KR20230074323A - 잠열 저장용 조성물, 이를 포함하는 잠열 저장 팩, 및 이를 포함하는 잠열 저장 팩의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 잠열 저장용 조성물, 이를 포함하는 잠열 저장 팩, 및 이를 포함하는 잠열 저장 팩의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 상기 잠열 저장용 조성물은 상변화 물질, 및 흄드 실리카만으로 이루어지되, 상기 흄드 실리카의 중량비는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%일 수 있다.
Description
본 발명은 잠열 저장용 조성물, 이를 포함하는 잠열 저장 팩, 및 이를 포함하는 잠열 저장 팩의 제조 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상변화 물질을 포함하는 잠열 저장용 조성물, 이를 포함하는 잠열 저장 팩, 및 이를 포함하는 잠열 저장 팩의 제조 방법에 관한 것이다.
잠열(Latent heat)이란 물질이 고상에서 액상으로 또는 액상에서 고상으로 상변화될 때 흡수하거나 방출하는 열을 의미한다. 상변화 물질(Phase Change Material)은 위와 같은 잠열을 이용하여 열을 흡수 및/또는 방출하는 물질을 의미한다.
상변화 물질은 단위 부피 및 단위 질량당 열에너지의 저장용량이 커서 현열(Sensible heat) 장치보다 부피나 무게를 크게 줄일 수 있는 장점이 있다. 상변화 물질은 온도성층(thermocline) 현상이 심하지 않으므로, 사용 온도에 알맞은 범위에서 거의 일정한 온도로 축열 및 방열을 할 수 있는 장점이 있다.
상변화 물질은 그의 녹는점 이상의 온도에서는 액상이므로, 모양이 변화되지 않는 플라스틱 케이스 내에 상변화 물질을 넣어 패키지화하여 사용되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 흐르지 않는 고체 상태의 잠열 저장용 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 팩 내부에서 균일하게 고체 상태가 될 수 있는 잠열 저장용 조성물을 포함하는 잠열 저장 팩을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 팩 내부에서 균일하게 고체 상태가 될 수 있는 잠열 저장용 조성물을 포함하는 잠열 저장 팩의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 개념에 따른, 잠열 저장용 조성물은 상변화 물질, 및 흄드 실리카만으로 이루어지되, 상기 흄드 실리카의 중량비는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%일 수 있다.
본 발명의 다른 개념에 따른, 잠열 저장 팩은 잠열 저장용 조성물, 및 상기 잠열 저장용 조성물을 밀봉하는 용기를 포함하되, 상기 용기는 주입부 및 몸체부를 포함하고, 상기 잠열 저장용 조성물은, 상변화 물질, 및 흄드 실리카만으로 이루어지되, 상기 흄드 실리카의 중량비는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%일 수 있다.
본 발명의 또 다른 개념에 따른, 잠열 저장 팩의 제조 방법은 상변화 물질 및 흄드 실리카를 혼합하여 잠열 저장용 조성물을 제조하는 것, 및 상기 잠열 저장용 조성물을 용기에 투입하여 밀봉하는 것을 포함하되, 상기 흄드 실리카의 중량비는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%일 수 있다.
본 발명에 따른 잠열 저장용 조성물은, 그를 구성하는 상변화 물질의 녹는점 및 잠열과 같은 물성은 그대로 유지한 채 잠열 저장용 조성물(HSC)를 고형화시키는 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 빠른 시간 내에 잠열 저장 팩들 내의 잠열 저장용 조성물이 균일하게 고형화될 수 있다.
도 1은 본 발명에 실시예들에 따른 잠열 저장 팩을 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 잠열 저장용 조성물의 구성 물질을 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 잠열 저장 팩들이 인접하게 배치되어 정렬된 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩의 고체 상태를 평가한 결과이다.
