KR20170058127A - 포장된 상변화 물질의 제조 방법 및 포장된 상변화 물질 - Google Patents

Abstract

포장된 상변화 물질의 제조 방법은, 고체 상태인 상변화 물질을 용융하는 단계, 용융된 상변화 물질을 포장백에 주입하는 단계, 주입된 상변화 물질을 응고하는 단계, 포장백을 진공포장하는 단계 및 포장백의 둘레를 열접착하여 최종패킹하는 단계를 포함한다.

Description

포장된 상변화 물질의 제조 방법 및 포장된 상변화 물질 {A MANUFACTURING METHOD OF A PACKED PHASE CHANGE MATERIALS AND A PACKED PHASE CHANGE MATERIALS}

본 발명은 포장된 상변화 물질의 제조 방법 및 포장된 상변화 물질에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 다량의 상변화 물질을 제공할 수 있도록 하는 포장된 상변화 물질의 제조 방법 및 포장된 상변화 물질에 관한 것이다.

최근 축열 및 환경에 대한 전세계적인 관심에 따라 화석 연료의 의존성을 낮추며 환경 부하를 줄여주는 축열 시스템에 대한 연구가 활발해지고 있다. 이와 관련하여 건축 분야에서는 축열 성능이 우수한 상변화 물질 (Phase Change Materials) 의 적용에 대한 논의가 활발해지고 있으며, 이러한 상변화 물질은 잠열의 형태로 열을 저장하며, 건물 외부에 적용될 경우 낮시간 동안 융해되면서 태양열을 축적하고, 밤시간 동안 응고되면서 축적된 태양열을 방출시켜 건물 내부의 온도피크를 줄여줄 수 있다.

그러나, 종래의 경우 (한국 특허 출원 제10-2013-0069514호) 상변화 물질이 소량만 적용되었기 때문에 축열 효율을 최대로 발현할 수 없었으며, 또한 상변화 물질의 포장시에 다른 물질과 혼합을 한 후에 포장이 되었기에 충분한 양의 상변화 물질을 해당 분야에 제공할 수 없는 문제점이 있어왔다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 다량의 상변화 물질을 해당 분야에 제공하여 축열 성능을 최대화 시킬 수 있는 상변화 물질의 포장 방법의 필요성이 대두되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는, 다량의 상변화 물질을 제공할 수 있도록 하는 포장된 상변화 물질의 제조 방법 및 포장된 상변화 물질을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 제조 방법은, 고체 상태인 상변화 물질을 용융하는 단계, 용융된 상변화 물질을 포장백에 주입하는 단계, 주입된 상변화 물질을 응고하는 단계, 포장백을 진공포장하는 단계 및 포장백의 둘레를 열접착하여 최종패킹하는 단계를 포함한다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질은, 포장은 상변화 물질을 수용한 포장백의 내부가 진공포장되어 있고, 포장백의 둘레는 열접착 방식으로 포장되어 있어 열접착부가 형성되어 있다.

본 발명에 따르면, 다량의 상변화 물질을 제공할 수 있도록 하는 포장된 상변화 물질의 제조 방법 및 포장된 상변화 물질을 제공할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 간략 사시도이다.
도 2 는 상변화 물질과 포장된 상변화 물질의 열전도율을 비교한 그래프이다.
도 3 은 본 발명에 따른 포장된 상변화 물질의 축열 성능을 나타낸 그래프이다.
도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포장된 상변화 물질 및 포장된 상변화 물질이 적용되는 방사선 경화 목재의 간략 사시도이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 제조 방법의 흐름도이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

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 구성요소, 단계 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소, 단계 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

도 1 내지 3 을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질을 설명한다. 도 1 은 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 간략 사시도이다. 도 2 는 상변화 물질과 포장된 상변화 물질의 열전도율을 비교한 그래프이다. 도 3 은 본 발명에 따른 포장된 상변화 물질의 축열 성능을 나타낸 그래프이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질(20)은, 상변화 물질(20) 및 포장백(10)을 포함한다.

