시키는 방법을 자기냉동(magnetic refrigeration)이라고 한다. 큐리 온도(Curie temperature) 부근의 강자성체에 자 기장이 가해지면 전자례도내에서 쌍을 이루지 않은 전자들의 자기모벤트들이 자기장에 평행 하게 배열되는데, 이로 인해 열역학적 무질서의 척도인 엔트로피는 낮아지고 이러한 손실을 보상하기 위해 재료의 온도가 올라가게 된다.반대로 자기장이 제거되면 자기모벤트가 본래의 무질서한 상태로 돌아오며, 엔트로피가 증가하 고 재료의 온도는 떨어지게 되는 것이다. 역사적으로 보면 1881년에 Warburg가 큐리온도 부근의 철에서 자기열량효과를 처음 발견하였으며. 1926년과 1927년에 Debye와 Giauque가 각각 단열소자볍 (adiabatic demagnetization)을 제안함으로써 실용화되기 시작하여 주로 극저온을 얻는 방법으로 이용되어 왔다. 1950년도 이전의 연구는 절대온도 영도(OK)에 도달하고 자 하는 순수과학적인 노력으로서 개방사이클(open cycle)을 이용한 단열냉각 방식을 추구하 였으나, 1950년 이후부터는 공학적인 응용을 목적으로 밀폐사이클(closed cycle)을 형성하는 자기냉동기에 관한 연구가 진행되었다. 1976년에 Brown은 희토류(rare earth) 금속인 가돌리늄(Gd)을 사용하여 유체(물 80%와 에틸 알코올 20%)를 재생시킴으로써 상온에서 작동 하는 자기냉동기를 보고한 바 있다. 그는 7 T의 큰 자장을 이용하였으며, 고온부와 저온부의 온도는 각각 $46^{\circ}C와\;-1^{\circ}C로서\;47^{\circ}C$의 온도간격을 얻었다. 자기냉동에 있어서의 또 하나의 중요한 진전은 1978년과 1982년에 Steyert와 Barclay에 의해서 능동자기재생기(active magnetic r regenerator)의 개념이 소개되고 개발된 것으로, 이는 자성재료가 냉매로서 뿐만 아니라 열전달 유체의 재생기로도 사용되는 방식이다. 이상과 같은 자기냉동기술의 발달에 이어서 1997년에 미국의 Astronautics사(Wisconsin주 Madison시 소재)와 Ames 연구소(Iowa주 Ames 시 소재)의 공동연구팀이 발표한 두 가지의 새로운 진전으로 인해 공기조화 및 냉동분야에 적용할 수 있는 자기냉동기의 실용화 가능성이 한층 높아졌다. 이들의 연구결과는 (1) 자기냉동이 실온에서도 실현 가능한 기술이며 증기압 축식 냉동에 필적할 만하다는 것을 보인 것과 (2) 이미 알려져 있던 자기냉동재료보다 자기 열량효과가 훨씬 큰 새로운 재료를 발견한 것이다. 이로써 자기냉동에 대한 관심과 기대가 한결 커지고 있다. 본 원고에서는 자기냉동의 원리가 되는 자기열량효과와 이를 이용한 자기냉동의 방법 그리고 최근에 이루어진 새로운 진전에 대해 소개하고 공기조화 및 냉동분야에의 적용 가능성을 전망해 보고자 한다.

• 플랜트 저널
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• 제10권4호
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• pp.35-41
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• 2014