도 5는 실시예 2 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩의 고체 상태를 평가한 결과이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩의 고체 상태를 평가한 결과이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 잠열 저장용 조성물의 구성 물질을 나타낸 확대도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 잠열 저장 팩들이 인접하게 배치되어 정렬된 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 실시예 1 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩의 고체 상태를 평가한 결과이다.
도 5는 실시예 2 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩의 고체 상태를 평가한 결과이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩의 고체 상태를 평가한 결과이다.
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
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.
도 1은 본 발명에 실시예들에 따른 잠열 저장 팩을 나타내는 단면도이다. 도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 잠열 저장용 조성물의 구성 물질을 나타낸 확대도이다. 도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 복수의 잠열 저장 팩들이 인접하게 배치되어 정렬된 구조를 나타내는 단면도이다.
도 1, 도 2, 및 도 3을 참조하면, 잠열 저장 팩(PAC)은 잠열 저장용 조성물(HSC) 및 잠열 저장용 조성물(HSC)을 밀봉하는 용기(CS)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은 상변화 물질(PCM) 및 흄드 실리카(Fumed Silica, FS)를 포함할 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 비정질의 이산화규소를 포함할 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 단독으로 존재할 때 하얀색의 분말 형태일 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 친수성을 가질 수 있다. 따라서, 흄드 실리카는 수용액 내의 다른 화합물에 대해 혼화성을 지닐 수 있다.
흄드 실리카(FS)는 복수의 1차 입자들(PP)이 연결되어 형성된 응집체(AG, aggregate)를 포함할 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 염화실란이 산소와 수소로 형성된 1,000 ℃ 이상의 불꽃 내에서 가수분해되어 형성될 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 불꽃 내에서 만들어진 1차 입자들(PP)간의 충돌로 인해 서로 연결되어, 응집체(AG)가 형성될 수 있다. 이에 따라, 응집체(AG)는 가지를 포함하는 3차원의 입체 구조를 가질 수 있다. 흄드 실리카(FS)의 1차 입자(PP)의 평균 직경은 예를 들어, 2 nm 내지 50 nm일 수 있다. 1차 입자들(PP)의 비표면적은 예를 들어, 50 m2/g 내지 600 m2/g일 수 있다. 응집체(AG)의 크기는 예를 들어, 1 μm 내지 500 μm일 수 있다.
본 발명에 따르면, 3차원 입체 구조를 갖는 흄드 실리카(FS)를 잠열 저장용 조성물(HSC)로 사용함으로써, 응집체(AG) 간의 수소결합(Hydrogen bond) 및/또는 반데르발스 힘(Van der Waals force)으로 형성된 3차원 가지 구조의 프레임워크(Framewrok)에 상변화 물질(PCM)이 가둬질 수 있다. 즉, 흄드 실리카(FS)의 응집체(AG)는 담지체일 수 있고, 상변화 물질(PCM)이 응집체(AG)를 둘러쌀 수 있다. 이에 따라, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 얼게 될 때, 즉, 고형화되기 쉬운 상태로 만들 수 있다. 또한, 열전도율 측면에서, 3차원 입체 구조에 의해 응집체(AG) 간의 계면에 의해 열 전달이 원활하게 되지 못하여, 기존 온도를 유지하는데 효과적일 수 있다.
잠열 저장용 조성물(HSC)의 총 중량 기준으로, 흄드 실리카(FS)의 중량비는 예를 들어, 0.5wt% 내지 1.5wt%일 수 있다. 만약 흄드 실리카(FS)의 중량비가 0.5wt%보다 작다면, 그 양이 너무 적어서 잠열 저장용 조성물이 고형화되는 데에 이바지할 수 없어 본 발명의 효과를 누릴 수 없다. 만약 흄드 실리카(FS)의 중량비가 1.5wt% 보다 크다면, 잠열 저장용 조성물(HSC) 내에서 균일하게 섞이지 못한 실리카 분말들이 잔류할 수 있고, 잠열 저장용 조성물(HSC)의 단위 질량 당 저장할 수 있는 에너지가 감소할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 상변화 물질(Phase Change Material, PCM)은 -30℃ 내지 140℃ 사이의 범위에서 녹는점 또는 어는점을 갖는 물질일 수 있다. 상변화 물질(PCM)은 녹는점에서 고체에서 액체로 상변화하면서 열을 흡수할 수 있다. 상변화 물질(PCM)은 어는점에서 액체에서 고체로 상변화하면서 열을 방출할 수 있다. 상변화 물질(PCM)이 녹는점 또는 어는점에서 상변화하는 동안, 상변화 물질(PCM)의 온도는 일정하게 유지될 수 있다. 상변화 물질(PCM)은 상대적으로 높은 잠열을 갖는 물질일 수 있다.
