제조형태가 다른 상변화물질을 혼입한 시멘트 모르타르의 물성에 관한 실험적 연구

Abstract

최근, 주택문화 및 생활환경 변화에 따라 실내 환경에 대한 쾌적성 향상 및 에너지 절약에 대한 요구가 증가 되고 있다1). 특히, 건설 산업은 에너지를 대량 사용하고 전체 산업 CO2 배출량의 약 42%를 차지하고 있으므로, 건설산업에서의 에너지 및 CO2 저감은 필수 불가결 하다. 또한, 건설 산업에서의 에너지 저감 및 CO2 저감은 건축물 전 생애주기 중 70% 이상의 에너지 및 CO2 발생을 차지하는 건물 운영 및 유지관리에서의 감축이 매우 중요하다2). 그리고, 건축물의 운영기간에 있어 냉·난방기 작동에 의한 에너지 부하는 전체 에너지 부하의 대부분을 차지하고 있어 냉·난방기의 효율적인 사용은 건물 에너지 절약을 위해서는 가장 효과적인 감축기술이 될 수 있다3). 이에 따라 건물의 에너지 절약과 실내 환경의 쾌적성을 유지하는 융합기술 개발이 크게 요구 되는 시점으로, 건축분야에서도 냉·난방부하 저감과 쾌적한 실내 환경조성 및 경제성까지 고려 할 수 있는 건축재료가 필요한 실정이다. 이러한 건물 에너지 절약을 위하여 1980년대 이후부터 열저장 및 열 조절 기능을 하는 혁신적인 온도조절 물질인 PCM에 대한 연구가 건축 이외의 분야에서 활발히 진행되어 오고 있으며4-5), 인간이 쾌적한 실내온도조건을 만들기 위해 건축물에 약 7 ton의 상변화물질(이하 PCM 이라 함)을 사용 할 경우, 약 200 ton의 콘크리트와 유사한 열용량을 갖게 된다고 보고되고 있다6). 또한 인간이 쾌적감을 느끼는 범위를 고려한다면 그 효과는 더욱 커질 것으로 예측하고 있다. 본 연구에서는 상변화 과정을 통해 외부의 열을 흡수하고 잠열 및 온도조절 특성을 갖고 있는 PCM을 제조형태를 다르게 하여 시멘트계 재료와 혼입 가능성을 평가하고 건축재료로서 적용성을 고려하였다. 따라서, 본 연구에서는 제조형태가 다른 PCM 원재료를 1회부터 1,000회까지 상변화 시키면서 열적성능 및 내구성을 분석(Series 1)하였으며, 시멘트계 재료와 혼입하였을 때 시멘트 모르타르의 물성 변화를 측정(Series 2)한 후, 열적성능을 평가(Series 3)하였으며, 최종적으로 Design builder를 통한 에너지 사용량 평가를 하였다.