축열조는 집단에너지를 공급하는 지역의 고도와 열부하에 따라 높이와 용량이 결정된다. 이는 축열조의 수두를 이용하여 열배관망에 압력을 가하고 배관망내의 비등을 방지하며 온도변화에 따라 체적이 팽창하면 이를 흡수하고 수축 시에는 부족한 중온수를 배관망에 공급하는 기능을 해야 하기 때문이다. 또한, 축열조의 역할은 주로 열수요량의 변화가 심한 계절별 주간 야간 시간대에 적절한 용량을 갖추고 잉여 열량을 저장한 후 필요한 시간대에 지역난방 열원으로 이용하면 열생산 설비의 운전 조건에 영향을 받지 않으면서 독자적으로 지역난방 열수요를 공급할 수 있는 장점이 있다. 본 연구는 지역난방에 건설되어 운영 중인 축열조 27기 중 폴리우레탄 폼의 단열 재료로 시공된 18기의 축열조에 대하여 단열재의 재질과 축열조의 운전방법에 따른 단열재의 손상원인에 대한 고찰과 단열재 손상이 축열조 부식에 어떠한 영향을 미치는지 고찰하였다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2006년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.654-658
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• 2006

옥상방수의 기존 습식공법에서 나타나는 문제점을 해결하기 위하여 옥상마감 누름층을 기성 콘트리트 블럭으로 대체하여 시공함으로써 방수하자에 따른 과잉비용을 줄이고 증축이나 개보수시 자재의 재활용을 유도할 수 있는 방안의 필요성이 대두되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 제안된 옥상 외단열방수 건식화 공법에 대한 성능평가 항목 중 단열성능을 중심으로 실험을 통하여 종합적인 정량평가 및 분석을 실시함으로써 향후 건식화 공법의 시공 및 활용을 위한 기초자료를 제공하고자 한다. 그리고 건축물의 옥상단열방수에 있어서 발생되고 있는 하자의 원인분석 및 이에 따른 개선방안을 제시하고 수많은 단열방수재료와 다양한 공법 가운데서 건축물의 요구 성능에 가장 적합한 선정방법을 단계별 주요인자의 중요도에 따라 분류함으로써 건축물의 용도, 특성 및 중요도에 따른 공법, 구법 선정이 가능하도록 하였다.

• Composites Research
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• 제32권5호
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• pp.290-295
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• 2019

본 연구에서는 액화 천연 가스 운반선 단열 시스템에 적용되는 폴리우레탄 폼(Polyurethane foam, PUF)의 열적 성능 및 내충격성을 향상시키기 위한 목적으로, PUF에 복합 단열 매트를 보강하였다. 복합 단열 매트는 극저온 환경에서 운용이 가능한 케블라, 에어로겔, 그리고 크라이오겔 매트를 선정하였다. 열적 성능은 $20^{\circ}C$의 상온에서 열전도율을 측정하였으며, 내충격성은 $20^{\circ}C$의 상온 및 $-163^{\circ}C$의 극저온에서 30 J의 충격에너지로 낙하 충격 시험을 수행하여 측정하였다. 측정된 열전도율은 유효 열전도율 이론 값을 통해 보강되지 않은 PUF와 비교하였으며, 내충격성은 접촉력, 접촉 시간, 그리고 흡수에너지를 평가하였다. 실험 결과 크라이오겔 복합 매트 보강 시 가장 우수한 열적 성능을 나타났으며, 내충격성은 에어로겔 복합 매트 보강 시 가장 우수하게 나타났다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권6호
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• pp.539-547
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• 2019

최근 국제사회는 지구온난화 방지를 위한 기후변화협약을 체결하고 건축물의 냉방 및 난방 에너지로 공급하는 화석연료 사용을 줄이고자 신축 또는 기존건물에 대한 녹색건축인증(G-SEED) 및 에너지효율등급, 건축물 에너지절약 설계기준 등을 일정조건 이상인 건축물에 의무적으로 적용하고 있다. 건물에 공급하는 에너지 공급을 줄이고 보온성을 향상시키는 건축자재로 단열재가 사용되고 있으며 신축건축물의 에너지절약 설계기준을 만족하는 건물외피 구성 재료 중 총 열 저항성의 90% 이상을 차지하고 있다. 그러나 기존건축물에 시공된 단열재의 경시변화에 대한 명확한 자료가 부족하여 건축물의 에너지성능 판단기준인 단위면적당 1차에너지 소요량 산정에 대한 의문점을 갖게 되었다, 이에 20년 이상 된 노후 건축물의 리모델링 현장에서 단열재(압출법,비드법)를 직접 채취하여 단열재성능을 비교·평가하였다. 실험결과, 압출법(XPS)은 생산초기 품질기준인 KS M 3808보다 열전도율은 48%, 압축강도는 36%가 저하되어 본래의 성능을 발휘하지 못함을 알 수 있었고, 비드법(EPS)의 경우 단열재 두께가 50mm인 경우 열전도율과 압축강도, 굴곡파괴하중 등이 생산초기 품질기준을 유지함을 알 수 있었다. 따라서 비드법의 경우 단열재 두께를 고려하여 현재의 단위면적당 1차 에너지소 요량을 기존대로 산정하고, 압출법의 경우는 단위면적당 1차 에너지소요량 산정시 보정계수를 적용해야 할 것으로 판단된다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2003년도 하계학술대회 논문집 C
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• pp.1472-1474
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• 2003