잠열 저장용 조성물(HSC)의 녹는점과 상변화 물질(PCM)의 녹는점의 차이는 0.01℃ 내지 0.5℃일 수 있다. 다시 말하면, 상변화 물질(PCM)에 흄드 실리카(FS)가 혼합될지라도, 상변화 물질(PCM)의 물성(예를 들어, 녹는점 및 잠열)은 실질적으로 변화되지 않을 수 있다.
상변화 물질(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서, 상변화 물질(PCM)은 액체 상태일 수 있다. 만약 잠열 저장용 조성물(HSC)이 상변화 물질(PCM)만으로 이루어질 경우, 상변화 물질(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)은 액체 상태일 수 있다. 본 발명에 따르면, 흄드 실리카(FS)의 응집체들(AG)을 중심으로 상변화 물질(PCM)이 포획됨으로써, 잠열 저장용 조성물(HSC)을 보다 쉽게 고체 상태로 만들 수 있다. 상기 녹는점보다 낮은 온도에서 잠열 저장용 조성물(HSC)은 고체 상태일 수 있다. 본 명세서에서, "고체 상태"는 물질이 흐르지 않고 그 형태를 유지할 수 있는 상태를 의미할 수 있다. 상기 고체 상태는 겔(gel)과 같은 상태일 수 있다.
일 예로, 잠열 저장용 조성물(HSC)은 상변화 물질(PCM) 및 흄드 실리카(FS)만으로 이루어질 수 있다. 잠열 저장용 조성물(HSC)은 상변화 물질(PCM) 및 흄드 실리카(FS)를 제외한 추가적인 물질을 포함하지 않을 수 있다. 만약 잠열 저장용 조성물(HSC)이 추가적인 물질을 포함할 경우, 추가적인 물질이 상변화 물질(PCM) 고유의 물성(예를 들어, 녹는점 및 잠열)에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은 친수성의 상변화 물질 및 흄드 실리카(FS)를 포함할 수 있다. 흄드 실리카(FS)가 친수성을 가지기 때문에, 상변화 물질(PCM)과 흄드 실리카(FS)가 혼합되기 위해서는 상변화 물질(PCM)이 친수성 상변화 물질인 것이 바람직할 수 있다.
친수성 상변화 물질은 지방산 및 그의 에스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 친수성 상변화 물질은 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜, 프로피온아미드, 나프탈렌, 아세트아미드, 스테아르산, 폴리글리콜, 왁스, 팔미트산, 미리스트산, 스테아르산, 리그노세레이트, 캄펜, 3-헵타네카논, 테트라데칸, 시안아미드, 라우르산, 카르폴론, 트리미리스트린, 헥사데카논, 카프르산, 및 카프릴산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은 소수성의 상변화 물질 및 표면 처리되어 소수성을 가지는 흄드 실리카(FS)를 포함할 수 있다. 흄드 실리카(FS)는 표면 처리됨으로써, 적어도 부분적으로 소수성을 가질 수 있다. 이 경우, 흄드 실리카(FS)는 표면 처리되어 소수성을 가지기 때문에, 상변화 물질(PCM)이 소수성 상변화 물질인 것이 바람직할 수 있다.
