KR101824473B1 - 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드 및 이의 제조 방법 - Google Patents

바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드 및 이의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법은, 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물을 혼합하여 PCM 석고 혼합재를 생성하는 단계; 상기 PCM 석고 혼합재로 내부 석고보드를 형성하는 단계; 상기 내부 석고보드의 표면을 바니시로 마감 처리하여 바니시 도막을 형성하는 단계; 및 상기 바니시 도막이 형성된 내부 석고보드를 중앙에 위치시키고, 상기 내부 석고보드의 표면을 둘러싼 외부 석고보드를 형성하는 단계를 포함한다. 이에 따라, 건축자재에 상변화 물질을 상 안정화 과정 없이 바니시를 이용하여 도막을 형성함으로써, 상변화 물질의 상 변화시의 누출의 문제를 방지하고 높은 열에너지 저장 효율로 건축물 에너지 절감에 기여할 수 있다.

Description

바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드 및 이의 제조 방법{PCM GYPSUM BOARD USING VARNISH COATING AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드 및 이의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축자재에 상변화 물질을 상 안정화 과정 없이 바니시를 이용하여 도막을 형성함으로써 상변화 물질의 상 변화시의 누출의 문제를 방지하고 높은 열에너지 저장 효율로 건축물 에너지 절감에 기여할 수 있는 고축열 석고보드 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
현재 전 세계는 인류활동으로 인한 에너지 고갈과 이산화탄소(CO2)를 주 원인으로 한 온실가스(GreenHouse Grass; GHG)에 따른 지구온난화 방지에 최우선의 노력을 기울이고 있다. 따라서, 에너지 저감 및 이산화탄소(CO2) 배출 저감 대책은 국가는 물론 국제적 차원에서 매우 중요한 과제이다. 이에 따라, 기후변화 협약과 더불어 에너지 절약을 통한 온실가스 감축은 세계적 추세로 자리매김하고 있으며, 건축물은 전체 온실가스 배출량의 35%를 차지하기 때문에 건축물에서의 에너지 절약은 전체 이산화탄소 감축에 지대한 영향을 미친다.
한편, 최근 국내에서는 주택문화 및 생활 환경의 변화에 따라, 실내 환경에 대한 쾌적성 향상에 대한 요구가 더욱 증가되고 있다. 따라서, 건물의 에너지 절약과 실내 환경의 쾌적성을 유지하는 융합기술 개발이 요구되는 시점이며, 이러한 기술은 크게 냉난방과 단열기술로 나뉠 수 있다. 한국의 주택은 전통적 좌식 구조로서, 온수순환 시스템을 통한 온돌바닥을 이용해 실내벽의 표면온도를 높여 재실자의 복사 발열량을 줄여 주는 난방방식이다.
복사난방의 쾌적감을 높이기 위해서는 실내의 난방열을 일정하게 공급하여 온돌바닥과 실내공기의 온도차를 낮게 해야 하며, 냉방의 경우도 그 반대로 실내의 일정한 공기온도를 제어하지 못할 경우 그 불쾌감은 크게 높아진다. 따라서, 난방기와 냉방기의 과다운전으로 인한 에너지 문제가 크게 우려되는 방식이라 할 수 있다.
이에, 최근 에너지 절감에 대한 관심이 증가하고 있으며, 에너지 소비의 큰 비중을 차지하는 건축분야에서 고열효율 건축자재를 개발하려는 움직임이 활발하게 이루어지고 있다. 그 중 열에너지를 효과적으로 저장하는 물질 중 하나인 상변화 물질(Phase Change Material; PCM)을 이용하는 잠열축열 방식의 에너지 저장 방식이 각광받고 있다.
상변화 물질은 온도의 변화에 따라 상(Phase)이 변하는 물질로, 물질이 고체에서 액체, 혹은 액체에서 고체로 상이 변할 때 잠열의 형태로 열에너지를 축적하는 특성을 가지고 있다. 잠열은 물질의 상태변화에 따른 흡수 또는 방출하는 열을 말하며, 온도변화에 따른 현열에 비해 열에너지 저장 효율이 매우 뛰어난 것이 특징이다.
