KR101909895B1

KR101909895B1 - 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치, 측정방법 및 분석시스템

Info

Publication number: KR101909895B1
Application number: KR1020170039114A
Authority: KR
Inventors: 박상일; 고창복; 정문선; 김종원; 조원철
Original assignee: 한국에너지기술연구원
Priority date: 2017-03-28
Filing date: 2017-03-28
Publication date: 2018-10-22
Also published as: KR20180110309A; US20180284044A1; US10809214B2

Abstract

본 발명은 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치, 측정방법 및 분석시스템에 대한 것이다. 보다 상세하게는 측정이 대상이 되며 수소저장합금 성형체로 구성된 측정샘플유닛; 일면이 상기 측정샘플유닛의 일면과 접촉되도록 구성되고, 접촉면 일측에 장착홈이 형성된 참고물질유닛; 및 상기 장착홈에 장착되어 온도변화에 기반하여 상기 측정샘플유닛의 열전도도를 측정하는 서모 프루브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치에 관한 것이다.

Description

수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치, 측정방법 및 분석시스템{The small size thermal probe system for measuring the thermal conductivity of the pellet type hydrogen storage alloy}

본 발명은 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치, 측정방법 및 분석시스템에 대한 것이다.

수소저장합금을 사용한 수소저장장치에서 수소의 흡탈착 및 저장 성능을 향상시키기 위하여, 주로 분말대신에 압축성형된 수소저장합금의 성형체를 사용할 수 있다. 이 경우, 압축 성형체를 사용하면, 저장장치의 부피를 줄일 수 있다. 그리고 저장합금의 유효열전도도를 증대시키며, 가열 및 냉각 성능을 향상시켜, 수소저장장치에서의 수소의 흡탈착 성능을 증대시킬 수 있다. 이에 따라, 수소저장합금의 유효 열전도도를 정확하게 측정하는 것이 필요하다.

그러나 압축성형된 수소저장합금의 경우, 대개 분말보다 유효 열전도도가 높으며, 이에 따라 샘플의 소형화가 더욱 어렵게 된다. 그리고 성형체에 서모 프루브(thermal probe)를 직접 설치하는 것이 어려운 문제가 존재한다.

일반적인 경우, 고체의 성형체에 먼저 가느다란 구멍을 가공하고, 이에 맞는 튜브를 삽입하여 샘플을 준비한다. 그리고 그 후에 히터선과 열전대 선이 내부에 설치된 thermal probe를 튜브에 넣고, 이러한 thermal probe와 튜브의 간극을 thermal grease 등을 사용하여 채우게 된다.

그러나, 수소저정합금의 고체 성형체의 경우, 대개 공기에 접촉하면 수소저장물질이 산화되기 때문에 수소저장물질은 주로 알곤 등의 불활성가스 내에 보관하며, 성형 등의 가공 등도 알곤 등의 불활성가스 분위기에서 수행하여야 한다. 이에 따라, 수소저장합금의 성형체에 작은 구멍을 가공하는 것이 매우 어렵다. 그리고 이러한 작은 thermal probe를 장착할 수 있는 매우 작은 구멍을 가진 수소저장합금의 프레스 성형도 쉽지 않은 문제가 있다.

그러나, 본 발명의 경우, 단열 고온 플라스틱인 참고물질의 홈 가공이 비교적 쉬우며, 비교적 정확한 가공이 가능하다. 또한 이러한 참고물질의 홈에 thermal probe를 장착하고, thermal grease로 gap을 처리하는 것도 비교적 쉽다. 그리고 참고물질과의 접촉면이 구멍이 없는 평평한 표면을 가진 반원통 형태의 수소저장합금의 성형체를 프레스로 성형하여 제작하는 것도 비교적 쉽다. 이에 따라, 본 발명의 방법을 사용하면, 좀 더 정확하고, 간단한 수소저장합금의 열전도도 측정이 가능하다.

따라서 이러한 수소저장합금의 성형체의 유효 열전도도를 측정하기 위하여, 소형의 서모 프루브를 사용할 수 있고 소형 서모 프루브를 사용함으로써, 필요한 측정샘플의 양을 줄일 수 있고, 측정샘플 주위의 가스의 분위기를 쉽게 조절할 수 있는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치가 요구되었다.