일 예로, 흄드 실리카(FS)를 표면 처리하는 것은, 알킬기 또는 알켄기와 같은 탄화수소 기능기로 치환되어 있는 실란(예를 들어, dimethyldichlorosilane)을 흄드 실리카(FS) 상에 제공하는 것 및 열처리하는 것을 포함할 수 있다. 다른 예로, 흄드 실리카(FS)를 표면 처리하는 것은, 폴리실록산을 포함하는 실리콘(silicone)을 흄드 실리카(FS) 상에 제공하는 것 및 열처리하는 것을 포함할 수 있다.
소수성 상변화 물질은 직쇄형의 알케인을 포함할 수 있다. 소수성 상변화 물질은 CnH2n+2을 포함할 수 있다. n은 10 내지 30의 정수일 수 있다. n의 값에 따라 상변화 물질(PCM)의 녹는점이 변화될 수 있다. 다시 말하면, 잠열 저장용 조성물(HSC)의 원하는 녹는점에 따라 상기 n 값을 선택하여, 잠열 저장용 조성물(HSC)의 녹는점을 조절할 수 있다. 예를 들어, 소수성 상변화 물질은 지방족 파라핀(Paraffin)을 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 실시예에 따른 잠열 저장용 조성물(HSC)은 상변화 물질(PCM) 및 흄드 실리카(FS)를 포함할 수 있다. 상기 상변화 물질(PCM)은 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 공융 혼합물(eutectic mixture)을 포함할 수 있다. 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질은 각각 지방산 및 그의 에스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상변화 물질(PCM)은 지방산 및 그의 에스터로 이루어진 화합물 군에서 선택되기 때문에, 친수성을 가질 수 있다. 흄드 실리카(FS) 역시 친수성을 가지기 때문에, 공융 혼합물(eutectic mixture)과 흄드 실리카(FS)가 잘 혼합될 수 있다
제1 상변화 물질은 CXH2X+1COOR1의 화합물을 포함하고, 제2 상변화 물질은 CYH2Y+1COOR1의 화합물을 포함할 수 있다. 이 때, 상기 X 및 상기 Y는 서로 다른 정수이고, 상기 X 및 상기 Y 각각은 11 내지 17의 정수이며, 상기 R1은 C1-C4 알킬이다. 제1 상변화 물질의 기능기(R1)와 제2 상변화 물질의 기능기(R1)가 서로 동일할 경우, 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질은 균일하게 혼합되어 공융 혼합물(eutectic mixture)을 형성할 수 있다. 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질은 각각 독립적으로, 라우릭산 또는 그의 에스터, 미리스틱산 또는 그의 에스터, 팔미트산 또는 그의 에스터 및 스테아르산 또는 그의 에스터로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 공융 혼합물(eutectic mixture)은 예를 들어, 메틸 팔미테이트(Methyl palmitate), 메틸 라우레이트(Methyl laurate), 메틸 미리스테이트(Methyl myristate), 부틸 스테아레이트(Butyl stearate), 및 부틸 라우레이트(Butyl laurate)로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 상변화 물질의 녹는점이 제1 온도이고 제2 상변화 물질의 녹는점이 제2 온도일 경우, 이들의 혼합물은 제1 온도 및 제2 온도의 두 개의 녹는점을 갖는 것이 아니라 제3 온도의 하나의 녹는점을 가질 수 있다. 다시 말하면, 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질의 혼합물은 하나의 녹는점(또는 하나의 어는점)을 가질 수 있다. 제3 온도는 제1 온도와 제2 온도 사이의 값일 수 있다. 제3 온도는 제1 온도 및/또는 제2 온도보다 더 낮을 수 있다. 제3 온도는 제1 온도 및/또는 제2 온도보다 더 높을 수 있다.