이러한 상변화 물질이 지닌 높을 축열 성능을 이용하여 축열재로서 건축물에 적용하려는 연구가 국내외적으로 활발히 진행되고 있다. 그러나, 상변화 물질이 고체에서 액체나 액체에서 고체로 상이 변화하는 동안의 누출의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위한 상 안정화 기법에 대한 연구가 주를 이루고 있다. 즉, 상변화 물질을 건축물에 적용하기 위해서는 상 안정화 과정이 필수적이다.
현재 국내에서 건축물 에너지 절감을 위해 상변화 물질을 적용하는 연구는 점차 확대되어 가고 있는 중이지만, 아직까지는 상변화 물질의 건축물 적용에서 극복해야 할 누출에 대한 문제가 주로 다루어지고 있기 때문에 직접적인 적용에 대한 연구는 미미한 실정이다.
해외에서는 상변화 물질을 이용한 여러 연구가 진행되고 있으나, 상변화 물질은 상 안정화 과정을 거친 후 건축물의 구조체나 자재에 적용하고 있는 실정이고, 국내와 마찬가지로 건축 마감재에 상변화 물질을 직접적으로 적용한 사례는 전무한 상태이다.
KR 2012-0025861 A KR 2011-0116611 A KR 0612139 B1
이에, 본 발명의 기술적 과제는 이러한 점에서 착안된 것으로 본 발명의 목적은 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드를 제공하는 것이다.
상기한 본 발명의 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법은, 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물을 혼합하여 PCM 석고 혼합재를 생성하는 단계; 상기 PCM 석고 혼합재로 내부 석고보드를 형성하는 단계; 상기 내부 석고보드의 표면을 바니시로 마감 처리하여 바니시 도막을 형성하는 단계; 및 상기 바니시 도막이 형성된 내부 석고보드를 중앙에 위치시키고, 상기 내부 석고보드의 표면을 둘러싼 외부 석고보드를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 석고 파우더, 상변화 물질 및 물을 혼합하여 PCM 석고 혼합재를 생성하는 단계는, 상기 석고 파우더와 물을 1:0.45(g)의 혼합비로 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 석고 파우더, 상변화 물질 및 물을 혼합하여 PCM 석고 혼합재를 생성하는 단계는, 상기 상변화 물질을 석고 파우더 중량대비 30%의 비율로 혼합하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 상변화 물질은, 유기계 지방산 상변화 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 PCM 석고 혼합재로 내부 석고보드를 형성하는 단계는, 몰드에 상기 PCM 석고 혼합재를 투입하는 단계; 상기 PCM 석고 혼합재를 경화시키는 단계; 및 경화된 상기 PCM 석고 혼합재를 상기 몰드로부터 탈형시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 본 발명의 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 고축열 석고보드는 상기 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기한 본 발명의 또 다른 목적을 실현하기 위한 일 실시예에 따른 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드는, 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물을 혼합한 PCM 석고 혼합재로 형성된 내부 석고보드; 상기 내부 석고보드의 표면에 마감 처리된 바니시 도막; 및 상기 바니시 도막이 형성된 내부 석고보드를 중앙에 위치시키고, 상기 내부 석고보드를 둘러싼 외부 석고보드를 포함한다.
본 발명의 실시예에서, 상기 PCM 석고 혼합재는, 상기 석고 파우더와 물이 1:0.45(g)의 혼합비로 혼합될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 PCM 석고 혼합재는, 상기 상변화 물질이 석고 파우더 중량대비 30%의 비율로 혼합될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 상변화 물질은, 유기계 지방산 상변화 물질을 포함할 수 있다.
이와 같은 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드에 따르면, 바니시를 이용하여 도막을 형성함으로써 상변화 물질의 상 변화시의 누출의 문제를 방지하고 높은 열에너지 저장 효율로 건축물 에너지 절감에 기여할 수 있다. 또한, 상변화 물질을 상 안정화 과정 없이도 건축자재에 직접적으로 적용할 수 있으므로, 상 안정화 과정을 생략할 수 있어 제조 공정이 간단하고, 제조 시간 및 제조 비용 또한 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 사시도이다.
도 2는 도 1의 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법의 흐름도이다.