일본 공개특허 JP 2007-147005 일본 공개특허 JP2008-196903 한국공개특허 KR2012-0050243 한국 공개특허 KR2012-0060083

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따르면, 수소저장합금의 성형체의 유효 열전도도를 측정하기 위하여, 소형의 서모 프루브를 사용함으로써, 필요한 측정샘플의 양을 줄이고, 측정샘플 주위의 가스 분위기를 쉽게 조절할 수 있으며, 참고물질유닛에 가공된 장착홈에 히터유닛과 열전대유닛을 넣고, 전열 그리스 또는 전열 접착제를 사용하여 고정, 장착하여 유효 열전도도가 높은 압축성형된 수소저장합금에 대하여 소형의 서모 프루브를 설치할 수 있는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치, 측정방법 및 분석시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 수소저장합금의 샘플의 부피를 줄이면서, 주위 분위기 가스의 온도와 압력을 조절하면서, 수소저장합금의 성형체의 유효 열전도도를 효과적으로 측정할 수 있고, 참고물질유닛의 표면에 가공된 장착홈에 직경이 약 0.5mm인 전기히터 튜브, 그리고 직경이 약 0.25mm인 열전대 튜브를 넣고, 전열 그리스로 채우고, 상대편에 측정샘플유닛을 고정하여, 측정샘플의 열전도도를 측정하면, 직경이 약 1.2mm 이상인 기존의 서모 프루브(thermal probe)보다 작은 샘플에 대하여 열전도도를 효율적으로 측정할 수 있는, 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치, 측정방법 및 분석시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 제1목적은, 측정이 대상이 되며 수소저장합금 성형체로 구성된 측정샘플유닛; 일면이 상기 측정샘플유닛의 일면과 접촉되도록 구성되고, 접촉면 일측에 장착홈이 형성된 참고물질유닛; 및 상기 장착홈에 장착되어 온도변화에 기반하여 상기 측정샘플유닛의 열전도도를 측정하는 서모 프루브;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 측정샘플유닛은 압축성형된 수소저장합금 성형체이고, 상기 참고물질유닛은 단열물질로 구성되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 측정샘플유닛과, 상기 참고물질유닛은 반원통 형상이고, 접촉면을 통해 결합되어 원통형상을 갖게 되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 장착홈은 상기 참고물질유닛의 길이방향을 따라 형성되는 제1장착홈과, 상기 제1장착홈과 직경방향으로 연결되며 상기 참고물질유닛의 길이방향을 따라 형성되는 제2장착홈으로 구성되고, 상기 제1장착홈에는 히팅유닛이 장착되고, 상기 제2장착홈에는 온도변화를 측정하는 열전대유닛이 장착되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 히팅유닛은 상기 제1장착홈에 형상맞춤되어 장착되는 히터튜브와, 상기 히터튜브 내부에 구비되며 공급되는 전력에 의해 발열되는 히터선을 구비하고, 상기 열전대유닛은,상기 제2장착홈에 형상맞춤되어 장착되는 열전대튜브와, 상기 열전대튜브 내부에 구비되어 온도변화를 실시간으로 측정하는 열전대센서선을 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 히터튜브는 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제1장착홈에 결합되고, 상기 열전대튜브는 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제2장착홈에 결합되는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 히터튜브의 직경은 0.4 ~ 0.6mm이고, 상기 열전대튜브의 직경은 0.2 ~ 0.3mm인 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제2목적은, 압축성형된 수소저장합금 성형체를 반원통 형상으로 하여 측정샘플유닛을 제작하고, 물성을 알고 있는 단열물질로 반원통 형태의 참고물질유닛을 제작하는 단계; 상기 참고물질유닛의 일면에 형성된 제1장착홈에 히팅유닛을 장착하고, 제2장착홈에 열전대유닛을 장착하는 단계; 상기 참고물질유닛과 상기 측정샘플유닛을 원통형상으로 결합하여 복합체를 형성하는 단계; 및 상기 히팅유닛이 발열되고, 상기 열전대유닛이 실시간으로 상기 측정샘플유닛의 온도변화를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정방법으로서 달성될 수 있다.