상변화 물질(Phase Change Materials)(20)은 상변화 과정을 통하여 많은 양의 열에너지를 축적하거나 저장된 열에너지를 방출하는 물질로서, 즉 고체에서 액체 상태, 액체에서 고체 상태, 액체에서 기체 상태, 기체에서 액체 상태 등, 하나의 상태에서 다른 상태로 변하는 일종의 물리적 변화과정을 이용하여 열을 축적하거나 저장한 열을 방출하는 물질이다.

이러한 상변화 물질(20)로는 파라핀 계열의 n_octadecane, n_eicosane 및 n_docosane 이 있을 수 있으며, 이외에도 전술한 상변화 물질(20)의 물성을 가지고 있다면 다양한 물질이 상변화 물질(20)로서 사용될 수 있다.

이와 같이, 상변화 물질(20)은 축열 성능을 가지고 있기 때문에 건축 자재에 다양하게 적용함으로써 건물 유지에 드는 에너지를 절감할 수 있어 고에너지 효율을 달성할 수 있으며, 그 결과 건축기반, 재료기반 및 에너지 분야 등 다양한 분야에 걸쳐 사용되고 있으며 사용될 예정이다. 그러나, 상변화 물질(20)을 각종 분야에 적용하기 위해서는 상안정화가 필요하며, 반복적인 상변화에도 불구하고 상변화 물질(20)을 안정적으로 수용하고, 또한 충분한 축열 성능을 달성하기 위해서 다량의 상변화 물질(20)을 제공해야 한다는 문제가 있다.

이러한 문제점을 고려하여 상안정화를 달성하면서도 다량의 상변화 물질(20)을 각종 산업 분야에 적용할 수 있도록 하는, 상변화 물질(20)의 포장 방법 및 상변화 물질(20)을 포장한 포장백이 요구되고 있으며, 이하 이에 대해서 설명한다.

포장백(10)은 상변화 물질(20)을 수용하여 외부로의 누출을 방지하며, 축열 성능이 있는 상변화 물질(20)을 각종 산업 분야 등에 용이하게 적용이 가능하도록 하는 포장 용기로서, 포장백(10)의 재질로는 나일론이 있을 수 있다.

본 발명에 따른 포장백(10)은 상변화 물질(20)이 여러 차례 상변화를 하더라도 포장백(10)의 외부로 누출되지 않도록 함으로써, 다량의 상변화 물질(20)을 각종 분야, 특히 건축 분야에 제공할 수 있도록 한다. 이렇게 함으로써, 건물의 냉난방 부하를 줄여서 상당한 에너지 절감의 효과를 가져온다.

구체적으로, 건물의 외부에 상변화 물질(20)이 수용된 포장백(10)을 설치할 경우, 상변화 물질(20)은 낮시간 동안 융해되면서 태양열을 축적하고, 밤시간 동안 응고되면서 축적된 태양열을 방출시켜 건물 내부의 온도 피크를 줄여줄 수 있다. 또한, 포장백(10)에 의해 포장된 상변화 물질(20)을 겨울철 건물 내장재에 적용할 경우 난방으로 인한 열을 오랫동안 지속시켜주는 역할을 할 수 있다.

후술하겠지만, 상변화 물질(20)은 포장백(10) 내에 진공 포장되어 있고, 또한 열접착으로 최종 포장되어 있는 바, 포장백(10)의 둘레에는 열접착부(30)가 형성되어 있다.

이러한 포장백(10)은 다양한 형태 및 규격을 지닐 수 있지만, 일 예로서 포장백(10)은 가로, 세로 20cm 이며 복수의 파티션으로 구성되어 있고, 하나의 파티션에는 60g 의 상변화 물질(20)이 주입되어 있을 수 있다.