도 4a 내지 도 4c는 도 3의 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 누출 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 6은 본 발명에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 전열해석 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 6의 실험에 사용된 석고보드의 제조 혼합비를 나타낸 표이다.
도 8은 도 6의 실험 중 상부 표면의 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
도 9는 도 6의 실험 중 상부 룸의 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 사시도이다. 도 2는 도 1의 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드(10, 이하 석고보드)는 내부 석고보드(100), 바니시 도막(200) 및 외부 석고보드(300)를 포함한다.
상기 내부 석고보드(100)는 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물을 혼합한 PCM 석고 혼합재로 형성된다. 상기 석고 파우더와 물은 1:0.45(g)의 혼합비로 혼합될 수 있고, 상기 상변화 물질은 석고 파우더 중량대비 30% 로 혼합될 수 있다. 그러나, 상기 석고 파우더, 상변화 물질 및 물의 혼합비는 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 선택할 수 있다.
본 발명에서는 상기 상변화 물질의 상 안정화(Shape-Stabilization) 과정을 생략하고 파우더, 상변화 물질 및 물을 혼합하여 상기 내부 석고보드(100)를 생성한다. 일 실시예로서, 본 발명에서 사용되는 상기 석고 파우더는 반수석고일 수 있다.
상변화 물질은 온도의 변화에 따라 상(Phase)이 변하는 물질로, 물질이 고체에서 액체, 혹은 액체에서 고체로 상이 변할 때 잠열의 형태로 열에너지를 축적하는 특성을 가지고 있다. 잠열은 물질의 상태변화에 따른 흡수 또는 방출하는 열을 말하며, 온도변화에 따른 현열에 비해 열에너지 저장 효율이 매우 뛰어난 것이 특징이다.
본 발명에 적용되는 상기 상변화 물질은 유기계 상변화 물질일 수 있다. 예를 들어, 유기계 상변화 물질 중 식물성 왁스를 이용할 수 있으며, 이는 수소화된 식물 기름 형태에서 얻어진다. 이러한 과정에서 상변화 온도가 변화하게 되며, 상온에서 고체상태를 유지한다.
식물성 왁스는 기존의 왁스보다 낮은 상변화 온도를 가지고 있기 때문에, 주로 광택제, 화장품, 양초, 의약품 등의 주원료로 사용된다. 또한, 식물성 왁스는 높은 잠열량을 갖고 있고, 경제적이며 친환경적이기 때문에 열에너지 저장 시스템으로 사용될 수 있는 충분한 가능성을 지니고 있다.
상기 바니시 도막(200)은 상기 내부 석고보드(100)의 표면을 코팅하고 있다. 이에 따라, 상기 내부 석고보드(100)의 표면을 바니시로 마감 처리하여 물의 침투를 차단하므로, 상기 상변화 물질의 상 안정화 과정을 생략하고도 상기 상변화 물질의 상 변화시에도 누출을 방지할 수 있다.
상기 외부 석고보드(300)는 상기 바니시 도막(200)이 형성된 석고보드(100)를 중앙에 위치시키고, 상기 내부 석고보드(100)를 둘러싸여 형성된다. 상기 외부 석고보드(300)는 일반적인 석고 파우더로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 내부 석고보드(100)는 80×80×10 (mm)의 크기로 형성되고, 상기 외부 석고보드(300)는 100×100×20 (mm)의 크기로 형성되어, 상기 내부 석고보드(100)를 상기 외부 석고보드(300)의 내부 중앙에 위치시킬 수 있다.
본 발명에 따른 석고보드는 바니시 도막을 이용하여 상변화 물질이 고체에서 액체나 액체에서 고체로 상이 변화하는 동안의 누출의 문제를 획기적으로 방지하여, 상 안정화 과정 없이도 건축물의 각 구조체나 건축 마감재에 상변화 물질을 직접적으로 적용할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법을 설명한다. 도 1의 석고보드(10)와 동일한 구성요소는 동일한 도면부호를 부여하고, 반복되는 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법의 흐름도이다. 도 4는 도 3의 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법을 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 먼저 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물을 혼합하여 PCM 석고 혼합재를 생성한다(단계 S10).