그리고, 상기 장착하는 단계는, 내부에 히터선이 구비되는 히터튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제1장착홈에 결합하고, 내부에 열전대센서선이 구비되는 열전대튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제2장착홈에 결합하고, 상기 측정하는 단계는, 상기 히터튜브 내부에 구비된 히터선에 전력을 공급하여 발열시키고, 상기 열전대센서선이 실시간으로 온도변화를 측정하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제3목적은 열전도도 분석시스템에 있어서, 분위기 가스주입구와, 가열수단을 갖는 챔버; 상기 챔버 내부에 장착되는 앞서 언급한 제 1목적에 따른 열전도도 측정장치; 상기 챔버 내의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서와, 상기 챔버 내의 압력을 실시간으로 측정하는 압력센서; 상기 가스주입구를 통해 상기 챔버 내로 분위기가스를 공급하는 가스공급수단; 및 상기 열전도도 측정장치의 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 측정샘플유닛의 유효 열전도도를 분석하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템으로서 달성될 수 있다.

그리고, 분석수단은, 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 복합체의 유효열전도도를 측정하고, 기 입력된 참고물질유닛과 측정샘플유닛과의 상관관계 데이터를 기반으로 상기 측정샘플유닛의 유효열전도도를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 상기 온도센서와 상기 압력센서에서 측정된 값을 기반으로 상기 가열수단과 가스공급수단을 제어하여 상기 챔버 내의 온도와 압력이 설정된 온도값, 설정된 압력값이 되도록 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 상기 분위기 가스의 종류, 상기 설정된 온도값, 상기 설정된 압력값, 상기 참고물질유닛의 물성 별로, 분석된 측정샘플유닛의 유효열전도도를 저장하여 데이터베이스화하는 데이터 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 제4목적은 열전도도 분석방법에 있어서, 압축성형된 수소저장합금 성형체를 반원통 형상으로 하여 측정샘플유닛을 제작하고, 물성을 알고 있는 단열물질로 반원통 형태의 참고물질유닛을 제작하는 단계; 내부에 히터선이 구비되는 히터튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제1장착홈에 결합하고, 내부에 열전대센서선이 구비되는 열전대튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제2장착홈에 결합하는 단계: 상기 참고물질유닛과 상기 측정샘플유닛을 원통형상으로 결합하여 복합체를 형성하는 단계; 상기 복합체를 분위기 가스주입구와, 가열수단을 갖는 챔버 내에 장착하는 단계; 가스공급수단을 가동하여 가스주입구를 통해 상기 챔버의 내로 분위기가스를 주입하고 가열수단을 가동하여 챔버 내를 설정된 온도값, 설정된 압력값으로 유지하는 단계; 상기 히터튜브 내부에 구비된 히터선에 전력을 공급하여 발열시키고, 상기 열전대센서선이 실시간으로 온도변화를 측정하는 단계; 및 분석수단이 측정된 온도변화를 기반으로 측정샘플유닛의 유효 열전도도를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법으로서 달성될 수 있다.

또한, 상기 분석하는 단계는, 상기 분석수단이 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 복합체의 유효열전도도를 측정하고, 기 입력된 참고물질유닛과 측정샘플유닛과의 상관관계 데이터를 기반으로 상기 측정샘플유닛의 유효열전도도를 분석하는 것을 특징으로 할 수 있다.

그리고, 제어부가 상기 온도센서와 상기 압력센서에서 측정된 값을 기반으로 상기 가열수단과 가스공급수단을 제어하여 상기 챔버 내의 온도와 압력이 설정된 온도값, 설정된 압력값이 되도록 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 데이터베이스를 통해 상기 분위기 가스의 종류, 상기 설정된 온도값, 상기 설정된 압력값, 상기 참고물질유닛의 물성 별로, 분석된 측정샘플유닛의 유효열전도도를 저장하여 데이터베이스화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 수소저장합금의 성형체의 유효 열전도도를 측정하기 위하여, 소형의 서모 프루브를 사용함으로써, 필요한 측정샘플의 양을 줄이고, 측정샘플 주위의 가스 분위기를 쉽게 조절할 수 있으며, 참고물질유닛에 가공된 장착홈에 히터유닛과 열전대유닛을 넣고, 전열 그리스 또는 전열 접착제를 사용하여 고정, 장착하여 유효 열전도도가 높은 압축성형된 수소저장합금에 대하여 소형의 서모 프루브를 설치할 수 있는 효과를 갖는다.