도 2 를 통해, 포장되지 않은 상변화 물질(20)과 본 발명에 따른 포장백(10)으로 포장된 상변화 물질(20)의 열전도율(Thermal Conductibity)을 비교하면, 상변화 물질(20)인 n_octadecane, n_eicosane 및 n_docosane 에 있어서 포장된 상변화 물질(20)이 포장되지 않은 상변화 물질(20)에 비해서 열전도율이 각각 326%, 313% 및 270% 증가했음을 알 수 있다. 즉, 상변화 물질(20)을 본 발명에 따른 포장백(10)으로 포장함으로써 열전도율이 3 배 정도 증가하였으며, 포장된 상변화 물질(20)은 상변화 물질(20)의 잠열 성능을 더 크게 발현시키는 효과를 갖는다.

다음으로, 도 3 을 통해, 포장백(10)에 수용된 상변화 물질(20)의 축열 성능을 살펴보면, 도 3 은 각각 n_octadecane, n_eicosane 및 n_docosane 의 포장된 상변화 물질(20)의 열적 거동을 나타낸 그래프로서, 각각의 상변화 물질(20)에 8 시간 동안 열을 공급(즉, 가열)하고, 이후 8 시간 동안 열을 공급하지 않은 (즉, 냉각) 결과, 상변화 온도인 28℃, 35℃ 및 44℃ 에서 열공급 및 자연 냉각 시 타임랙 효과가 발생하는 것을 확인할 수 있다.

구체적으로, 상변화 물질(20)인 n_eicosane 및 n_docosane 의 타임랙 (A) 은 약 5 시간까지 발생한 것을 알 수 있으며 (도 3(a) 참조), 또한 상변화 물질(20)인 n_octadecane 의 타임랙 (B) 은 약 10 시간 정도가 발생하였다 (도 3(b) 참조). 즉, 본 발명에 따른 포장된 상변화 물질(20)은 열을 오랫동안 지속시켜 주는 효과가 탁월함을 알 수 있다.

도 2 및 3 을 통해 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 포장된 상변화 물질(20)은 향상된 열전도도를 가지며, 잠열 및 축열 성능이 우수하여 산업의 각 분야에서 에너지 절감의 효과를 가져오고, 또한 화석 연료의 사용이 줄어들어 온실 효과의 주범으로 인식되고 있는 이산화탄소 배출의 감소를 가져올 수 있다.

이상 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질을 설명하였으며, 이하 도 4 를 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 포장된 상변화 물질을 설명한다. 도 4 는 본 발명의 다른 실시예에 따른 포장된 상변화 물질 및 포장된 상변화 물질이 적용되는 방사선 경화 목재의 간략 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예에 따른 포장된 상변화 물질(20)은 전술한 포장백(10)의 형상과는 다른 형상의 포장백(40)에 의해 포장되어 있으며, 이 포장백(40)은 길이가 긴 스틱 형상을 지닐 수 있고, 이 스틱 형상의 포장백(40)은 방사선 경화 목재 (woodplastic combination; WPC) 의 상판과 하판 사이의 중공부에 삽입되어 축열 성능을 높일 수 있다 (도 4(b) 참조).

한편, 장판에 포장된 상변화 물질(20)을 적용할 수도 있는데, 앞에서 살펴본 포장된 상변화 물질(20)의 긴 타임랙 특성을 이용하여 적은 시간의 난방으로도 오랜시간 열을 유지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 포장된 상변화 물질(20)을 수용한 포장백(10, 40)은 상변화 물질(20)의 적용 분야 및 적용 대상의 형상에 따라 다양한 외형 및 규격을 지닐 수 있는 바, 다량의 상변화 물질(20)을 다양한 분야에 효과적으로 제공할 수 있다.

이상, 본 발명에 따른 포장된 상변화 물질을 설명하였으며, 이하 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 제조 방법을 설명한다.

도 5 를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 제조 방법을 설명한다. 도 5 는 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 제조 방법의 흐름도이다.