혼합물 내에서 제1 상변화 물질의 농도가 증가할수록, 혼합물의 녹는점은 제1 상변화 물질의 녹는점인 제1 온도에 가까워질 수 있다. 혼합물 내에서 제2 상변화 물질의 농도가 증가할수록, 혼합물의 녹는점은 제2 상변화 물질의 녹는점인 제2 온도에 가까워질 수 있다. 결과적으로, 제1 상변화 물질 및 제2 상변화 물질의 조성비를 조절하여, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 목적하는 녹는점 또는 어는점을 갖도록 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 용기(CS)는 주입부(IJ) 및 몸체부(BD)를 포함할 수 있다. 주입부(IJ)를 통해, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 용기(CS) 내로 투입될 수 있고, 몸체부(BD) 내에 밀봉될 수 있다. 용기(CS)는 예를 들어, HDPE(High Density PolyEthylene), PP(PolyPropylene), PET(PolyEthylene Terephthalate), PVC(PolyVinyl Chloride), PS(PolyStyrene), 및 PC(PolyCarbonate)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 용기(CS)는 비교적 단단한 특성을 가질 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 잠열 저장 팩(PAC)의 제조 방법은, 상변화 물질(PCM) 및 흄드 실리카(FS)를 혼합하여 잠열 저장용 조성물(HSC)을 제조하는 것, 및 잠열 저장용 조성물(HSC)을 용기(CS)에 투입하여 밀봉하는 것을 포함할 수 있다. 상세하게는, 상변화 물질(PCM)의 녹는점보다 높은 온도에서 상변화 물질(PCM)과 흄드 실리카(FS)가 서로 균일하게 혼합되어, 잠열 저장용 조성물(HSC)이 형성될 수 있다. 잠열 저장용 조성물(HSC)이 용기(CS) 내에 투입된 후, 전처리 공정(pre-conditioning)을 수행하여 잠열 저장용 조성물(HSC)을 고체화하는 것을 더 포함할 수 있다. 전처리 공정(pre-conditioning)은 예를 들어, 저온에서의 고형화 공정을 포함할 수 있다.
상변화 물질(PCM)은 친수성 상변화 물질, 소수성 상변화 물질, 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상변화 물질(PCM) 및 흄드 실리카(FS)에 관한 구체적 설명은 앞서 제1 내지 제3 실시예에서 설명한 것과 실질적으로 동일할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 잠열 저장 팩들(PAC)이 인접하게 배치되어 정렬될 수 있다. 잠열 저장 팩들(PAC)에 각각 투입된 잠열 저장용 조성물(HSC)에 동시에 전처리 공정(pre-conditioning)이 수행될 수 있다. 만약 잠열 저장용 조성물(HSC)이 상변화 물질(PCM)만으로 이루어질 경우, 잠열 저장 팩들(PAC)간의 간격이 좁아 공기의 흐름이 원활하지 않고, 냉각 온도의 편차로 인해 불완전하게 어는 현상이 발생할 수 있다. 이 경우, 잠열 저장 팩들(PAC) 내의 잠열 저장용 조성물(HSC)이 균일하게 고형화되지 않을 수 있어, 잠열 특성이 저하될 수 있다. 반면에, 본 발명에 따르면, 0.5 wt% 내지 1.5 wt%의 중량비의 흄드 실리카(FS)를 포함함에 따라, 빠른 시간 내에 잠열 저장 팩들(PAC) 내의 잠열 저장용 조성물(HSC)이 균일하게 고형화될 수 있다. 즉, 흄드 실리카(FS)가 적당량 포함됨으로써 잠열 저장용 조성물의 고형화를 촉진하게 된다.
<실시예 1, 실시예 2, 및 비교예 1>
실시예 1
파라핀계 상변화 물질(CnH2n+2)과 소수성으로 표면 처리된, 1wt%의 흄드 실리카(OCI사 주식회사)를 혼합하여, 잠열 저장용 조성물을 제조하였다. 제조된 잠열 저장용 조성물을 용기에 투입하여 실시예 1에 따른 잠열 저장 팩을 제조하였다.