본 발명의 일실시예에 따르면, 수소저장합금의 샘플의 부피를 줄이면서, 주위 분위기 가스의 온도와 압력을 조절하면서, 수소저장합금의 성형체의 유효 열전도도를 효과적으로 측정할 수 있고, 참고물질유닛의 표면에 가공된 장착홈에 직경이 약 0.5mm인 전기히터 튜브, 그리고 직경이 약 0.25mm인 열전대 튜브를 넣고, 전열 그리스로 채우고, 상대편에 측정샘플유닛을 고정하여, 측정샘플의 열전도도를 측정하면, 직경이 약 1.2mm 이상인 기존의 서모 프루브(thermal probe)보다 작은 샘플에 대하여 열전도도를 효율적으로 측정할 수 있는 효과를 갖는다.

한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 일실시예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석 되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치의 사시도,
도 3은 도 2의 A-A단면도,
도 4는 도 3의 부분확대도,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템의 구성도,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법의 흐름도,
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치(1)의 구성 및 기능에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치(1)의 분해 사시도를 도시한 것이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치(1)의 사시도를 도시한 것이다. 또한, 도 3은 도 2의 A-A단면도를 도시한 것이고, 도 4는 도 3의 부분확대도를 도시한 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치(1)는 전체적으로 측정대상이 되는 측정샘플유닛(10)과, 참고물질유닛(20), 서모프루브를 포함하여 구성될 수 있음을 알 수 있다.

측정샘플유닛(10)은 유효 열전도도의 측정이 대상이 되며 압축성형된 수소저장합금 성형체로 구성된다. 또한, 측정샘플유닛(10)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 속이 차있는 반원통 형상으로 구성된다.

참고물질유닛(20)은 비열, 열전도도, 밀도 등의 물성치를 미리 알고 있는 단열물질로 구성되며, 속이 차있는 반원통 형상으로 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 측정샘플유닛(10)의 일평면과, 참고물질유닛(20)의 일평면은 서로 면접촉되어 결합되며, 결합된 형태는 원통형성이 됨을 알 수 있다.

이러한 참고물질유닛(20)의 접촉면에는 길이방향을 따라 장착홈이 형성되어지게 된다. 그리고, 서모프루브는 장착홈에 장착되어 측정샘플유닛(10)의 열전도도를 측정하게 된다.

보다 구체적으로 참고물질유닛(20)의 접촉면에 형성되는 장착홈은 참고물질유닛(20)의 길이방향을 따라 형성되는 제1장착홈(21)과, 제1장착홈(21)과 참고물질유닛(20)의 직경방향으로 연결되며 참고물질유닛(20)의 길이방향을 따라 형성되는 제2장착홈(22)으로 구성될 수 있다.

또한, 이러한 제1장착홈(21)에는 히팅유닛(30)이 장착되고, 제2장착홈(22)에는 온도변화를 측정하는 열전대유닛(40)이 장착되게 됨을 알 수 있다. 보다 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 히팅유닛(30)은 제1장착홈(21)에 형상맞춤되어 장착되는 히터튜브(31)와, 히터튜브(31) 내부에 구비되며 전력공급수단(33)에 의해 공급되는 전력에 의해 발열되는 히터선(32)을 구비하고, 열전대유닛(40)은 제2장착홈(22)에 형상맞춤되어 장착되는 열전대튜브(41)와, 열전대튜브(41) 내부에 구비되어 온도변화를 실시간으로 측정하는 열전대센서선(42)을 구비하고 있음을 알 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 히터튜브(31)는 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제(50)를 통해 상기 제1장착홈(21)에 결합되고, 열전대튜브(41)는 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제(50)를 통해 제2장착홈(22)에 결합되게 된다.

이러한 히터튜브(31)의 직경은 0.4 ~ 0.6mm이고, 열전대튜브(41)의 직경은 0.2 ~ 0.3mm 정도로 구성된다. 따라서 직경이 약 1.2mm 이상인 기존의 서모 프루브(thermal probe)보다 작은 샘플에 대하여 열전도도를 효율적으로 측정할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정방법은 먼저, 압축성형된 수소저장합금 성형체를 반원통 형상으로 하여 측정샘플유닛(10)을 제작하고, 물성을 알고 있는 단열물질로 반원통 형상의 참고물질유닛(20)을 제작하게 된다. 앞서 언급한 바와 같이, 이러한 참고물질유닛(20)의 접촉면에는 제1장착홈(21)과 제2장착홈(22)이 가공되게 된다.

그리고, 참고물질유닛(20)의 접촉면에 형성된 제1장착홈(21)에 히팅유닛(30)을 장착하고, 제2장착홈(22)에 열전대유닛(40)을 장착하게 된다. 즉, 내부에 히터선(32)이 구비되는 히터튜브(31)를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제(50)를 통해 제1장착홈(21)에 결합하고, 내부에 열전대센서선(42)이 구비되는 열전대튜브(41)를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제(50)를 통해 제2장착홈(22)에 결합하게 된다.