도 5 를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 포장된 상변화 물질의 제조 방법은, 고체 상태인 상변화 물질을 용융하는 단계(S10), 용융된 상변화 물질을 포장백에 주입하는 단계(S20), 주입된 상변화 물질을 응고하는 단계(S30), 포장백을 진공포장하는 단계(S40) 및 포장백의 둘레를 열접착하여 최종패킹하는 단계(S50)를 포함한다.

고체 상태인 상변화 물질을 용융하는 단계(S10)는, 상온에서 고체인 상변화 물질(20)을 건조기를 통해 고온에서 용융한다.

용융된 상변화 물질을 포장백에 주입하는 단계(S20)는, 건조기를 통해 용융된 상변화 물질(20)은 다른 물질과 혼합되거나 하지 않고 그 자체로 포장백(10)에 주입되는 바, 다량의 상변화 물질(20)이 포장백(10)에 수용될 수 있다. 따라서, 상변화 물질(20)의 축열 성능을 최대화 할 수 있어 건축 분야 등과 같은 분야에서 우수한 에너지 절감 효과를 얻을 수 있다.

주입된 상변화 물질을 응고하는 단계(S30)는, 용융되어 주입된 상변화 물질(20)은 상온에서 응고된다.

포장백을 진공포장하는 단계(S40)는, 포장백(10)에 수용된 상변화 물질(20)이 응고된 후 진공패킹장치를 이용하여 상변화 물질(20)을 진공 포장하는 1 차 포장을 수행한다.

포장백의 둘레를 열접착하여 최종패킹하는 단계(S50)는, 진공 포장을 한 후에 열접착기를 이용하여 포장백(10)의 둘레를 열접착하여 최종 포장을 수행한다.

전술한 포장 방법에 의해 상변화 물질(20)을 포장할 경우, 상변화 물질(20)이 반복적으로 상변화를 하더라도 안정적으로 수용할 수 있고, 또한 다량의 상변화 물질(20)을 각종 산업 분야, 특히 건축 분야에 제공하여 에너지 절약 및 화석 연료의 사용을 줄일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

10, 40: 포장백 20: 상변화 물질
30: 열접착부

Claims (12)

1. 고체 상태인 상변화 물질을 용융하는 단계;
   상기 용융된 상변화 물질을 포장백에 주입하는 단계;
   상기 주입된 상변화 물질을 응고하는 단계;
   상기 포장백을 진공포장하는 단계; 및
   상기 포장백의 둘레를 열접착하여 최종패킹하는 단계를 포함하는, 포장된 상변화 물질의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 상변화 물질은 n_octadecane, n_eicosane 및 n_docosane 중 어느 하나인, 포장된 상변화 물질의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 포장백은 나일론 재질인, 포장된 상변화 물질의 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 포장백은 복수의 파티션으로 구분되어 있는, 포장된 상변화 물질의 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 복수의 파티션 각각에는 60g 의 상변화 물질이 포장되어 있는, 포장된 상변화 물질의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 포장백은 스틱 형상인, 포장된 상변화 물질의 제조 방법.
7. 포장된 상변화 물질로서,
   상기 포장은 상기 상변화 물질을 수용한 포장백의 내부가 진공포장되어 있고, 상기 포장백의 둘레는 열접착 방식으로 포장되어 있어 열접착부가 형성되어 있는, 포장된 상변화 물질.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 상변화 물질은 n_octadecane, n_eicosane 및 n_docosane 중 어느 하나인, 포장된 상변화 물질.
9. 제 7 항에 있어서,
   상기 포장백은 나일론 재질인, 포장된 상변화 물질.
10. 제 7 항에 있어서,
    상기 포장백은 복수의 파티션으로 구분되어 있는, 포장된 상변화 물질.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 파티션 각각에는 60g 의 상변화 물질이 포장되어 있는, 포장된 상변화 물질.
12. 제 7 항에 있어서,
    상기 포장백은 스틱 형상인, 포장된 상변화 물질.

Images