이때, 상기 석고 파우더와 물은 1:0.45(g)의 혼합비로 혼합되고, 상기 상변화 물질은 석고 파우더 중량대비 30% 로 혼합될 수 있다. 그러나, 상기 석고 파우더, 상변화 물질 및 물의 혼합비는 이에 한정되지 않으며, 필요에 따라 선택할 수 있다.
일 실시예로서, 본 발명에서 사용되는 상기 석고 파우더는 반수석고일 수 있고, 상기 상변화 물질은 유기계 상변화 물질일 수 있다. 예를 들어, 유기계 상변화 물질 중 식물성 왁스를 이용할 수 있으며, 이는 수소화된 식물 기름 형태에서 얻어진다. 이러한 과정에서 상변화 온도가 변화하게 되며, 상온에서 고체상태를 유지한다.
상기 PCM 석고 혼합재로 내부 석고보드(100)를 형성한다(단계 S30). 본 발명에서는 상기 상변화 물질의 상 안정화 과정을 생략하고, 파우더, 상변화 물질 및 물을 혼합하여 상기 내부 석고보드(100)를 생성한다.
상기 내부 석고보드(100)는 몰드를 이용하여 형성할 수 있다. 구체적으로, 만들고자 하는 석고보드의 크기 및 형태에 따라 미리 제작된 몰드에 상기 PCM 석고 혼합재를 투입하여, PCM 석고 혼합재를 경화시킨다. 이후, 경화된 내부 석고보드(100)를 몰드로부터 탈형시킬 수 있다.
생성된 내부 석고보드(100)는 도 4(a)에 도시하였다. 예를 들어, 상기 내부 석고보드(100)는 80×80×10 (mm)의 크기로 형성될 수 있다.
상기 내부 석고보드(100)에 표면을 바니시로 마감 처리하여 바니시 도막(200)을 형성한다(단계 S50). 상기 바니시 도막(200)이 형성된 내부 석고보드(100)는 도 4(b)에 도시하였다.
도 4(b)를 참고하면, 상기 바니시 도막(200)이 상기 내부 석고보드(100)에 표면을 완전히 코팅하고 있으므로, 외부에서는 상기 내부 석고보드(100)이 보이지 않는다.
이에 따라, 상기 내부 석고보드(100)의 표면을 바니시로 코팅하여 물의 침투를 차단하므로, 상기 상변화 물질의 상 안정화 과정을 생략하고도 상기 상변화 물질의 상 변화시에도 누출을 방지할 수 있다.
이후, 상기 바니시 도막(200)이 형성된 내부 석고보드(100)를 중앙에 위치시키고, 상기 내부 석고보드(100)를 둘러싼 외부 석고보드를 형성한다(단계 S70). 상기 외부 석고보드(300)는 일반적인 석고 파우더로 형성되며, 예를 들어, 100×100×20 (mm)의 크기로 형성될 수 있다.
도 4(c)를 참고하면, 상기 외부 석고보드(300) 내부의 중앙에 상기 바니시 도막(200)이 형성된 내부 석고보드(100)를 포함한다.
상변화 물질이 건축물에 적용되었을 때의 에너지 절감 성능에 대한 연구는 활발히 진행되고 있는 상태이며, 그 효과에 대해서는 이미 연구결과가 많이 제시되어 있는 상황이다.
그러나, 본 발명에 따른 석고보드의 제조 방법은, 상 안정화 과정 없이도 건축물에 직접적으로 적용할 수 있는 방안으로써, 건축물의 각 구조체나 건축마감재에 상변화 물질을 적용시킬 수 있다. 즉, 바니시를 이용하여 도막을 형성함으로써, 상변화 물질의 상 변화시의 누출의 문제를 방지하고 높은 열에너지 저장 효율로 건축물 에너지 절감에 기여할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 고축열 석고보드의 성능을 실험적으로 설명한다.
도 5는 본 발명에 따른 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 누출 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
실험의 진행 과정은 다음과 같다. 첫 번째 단계로, 일반 석고보드와 본 발명에 따라 바니시로 도막을 형성한 석고보드를 각각 제조한 후, 건조기에서 100℃의 온도로 질량변화율이 1% 미만이 될 때까지 질량을 측정한다.