그리고, 참고물질유닛(20)과 상기 측정샘플유닛(10)을 원통형상으로 결합하여 원통형 복합체를 형성하게 된다. 그리고, 히터튜브(31) 내부에 구비된 히터선(32)에 전력공급수단(33)을 통해 전력을 공급하여 발열시키고, 열전대센서선(42)을 통해 실시간으로 온도변화를 측정하게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템(100)의 구성 및 분석방법에 대해 설명하도록 한다. 먼저, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템(100)의 구성도를 도시한 것이다. 그리고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법의 흐름도를 도시한 것이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 제어부(120)의 신호흐름을 나타낸 블록도를 도시한 것이다.

본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템(100)은 챔버(110)와, 앞서 언급한 열전도도 측정장치(1)의 복합체와, 압력센서(114), 온도센서(113), 가스공급수단(115), 분석수단(130) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

챔버(110)는 분위기 가스주입구(111)와, 가열수단(112)을 포함하며, 챔버(110) 내부에 챔버(110)에 열전도도 측정장치(1)가 장착되어지게 된다. 온도센서(113)는 챔버(110) 내의 온도를 실시간으로 측정하고 압력센서(114)는 챔버(110) 내의 압력을 실시간으로 측정하게 된다.

가스공급수단(115)은 가스주입구(111)를 통해 챔버(110) 내로 분위기가스를 공급하게 된다. 이러한 분위기 가사는 아르곤 가스, 수소가스 등이 될 수 있으며, 분위기 온도와 가스압력을 조절할 수 있다.

또한, 분석수단(130)은 열전도도 측정장치(1)의 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 측정샘플유닛(10)의 유효 열전도도를 분석하게 된다.

보다 구체적으로, 분석수단(130)은 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 복합체의 유효열전도도를 측정하게 된다. 그리고, 기 입력된 참고물질유닛(20)과 측정샘플유닛(10)과의 상관관계 데이터를 기반으로 측정샘플유닛(10)의 유효열전도도를 분석하게 된다. 즉, 각 측정샘플유닛(10)의 열전도도, 비열과 밀도에 따라 복합체의 열전도도의 측정값으로부터 측정샘플유닛(10)의 열전도도의 실제값을 이론적인 전열해석 계산을 통하여 측정샘플유닛(10)의 유효 열전도도를 분석할 수 있게 된다.

또한, 제어부(120)는 도 7에 도시된 바와 같이, 온도센서(113)와 압력센서(114)에서 측정된 값을 기반으로 가열수단(112)과 가스공급수단(115)을 제어하여 챔버(110) 내의 분위기 온도와 압력이 설정된 온도값, 설정된 압력값이 되도록 조절하게 됨을 알 수 있다.

그리고, 분위기 가스의 종류, 상기 설정된 온도값, 상기 설정된 압력값, 상기 참고물질유닛(20)의 물성 별로, 분석된 측정샘플유닛(10)의 유효열전도도를 저장하여 데이터베이스화하게 된다.

이하에서는 본 발명의 일실시예에 따른 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법에 대해 설명하도록 한다.

먼저, 압축성형된 수소저장합금 성형체를 반원통 형상으로 하여 측정샘플유닛(10)을 제작하고, 물성을 알고 있는 단열물질로 반원통 형태의 참고물질유닛(20)을 제작하게 된다(S1).

그리고, 내부에 히터선(32)이 구비되는 히터튜브(31)를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 제1장착홈(21)에 결합하고, 내부에 열전대센서선(42)이 구비되는 열전대튜브(41)를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제2장착홈(22)에 결합하게 된다(S2).

그리고, 참고물질유닛(20)과 측정샘플유닛(10)을 원통형상으로 서로 결합하여 복합체를 형성하게 된다(S3). 그리고, 이러한 복합체를 챔버(110) 내에 장착한다(S4).

그리고, 가스공급수단(115)을 가동하여 가스주입구(111)를 통해 챔버(110)의 내로 분위기가스를 주입하고 가열수단(112)을 가동하여 챔버(110) 내를 설정된 온도값, 설정된 압력값으로 유지하도록 한다(S5). 이때, 제어부(120)는 온도센서(113)와 압력센서(114)에서 측정된 값을 기반으로 가열수단(112)과 가스공급수단(115)을 제어하여 챔버(110) 내의 분위기 온도와 압력이 설정된 온도값, 설정된 압력값이 되도록 조절하게 된다.