연소방지재(난연테이프, 난연도료, 난연seal, 난연레진, 난연보드 등)란 지중 배전케이블, 접속재 및 통신케이블 등의 외피에 화재확산 방지를 위해 도포하여 사용하는 것으로서 화재 시 발포하거나 단열의 효과가 있어 케이블, 전선 등이 연소하는 것을 지연시킨다. 따라서 본 평가 기술에서는 수직불꽃시험, 산소지수, 저 염소시험, 발연농도, 케이블 허용전류저감률 등 주 재료시험에 대한 시험방법을 검토하고 시험에 적용하여 시험 시 문제점을 도출하여 시험방법을 정립하고자 한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권1호
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• pp.9-15
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• 2016

건물에서 에너지 손실이 가장 큰 부위는 외피로서, 이 부분의 에너지 손실을 감소하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있으나 이는 대부분 창호 및 단열재를 사용한 연구이며 건물 외피의 70% 이상을 차지하고 있는 콘크리트에 대한 연구는 미미한 실정이다. 따라서 건물의 에너지 손실을 최소화하기 위해서는 콘크리트 자체에서 단열성능을 확보할 수 있어야 하며 이에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 보통콘크리트보다 열전도율을 2배 이상 개선시킨 구조용 단열성능향상 콘크리트 개발 연구의 일환으로 마이크로기포제, 규조토 미분말, 경량골재를 사용하였으며, 콘크리트 내부공극을 다량확보하여 열전도율을 낮추고자 하였다. 실험결과, 슬럼프와 공기량은 양호한 결과를 나타내었으며, 단위용적질량에서는 마이크로기포제를 사용한 모든 배합에서 보통콘크리트보다 14.3~35.1 % 감소된 결과를 나타내었고 압축강도는 단열성능 향상 재료를 사용하여 다소 감소하는 경향을 나타내었으나 본 실험의 목표 강도(24MPa)를 모두 만족하였다. 또한 열전도율은 보통콘크리트 대비 최대 2배 이상 개선된 결과를 나타내었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1175-1181
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• 2015

일반적으로 산업현장에서 많이 사용되고 있는 단열재는 유리섬유와 같은 열전도도가 낮은 재료를 사용함으로써 단열성능을 확보하고 있다. 이와 달리 원전용 금속단열재의 경우 높은 열전도도를 가진 TP 304 스테인리스 박판을 재료로 한정하고 있어 단열성능을 확보하기 위해서는 구조적 측면에서의 접근이 필요하다. 본 연구에서는 금속단열재 내부구조에 대한 설계인자를 전도, 대류, 복사로 구성된 3가지 열전달 모드를 고려해 추출하고 각 인자들이 열전달에 미치는 영향과 각각의 열전달이 전체 열전달에 차지하는 비율을 열 유동해석을 이용하여 파악하고자 하였다. 본 연구를 통해 단열재 내부에서 발생되는 대류현상을 최소화하기 위해 다수의 박판을 삽입함과 동시에 증가하는 전도 비율을 비교하여 내부형상결정을 위한 세 가지 열전달 모드 하에서의 단열성능을 분석하였다.