그 후, 질량변화율이 1% 미만에 도달하여 절건상태에 이르게 되면, 각 석고보드를 물에 완전히 침수시킨 후 시간에 따른 질량변화율을 측정한다. 측정 결과, 본 발명에 따라 바니시로 표면에 도막을 형성한 석고보드의 경우, 질량변화율이 0%로 나타났다. 반면에, 일반 석고보드의 경우 석고보드로 물이 흡수되어 질량변화율이 초기에 비해 20% 증가한 것을 알 수 있다.
이는 본 발명에 따라 바니시 처리한 석고보드가 물의 침투를 방지하는 완전한 도막이 형성되었음을 알 수 있다. 따라서, 상변화 물질이 함유된 석고보드에서도 상변화 물질의 상 변화시에도 누출의 문제가 일어나지 않음을 알 수 있다.
또한, 본 발명에서 제안한 바니시를 이용한 표면 마감에 따른 상변화 물질의 상 변화시의 누출 여부를 알아보기 위해, 바니시로 표면 처리된 석고보드와 일반 석고보드의 흡수량 시험을 거치고, PCM이 함유된 석고보드의 축열 성능을 분석하기 위해 전열해석장비를 이용하였다.
이 장비는 외기를 모사한 상부 룸과 실내를 모사한 하부 단열 룸으로 구성되어 있으며, 열원을 이용해 하부 룸에 열원을 공급하고, 그 열원이 건축자재에 의해 상부 단열 룸에 미치는 영향을 분석하는 것이 목적이다. 또한, 각각의 센서를 이용한 측정 위치별 온도변화와 상부 룸과 하부 룸의 온도차(ΔT), 피크(Peak) 온도 분석, 상변화 물질이 함유된 석고보드의 상변화 온도구간에서의 시간지연(Time lag) 효과를 관찰하고 분석하였다.
또한, 상변화 물질을 적용한 석고보드의 축열 성능을 알아보기 위해 전열해석장비를 이용하여 실험을 실시하였다. 실험은 하부 룸의 열원이 공급되는 열판(Heat plate)의 온도를 80℃로 설정한 후, 8시간 동안 히트 온(Heat on) 후 8시간 동안 히트 오프(Heat off)의 조건으로 진행되었으며, 열원 공급에 따라 석고보드를 통해 상부 룸에 전해지는 열적 거동을 분석하였다.
도 6은 히트 온(Heat on) 및 히트 오프(Heat off) 시의 석고보드의 열적 거동을 나타낸다.
본 실험을 위해 제조된 석고보드에 사용된 상변화 물질(Phase Change Material; PCM)은 유기계 지방산 상변화 물질 중 Palmwax(PW) 및 Beeswax(BW)를 사용하였다. 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물의 혼합 비율은 도 7과 같다.
즉, 석고 파우더와 물은 1:0.45(g)의 혼합비로 혼합한 일반 석고보드와 본 발명의 일 실시예에 따라 석고 파우더, Palmwax(PW) 및 물을 1:0.45:0.3(g)의 혼합비로 혼합한 축열 석고보드와 석고 파우더, Beeswax(BW) 및 물을 1:0.45:0.3(g)의 혼합비로 혼합한 축열 석고보드를 제조하였다.
도 6을 참조하면, 기준 상부룸, 상부 표면, 내부 표면의 온도와 Palmwax(PW)를 석고 파우더 중량대비 30%로 혼합한 석고보드의 적용할 때의 상부룸, 상부 표면, 내부 표면의 온도와 Beeswax(BW)를 석고 파우더 중량대비 30% 로 혼합한 석고보드의 적용할 때의 상부룸, 상부 표면, 내부 온도와 하부룸과 외부의 온도를 표시한다.
도 8은 도 6의 실험 중 상부 표면의 실험 결과를 보여주는 그래프이다. 도 9는 도 6의 실험 중 상부 룸의 실험 결과를 보여주는 그래프이다.
실험 분석 결과, 상부 표면 온도의 경우 약 6.6 ℃의 피크(Peak) 온도 감소를 확인하였고, 상부 룸의 경우 약 0.9 ℃의 피크(Peak) 온도 감소를 확인하였다. 상변화 물질이 함유된 석고보드가 일반 석고보드에 비해 피크(Peak) 온도와 온도상승률이 더 낮은 것을 확인할 수 있다.