실시예 2
파라핀계 상변화 물질(CnH2n+2)과 소수성으로 표면 처리된, 0.5wt%의 흄드 실리카(OCI사 주식회사)를 혼합하여, 잠열 저장용 조성물을 제조하였다. 제조된 잠열 저장용 조성물을 용기에 투입하여 실시예 2에 따른 잠열 저장 팩을 제조하였다.
비교예 1
파라핀계 상변화 물질(CnH2n+2)만으로 잠열 저장용 조성물을 제조하였다. 제조된 잠열 저장용 조성물을 용기에 투입하여 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩을 제조하였다.
<실험예>
고체 상태 평가-1
실시예 1 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩을 각각 3 ℃에서 전처리 공정(pre-conditioning)을 수행하여, 24시간 후와 48시간 후에 고형화된 정도를 확인하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. 도 4를 통해 알 수 있듯이, 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩들은 거의 대부분이 액체 상태로 남아있는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 실시예 1에 따른 잠열 저장 팩들은 모두 고체 상태 상태로 변한 것을 확인할 수 있다.
고체 상태 평가-2
실시예 2 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩을 각각 3.5 ℃에서 전처리 공정(pre-conditioning)을 수행하여, 72시간 후에 고형화된 정도를 확인하였고, 그 결과를 도 5에 나타내었다. 도 5를 통해 알 수 있듯이, 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩들의 일부는 여전히 액체 상태로 남아있는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 실시예 2에 따른 잠열 저장 팩들은 모두 고체 상태로 변한 것을 확인할 수 있다.
고체 상태 평가-3
실시예 1 및 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩을 각각 3.5 ℃에서 전처리 공정(pre-conditioning)을 수행하여, 24시간, 48시간, 72시간, 및 144시간 후에 고형화된 정도를 확인하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6을 통해 알 수 있듯이, 비교예 1에 따른 잠열 저장 팩들의 일부는 여전히 액체 상태로 남아있는 것을 확인할 수 있다. 반면에, 72시간 이후에, 실시예 1에 따른 잠열 저장 팩들은 모두 고체 상태로 변한 것을 확인할 수 있다.
DSC 평가
실시예 2 및 비교예 1의 조성물에 DSC(Differential scanning calorimetry; 시차 주사 열량 측정법) 분석을 수행하여, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
| DSC 측정결과 | Melting | Freezing | ||||
| Onset(℃) (액체화 시작) |
End(℃) (액체화 완료) |
잠열(J/g) | Onset(℃) (고체화 시작) |
End(℃) (고체화 완료) |
잠열(J/g) | |
| Paraffin | 4.66 | 13.14 | 205.7 | 1.35 | -4.55 | 209.9 |
| Paraffin + 소수성 FS 0.5wt% | 4.85 | 11.95 | 208.0 | 2.08 | -2.99 | 210.2 |
상기 표 1을 통해 알 수 있듯이, 소수성 흄드 실리카를 0.5wt% 첨가하더라도 잠열 값에 큰 영향이 없음을 확인할 수 있다.