그리고, 히터튜브(31) 내부에 구비된 히터선(32)에 전력공급수단(33)을 통해 전력을 공급하여 발열시키고, 열전대센서선(42)은 실시간으로 온도변화를 측정하게 된다(S6).

그리고, 분석수단(130)은 측정된 온도변화를 기반으로 측정샘플유닛(10)의 유효 열전도도를 분석하게 된다(S7). 즉, 분석수단(130)은 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 복합체의 유효열전도도를 측정하고, 기 입력된 참고물질유닛(20)과 측정샘플유닛(10)과의 상관관계 데이터를 기반으로 상기 측정샘플유닛(10)의 유효열전도도를 분석하게 된다.

그리고, 데이터베이스(140)를 통해 상기 분위기 가스의 종류, 상기 설정된 온도값, 상기 설정된 압력값, 상기 참고물질유닛(20)의 물성 별로, 분석된 측정샘플유닛(10)의 유효열전도도를 저장하여 데이터베이스화하게 된다.

또한, 상기와 같이 설명된 장치 및 방법은 상기 설명된 실시예들의 구성과 방법이 한정되게 적용될 수 있는 것이 아니라, 상기 실시예들은 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 구성될 수도 있다.

1:수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치
10:측정샘플유닛
20:참고물질유닛
21:제1장착홈
22:제2장착홈
30:히팅유닛
31:히터튜브
32:히터선
33:전력공급수단
40:열전대유닛
41:열전대튜브
42:열전대센서선
50:전열 접착제
100:수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템
110:챔버
111:가스주입구
112:가열수단
113:온도센서
114:압력센서
115:가스공급수단
120:제어부
130:분석수단
140:데이터베이스

