고온의 열에너지 저장 매체용 초고성능 콘크리트의 재료특성 (The Material Characteristics of Ultra-high Performance Concrete for Thermal Energy Storage Media at High Temperature)

서지정보

· 발행기관 : 한국콘크리트학회
· 수록지 정보 : 콘크리트학회 논문집 / 35권 / 4호 / 421 ~ 431페이지
· 저자명 : 박지훈, 양인환

초록

본 논문에서는 열에너지 저장 매체로써 초고성능 콘크리트를 활용하기 위한 강도 및 열특성 에 관한 실험연구를 수행하였다. 설계기준강도 120 MPa(U120 시리즈) 및 180 MPa(U180 시리즈)의 초고성능 콘크리트를 제작하고, 1.0, 1.5 및 2.0 %의 강섬유를 초고성능 콘크리트에 혼입하였다. 태양에 의한 열의 전달을 고려하여 낮과 밤의 순환을 모사한 열사이클을 설정하여 반복적인 고온 노출에서 재료 특성에 관한 실험을 수행하였다. 열사이클을 적용한 초고성능 콘크리트의 단위중량 변화를 통해 물리적 안정성을 분석하였다. 또한, 열사이클 적용 전과 후의 역학적 특성을 측정하고 성능 변화를 비교 분석하였다. 강섬유 혼입률 1.0, 1.5 및 2.0 %일 때, 열사이클 적용 후의 U180 시리즈 초고성능 콘크리트의 압축강도는 각각 187.3, 188.6 및 193.3 MPa로 우수한 결과를 나타냈다. 콘크리트의 열전도도는 열에너지 저장 매체에서 중요한 요소이며, 열사이클 적용에 따라 실험을 수행하였다. 강섬유 혼입률 1.0, 1.5 및 2.0 %일 때, U180 시리즈 초고성능 콘크리트의 열사이클 적용 후의 열전도도는 U120 초고성능 콘크리트의 열전도도보다 각각 41.7, 39.4 및 43.3 % 높은 결과를 나타내었다.

영어초록

This study aimed to explore the utilization of ultra-high performance concrete as a thermal energy storage medium. The ultra-high-performance concrete was fabricated to achieve target compressive strengths of 120 MPa and 180 MPa, with steel fiber contents of 1.0, 1.5, and 2.0 %. respectively. To simulate the day and night cycle and the heat transfer from the sun, a thermal cycle was set up to conduct experiments and evaluate the material properties under repetitive high-temperature exposure. The physical stability of the concrete was analyzed by measuring chasges in unit weight during the thermal cycle. Furthermore, the mechanical properties were assessed before and after the application of the thermal cycle to compare and analyze any performance changes. For ultra-high performance concrete (UHPC) with steel fiber contents of 1.0, 1.5, and 2.0 %, the compressive strength after applying the thermal cycle for the target compressive strength of 180 MPa was measured at 187.3, 188.6, and 193.3 MPa, respectively, indicating excellent results. Considering that thermal properties are very important for a thermal energy storage medium, experiments were conducted and analyzed based on the application of thermal cycles. For UHPC with steel fiber contents of 1.0, 1.5, and 2.0 %, the thermal conductivity of the concrete with a target compressive strength of 180 MPa was found to be 41.7, 39.4, and 43.3 % higher than that of concrete with a target compressive strength of 120 MPa after applying the thermal cycle.

참고자료

· 없음