고온의 열에너지 저장을 위한 고성능 콘크리트 복합재료 기술 개발 = A Study on the High-performance Concrete for Thermal Energy Storage at High Temperature

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 알루미나 시멘트를 기반으로 하는 고온 열저장용 고성능 시멘트 복합체를 제조하여 실험 및 성능분석을 수행하였다.
알루미나 시멘트 함량 및 치환률을 실험 변수로 설정하였다. 알루미나 시멘트는 Al2O3 함유량이 50 %와 70 %인 두 종류를 사용하여시멘트 복합체를 열에너지 저장 매체로 활용 가능성을 평가하기 위해 수행되었다. 이를 위해 고온 및 상온 조건에서 시멘트 복합체의역학적 특성과 열전달 성능을 분석하고, 알루미나 복합소재가 시멘트 복합체의 열적 안정성과 열전도도에 미치는 영향을 연구하였다.
알루미나 시멘트를 혼합한 시멘트 복합체는 고온 열사이클에서 열적 안정성과 균열 저항성을 보였다. 알루미나 시멘트를 혼입한시멘트 복합체 시편이 기준 시편에 비해 낮은 열전도도를 나타냈다. 알루미나 시멘트를 혼합한 시편의 비열은 기준 시편과 유사하거나 더 높은 값을 나타내며, 이는 알루미나 시멘트 혼입률이 비열 향상에 기여할 수 있음을 의미한다. 한편, OPC를 함유한 시멘트복합체와 비교하여 알루미나 시멘트를 혼합한 시멘트 복합체의 압축강도와 쪼갬인장강도는 감소하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, high-performance cementitious composite containing alumina cement was developed for high-temperature thermal energy storage, and its performance was experimentally evaluated. The type and content of alumina cement were considered as experimental variables. Two types of alumina cement with Al2O3 contents of 50 % and 70 % were used to evaluate the applications for cementitious composite as a thermal energy storage medium. For this purpose, the mechanical properties and heat transfer performance of the cementitious composite were analyzed under both room and elevated temperature conditions. The effects of alumina-based composites on the thermal stability and thermal conductivity of the cementitious composite were studied. cementitious composite incorporating alumina cement showed thermal stability and crack resistance under high-temperature thermal cycling. The specimen mixed with alumina cement exhibited lower thermal conductivity than the reference specimen. The specific heat of the alumina cement-mixed specimen was similar to or higher than t hat of t he r eference s pecimen, i ndicating that the alumina cement c ontent c ould c ontribute to e nhancing the s pecific heat capacity. On the other hand, the compressive strength and splitting tensile strength tended to decrease due to limitations in early strength development.