Claims

측정이 대상이 되며 압축성형된 수소저장합금 성형체로 구성된 측정샘플유닛;
일면이 상기 측정샘플유닛의 일면과 접촉되도록 구성되고, 접촉면 일측에 장착홈이 형성되며 단열물질로 구성되는 참고물질유닛; 및
상기 장착홈에 장착되어 온도변화에 기반하여 상기 측정샘플유닛의 열전도도를 측정하는 서모 프루브;를 포함하고,
상기 측정샘플유닛과, 상기 참고물질유닛은 반원통 형상이고, 접촉면을 통해 결합되어 원통형상을 갖게 되며,
상기 장착홈은 상기 참고물질유닛의 길이방향을 따라 형성되는 제1장착홈과, 상기 제1장착홈과 직경방향으로 연결되며 상기 참고물질유닛의 길이방향을 따라 형성되는 제2장착홈으로 구성되고,
상기 제1장착홈에는 히팅유닛이 장착되고, 상기 제2장착홈에는 온도변화를 측정하는 열전대유닛이 장착되며,
상기 히팅유닛은 상기 제1장착홈에 형상맞춤되어 장착되는 히터튜브와, 상기 히터튜브 내부에 구비되며 공급되는 전력에 의해 발열되는 히터선을 구비하고,
상기 열전대유닛은,상기 제2장착홈에 형상맞춤되어 장착되는 열전대튜브와, 상기 열전대튜브 내부에 구비되어 온도변화를 실시간으로 측정하는 열전대센서선을 구비하고,
상기 히터튜브는 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제1장착홈에 결합되고, 상기 열전대튜브는 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제2장착홈에 결합되며 히터튜브와 연결되고,
상기 히터튜브의 직경은 0.4 ~ 0.6mm이고, 상기 열전대튜브의 직경은 0.2 ~ 0.3mm인 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정장치.
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제 1항에 따른 소형 열전도도 측정장치를 이용한, 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정방법에 있어서,
압축성형된 수소저장합금 성형체를 반원통 형상으로 하여 측정샘플유닛을 제작하고, 물성을 알고 있는 단열물질로 반원통 형태의 참고물질유닛을 제작하는 단계;
상기 참고물질유닛의 일면에 형성된 제1장착홈에 히팅유닛을 장착하고, 제2장착홈에 열전대유닛을 장착하는 단계;
상기 참고물질유닛과 상기 측정샘플유닛을 원통형상으로 결합하여 복합체를 형성하는 단계; 및
상기 히팅유닛이 발열되고, 상기 열전대유닛이 실시간으로 상기 측정샘플유닛의 온도변화를 측정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정방법.
제 8항에 있어서,
상기 장착하는 단계는,
내부에 히터선이 구비되는 히터튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제1장착홈에 결합하고, 내부에 열전대센서선이 구비되는 열전대튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 상기 제2장착홈에 결합하고,
상기 측정하는 단계는,
상기 히터튜브 내부에 구비된 히터선에 전력을 공급하여 발열시키고, 상기 열전대센서선이 실시간으로 온도변화를 측정하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 측정방법.
열전도도 분석시스템에 있어서,
분위기 가스주입구와, 가열수단을 갖는 챔버;
상기 챔버 내부에 장착되는 제 1항에 따른 열전도도 측정장치;
상기 챔버 내의 온도를 실시간으로 측정하는 온도센서와, 상기 챔버 내의 압력을 실시간으로 측정하는 압력센서;
상기 가스주입구를 통해 상기 챔버 내로 분위기가스를 공급하는 가스공급수단; 및
상기 열전도도 측정장치의 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 측정샘플유닛의 유효 열전도도를 분석하는 분석수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템.
제 10항에 있어서,
상기 분석수단은,
서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 복합체의 유효열전도도를 측정하고, 기 입력된 참고물질유닛과 측정샘플유닛과의 상관관계 데이터를 기반으로 상기 측정샘플유닛의 유효열전도도를 분석하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템.
제 11항에 있어서,
상기 온도센서와 상기 압력센서에서 측정된 값을 기반으로 상기 가열수단과 가스공급수단을 제어하여 상기 챔버 내의 온도와 압력이 설정된 온도값, 설정된 압력값이 되도록 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템.
제 12항에 있어서,
상기 분위기 가스의 종류, 상기 설정된 온도값, 상기 설정된 압력값, 상기 참고물질유닛의 물성 별로, 분석된 측정샘플유닛의 유효열전도도를 저장하여 데이터베이스화하는 데이터 베이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석시스템.
제 10항에 따른 분석시스템을 이용한 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법에 있어서,
압축성형된 수소저장합금 성형체를 반원통 형상으로 하여 측정샘플유닛을 제작하고, 물성을 알고 있는 단열물질로 반원통 형태의 참고물질유닛을 제작하는 단계;
내부에 히터선이 구비되는 히터튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 제1장착홈에 결합하고, 내부에 열전대센서선이 구비되는 열전대튜브를 전열 그리스(thermal grease) 또는 전열 접착제를 통해 제2장착홈에 결합하는 단계:
상기 참고물질유닛과 상기 측정샘플유닛을 원통형상으로 결합하여 복합체를 형성하는 단계;
상기 복합체를 분위기 가스주입구와, 가열수단을 갖는 챔버 내에 장착하는 단계;
가스공급수단을 가동하여 가스주입구를 통해 상기 챔버의 내로 분위기가스를 주입하고 가열수단을 가동하여 챔버 내를 설정된 온도값, 설정된 압력값으로 유지하는 단계;
상기 히터튜브 내부에 구비된 히터선에 전력을 공급하여 발열시키고, 상기 열전대센서선이 실시간으로 온도변화를 측정하는 단계; 및
분석수단이 측정된 온도변화를 기반으로 측정샘플유닛의 유효 열전도도를 분석하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법.
◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 14항에 있어서,
상기 분석하는 단계는,
상기 분석수단이 서모프루브에서 측정된 온도변화를 기반으로 복합체의 유효열전도도를 측정하고, 기 입력된 참고물질유닛과 측정샘플유닛과의 상관관계 데이터를 기반으로 상기 측정샘플유닛의 유효열전도도를 분석하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법.
◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 15항에 있어서,
제어부가 온도센서와 압력센서에서 측정된 값을 기반으로 상기 가열수단과 가스공급수단을 제어하여 상기 챔버 내의 온도와 압력이 설정된 온도값, 설정된 압력값이 되도록 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법.
◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

제 16항에 있어서,
데이터베이스를 통해 상기 분위기 가스의 종류, 상기 설정된 온도값, 상기 설정된 압력값, 상기 참고물질유닛의 물성 별로, 분석된 측정샘플유닛의 유효열전도도를 저장하여 데이터베이스화하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수소저장합금 성형체의 소형 열전도도 분석방법.