이상, 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 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (14)
- 상변화 물질; 및
흄드 실리카만으로 이루어지되,
상기 흄드 실리카의 중량비는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%인 잠열 저장용 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 흄드 실리카는 표면 처리되어 적어도 부분적으로 소수성을 갖고,
상기 상변화 물질은 소수성 상변화 물질이고,
상기 소수성 상변화 물질은 직쇄형의 알케인(CnH2n+2)을 포함하며,
상기 n은 10 내지 30의 정수인 잠열 저장용 조성물. - 제2 항에 있어서,
상기 흄드 실리카는 실란 또는 실리콘(silicone)으로 표면 처리된 잠열 저장용 조성물. - 제2 항에 있어서,
상기 상변화 물질은 파라핀(Paraffin)을 포함하는 잠열 저장용 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 상변화 물질은 친수성 상변화 물질이고,
상기 친수성 상변화 물질은 폴리에틸렌글리콜, 프로피온아미드, 나프탈렌, 아세트아미드, 스테아르산, 폴리글리콜, 왁스, 팔미트산, 미리스트산, 스테아르산, 리그노세레이트, 캄펜, 3-헵타네카논, 테트라데칸, 시안아미드, 라우르산, 카르폴론, 트리미리스트린, 헥사데카논, 카프르산, 및 카프릴산으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 잠열 저장용 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 상변화 물질은 제1 상변화 물질과 제2 상변화 물질의 공융 혼합물(eutectic mixture)을 포함하되,
상기 제1 상변화 물질은 CXH2X+1COOR1의 화합물을 포함하고,
상기 제2 상변화 물질은 CYH2Y+1COOR1의 화합물을 포함하고,
상기 X 및 상기 Y는 서로 다른 정수이고, 상기 X 및 상기 Y 각각은 11 내지 17의 정수이며, 상기 R1은 C1-C4 알킬인 잠열 저장용 조성물. - 제6 항에 있어서,
상기 공융 혼합물(eutectic mixture)은 메틸 팔미테이트(Methyl palmitate), 메틸 라우레이트(Methyl laurate), 메틸 미리스테이트(Methyl myristate), 부틸 스테아레이트(Butyl stearate), 및 부틸 라우레이트(Butyl laurate)로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 잠열 저장용 조성물. - 제1 항에 있어서,
상기 흄드 실리카는 1차 입자들이 연결되어 형성된 응집체를 포함하고,
상기 응집체는 3차원의 가지 구조를 가지고,
상기 상변화 물질은 상기 응집체의 상기 3차원의 가지 구조 내에 가둬지는 잠열 저장용 조성물. - 잠열 저장용 조성물; 및
상기 잠열 저장용 조성물을 밀봉하는 용기를 포함하되,
상기 용기는 주입부 및 몸체부를 포함하고,
상기 잠열 저장용 조성물은:
상변화 물질; 및
흄드 실리카만으로 이루어지되,
상기 흄드 실리카의 중량비는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%인 잠열 저장 팩. - 제9 항에 있어서,
상기 용기는 HDPE(High Density PolyEthylene), PP(PolyPropylene), PET(PolyEthylene Terephthalate), PVC(PolyVinyl Chloride), PS(PolyStyrene), 및 PC(PolyCarbonate)로 이루어진 군에서 선택된 적어도 하나를 포함하는 잠열 저장 팩. - 제9 항에 있어서,
상기 흄드 실리카는 표면 처리되어 적어도 부분적으로 소수성을 갖고,
상기 상변화 물질은 소수성 상변화 물질이고,
상기 소수성 상변화 물질은 직쇄형의 알케인(CnH2n+2)을 포함하며,
상기 n은 10 내지 30의 정수인 잠열 저장 팩. - 상변화 물질 및 흄드 실리카를 혼합하여 잠열 저장용 조성물을 제조하는 것; 및
상기 잠열 저장용 조성물을 용기에 투입하여 밀봉하는 것을 포함하되,
상기 흄드 실리카의 중량비는 0.5 wt% 내지 1.5 wt%인 잠열 저장 팩의 제조 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 잠열 저장용 조성물이 상기 용기 내에 투입된 후, 전처리 공정(pre-conditioning)을 수행하여 상기 잠열 저장용 조성물을 고체화하는 것을 더 포함하는 잠열 저장 팩의 제조 방법. - 제12 항에 있어서,
상기 흄드 실리카는 표면 처리되어 적어도 부분적으로 소수성을 갖고,
상기 상변화 물질은 소수성 상변화 물질이고,
상기 소수성 상변화 물질은 직쇄형의 알케인(CnH2n+2)을 포함하며,
상기 n은 10 내지 30의 정수인 잠열 저장 팩의 제조 방법.
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2021
- 2021-11-19 KR KR1020210159919A patent/KR20230074323A/ko not_active Application Discontinuation
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2022
- 2022-11-02 WO PCT/KR2022/016953 patent/WO2023090694A1/ko unknown
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023090694A1 (ko) | 2023-05-25 |
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