이는 상변화 물질의 축열 기능이 제대로 발휘되고 있음을 확인할 수 있으며, 그 효과가 뛰어난 것을 확인할 수 있다. 궁극적으로, 건축마감재에 상변화 물질을 적용함으로써 여름철 피크(Peak) 냉방부하나 겨울철 피크(Peak) 난방부하의 저감을 기대할 수 있다.
이상에서는 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
상변화 물질을 고효율 축열재로서 사용하는 연구는 이미 활발히 진행되어 왔으며, 이에 따라 국외뿐 아니라, 국내 시장 또한 점차 건축물에 적용하여 건물에너지 절감에 기여하려는 움직임이 나타나고 있는 추세이다. 이러한 상황에서 본 발명은 바니시를 이용하여 외부에 도막을 형성하여 각종 건축 마감재에 상변화 물질을 획기적으로 적용시킬 수 있을 것으로 판단되며, 건물 에너지 절감에 있어 효과적인 상변화 물질을 이용한 각종 건축자재를 생산할 수 있을 것이라 판단된다. 나아가, 국내 및 해외의 건축 마감재 제조 및 생산 관련 산업에 크게 기여할 수 있을 것이라고 판단된다.
10: 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드
100: 내부 석고보드
200: 바니시 도막
300: 외부 석고보드

Claims (10)

  1. 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물을 혼합하여 PCM 석고 혼합재를 생성하는 단계;
    상기 PCM 석고 혼합재로 내부 석고보드를 형성하는 단계;
    상기 내부 석고보드의 표면을 전체적으로 코팅하도록 바니시로 마감 처리하여 바니시 도막을 형성하는 단계; 및
    상기 바니시 도막이 형성된 내부 석고보드를 중앙에 위치시키고, 상기 내부 석고보드의 표면을 둘러싼 외부 석고보드를 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 외부 석고보드는,
    석고 파우더로 형성되며,
    상기 상변화 물질은,
    식물성 왁스를 포함하는 유기계 지방산 상변화 물질 중 Palmwax(PW) 또는 Beeswax(BW)이고,
    상기 석고 파우더, 상변화 물질 및 물을 혼합하여 PCM 석고 혼합재를 생성하는 단계는,
    상기 석고 파우더와 물을 1:0.45(g)의 혼합비로 혼합하는 단계; 및
    상기 상변화 물질을 석고 파우더 중량대비 30%의 비율로 혼합하는 단계를 포함하는, 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법.



  2. 삭제
  3. 삭제
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  5. 제1항에 있어서, 상기 PCM 석고 혼합재로 내부 석고보드를 형성하는 단계는,
    몰드에 상기 PCM 석고 혼합재를 투입하는 단계;
    상기 PCM 석고 혼합재를 경화시키는 단계; 및
    경화된 상기 PCM 석고 혼합재를 상기 몰드로부터 탈형시키는 단계를 포함하는, 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법.
  6. 제1항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 따른 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드의 제조 방법으로 제조된, 고축열 석고보드.
  7. 석고 파우더, 상변화 물질(Phase Change Material; PCM) 및 물을 혼합한 PCM 석고 혼합재로 형성된 내부 석고보드;
    상기 내부 석고보드의 표면을 전체적으로 코팅하는 방식으로 마감 처리된 바니시 도막; 및
    상기 바니시 도막이 형성된 내부 석고보드를 중앙에 위치시키고, 상기 내부 석고보드를 둘러싼 외부 석고보드를 포함하고,
    상기 외부 석고보드는,
    석고 파우더로 형성되며,
    상기 상변화 물질은,
    식물성 왁스를 포함하는 유기계 지방산 상변화 물질 중 Palmwax(PW) 또는 Beeswax(BW)이고,
    상기 PCM 석고 혼합재는,
    상기 석고 파우더와 물이 1:0.45(g)의 혼합비로 혼합되고, 상기 상변화 물질이 석고 파우더 중량대비 30%의 비율로 혼합된, 바니시 도막 형성을 통한 상변화 물질이 적용된 고축열 석고보드.

  8. 삭제
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