• 한국재료학회:학술대회논문집
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• 한국재료학회 2009년도 추계학술발표대회
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• pp.13.1-13.1
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• 2009

에어로젤은 인류가 개발한 소재 중에서 가장 가벼운 고체로, 기공률이 90%이상이고 비표면적은 ~1000m2/g, 기공의 크기는 10nm 크기로 이루어진 나노기공 물질이다. 1931년에 Kisley가 물유리로부터 실리카 에어로젤을 합성한 이래로 실리카 에어로젤에 대한 연구가 가장 많이 이루어져왔으며, 단열소재, 흡음재, 체렌코프우주선 디텍터, 반도체의 초저유전소재, 유출된 석유의 정제, 촉매 등에 대한 응용에 대해서도 연구가 많이 이루어져 왔다. 그리고TiO2와 같은 광촉매 에어로젤 소재, 카본 에어로젤 소재등 다양한 나노기공 소재에 대해서도 연구가 이루어지고 있으며, 카본 에어로젤의 경우 나노기공과 비표면적을이용한 전기이중층 커패시터 (EDLC)에 대한 연구도 이루어지고 이다. 본 연구에서는 첫째로, 실리카 에어로젤에 대한 연구결과를 소개하고 이의 단열소재로서의 응용가능성에대하여 언급하고자 한다. 실리카 에어로젤 나노기공 소재의 경우, 기공크기가 10nm크기로 매우 작고 공기의 자유이동길이와 거의 비슷하여서 대류에 의한 열전달을 낮출 수 있으며, 낮은 고체함량으로 인하여 포논에 의한 열전달을 낮출 수 있기 때문에 단열소재로서 최고의 성능을 나타낸다. 하지만, 문제는 높은 기공률로 인한 기계적인 취약성이 문제이다. 따라서 이를 보완하기 위항 섬유로 에어로젤을 보강할 수 있는데, 이를통하여 에어로젤 나노기공소재와 섬유보강에 의한 복합화에 대하여 말하고자 한다. 또 다른 하나의 연구방법은유기-무기 하이브리드 나노기공 소재를 합성하는 것이다. 여기서는하나의 방법으로 MTEOS-TEOS의 하이브리드화와 초임계 건조공정에 의한 나노기공 소재에 대한 연구결과를소개하고자 한다. 마지막으로 카본 에어로젤 나노기공소재의 합성과 나노기공 구조의 제어 및 물성평가에 대한 것을 말하고자하는데, 본 발표에서는 레소시놀과 포름알데히드를 촉매에 의한 중합반응을 통하여 유기 에어로젤 소재를 합성하고 분위기에서탄소화 공정을 통하여 카본에어로젤을 합성하였다. 또한 금속 니켈을 도입하는 것에 의하여 탄소/니켈 복합 하이브리드 에어로젤 소재를 합성하고 슈퍼커패시터 전기화학 특성에 대한 연구결과를 발표하고자 한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권2호
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• pp.117-123
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• 2016

글라스울(Glass Wool)은 건설 현장 및 여러 다양한 분야에서 단열재로 사용되고 있다. 글라스울의 경우 불연재료이며 화재시 유해한 가스를 발생시키지 않으므로, 단열재로서의 사용이 더욱 권고되고 있는 상황이다. 그러나 글라스울이 반복적인 습윤 건조의 싸이클에 노출되면, 공극의 감소및 수축이 발생하여 단열성능을 잃게 되므로, 주기적인 교체가 필요하다. 본 연구에서는 이러한 폐글라스울을 콘크리트용 첨가재료로 활용하여 역학적 성능을 개선하고자 하는 시도를 하였다. 실험 결과에 따르면 폐글라스울은 약한 포졸란 반응성을 가지며, 압축강도 및 휨강도의 증가 효과를 가짐을 알 수 있었으며, 이를 위한 최적의 폐글라스울 혼입량은 콘크리트 체적의 0.5%에 해당되는 것으로 나타났다.