PCM을 이용한 42MJth급 열저장장치(TES)의 축/방열 특성 연구

A study on heat charge/release characteristics of 42MJth scale Thermal Energy Storage (TES) using PCM

전 세계적으로 연료 및 발전 단가의 상승으로 인해 미활용 산업 폐열의 이용기술에 대한 관심이 커지고 있는 추세이며, 폐열 회수 시장은 2017년에서 2021년까지 연평균 6.74 %의 성장률을 전망하고 있다. 발전소 및 산업체에서 발생하는 300 ℃ 미만 중, 저온 폐열은 경제성 및 수요처 부족으로 대부분 폐기되고 있는 실정이며, 국내 산업 폐기물 처리업체의 폐열 이용률은 38 % 수준에 그치고 있다. 폐기되는 저품위 폐열의 이용률을 높이기 위한 방안으로 유기랭킨 사이클 발전, 열전발전 그리고 상변화 물질 또는 화학축열 기반의 열저장 시스템 기술이 각광받고 있으며, 미국, 독일 및 일본을 중심으로 연구 개발되어 적용 중에 있으나 국내에서는 아직 실용화 되지 못하고 있다. 본 연구에서는 42 MJth급 Thermal Energy Storage System을 제작하였으며, 내부 온도분포, 축/방열량, 열전달 시간 및 효율 등 상변화 물질의 열저장 특성에 대하여 연구하였다. 본 연구에서 사용한 상변화 물질의 상변화 온도는 68 ~ 71 ℃로서 축열 및 방열을 위한 열전달매체로 저압스팀(축열)과 공기(방열)를 사용하였다. 공급 스팀 압력에 따른 6조건의 축/방열 테스트를 수행하였으며, 축열은 평균 48.5 분이 소요되었으며, 평균 413.5 분간 방열이 가능하였다. 평균 축열량 대비 방열 효율은 94.4 %로 확인되었다.