요약
본 발명은 상변화 물질(PCM)을 활용하여 에너지 효율을 크게 향상시킨 복합 플라스틱 패널에 관한 것으로, 기존 콘크리트 및 금속 패널의 낮은 냉난방 효율 문제를 해결하기 위해 개발되었다. 다층 구조를 통해 열을 축적하고 방출하는 PCM과 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP) 등의 소재를 결합하여, 실내 온도 조절과 에너지 절감을 동시에 달성한다. 이 패널은 다양한 건축 환경에 적용 가능하며, 특히 대형 건물 및 주거지 등에서 냉난방 비용을 절감하고 친환경 기술로서의 가치를 인정받을 수 있다. 또한, 설치가 용이하고 경제적인 장점을 가지고 있어 시장에서의 높은 활용 가능성이 기대된다.
기본 정보
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특허명: 복합 플라스틱 패널
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발명자: 허종완 교수
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출원번호: 10-2021-0108566
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등록번호: 10-2642374
상세 정보
발명의 배경과 필요성
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본 발명은 냉난방 에너지 사용을 최소화하면서 실내의 쾌적한 환경을 유지하기 위한 복합 플라스틱 패널에 관한 것임. 기존 건축에서 주로 사용되는 콘크리트 및 금속 패널은 냉난방 효율이 낮고, 에너지 소비가 많은 문제가 있음.
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종래의 플라스틱 패널 또한 에너지 절약 효과가 기대에 미치지 못하는 문제점을 가지고 있음. 이는 방열 및 축열 성능의 한계로 인해 난방비 절감에서 한계가 있는 것으로 분석됨. 따라서, 에너지를 보다 효과적으로 절감할 수 있는 새로운 소재와 구조의 패널 개발이 필요함.
구현방법
기술의 원리
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본 발명에서는 상변화 물질(PCM)을 활용하여 에너지 효율을 크게 향상시킨 복합 플라스틱 패널을 제안함. 이 패널은 플라스틱 재질의 플레이트, PCM 재질의 보강층, 탄소섬유 강화플라스틱(CFRP) 재질의 열전달층, 방수층 등의 다층 구조로 이루어짐.
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PCM은 특정 온도에서 고체에서 액체로 변화하면서 열을 흡수하고 저장하는 성질이 있어, 주간에는 열을 흡수하고 야간에는 열을 방출함으로써 실내 온도를 효율적으로 조절함. 이를 통해 냉난방 에너지를 절감할 수 있음.
구체적인 구현 방법
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플라스틱 패널 내부에 PCM 보강층을 설치하고, 그 외부를 CFRP 열전달층으로 감싸며, 방수층과 단열층을 추가함으로써 내구성과 성능을 극대화함. 이로 인해 패널이 가벼우면서도 높은 강도와 열전도성을 가지게 됨.
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PCM 보강층은 파라핀 계열 또는 옥타데칸 계열 물질로 구성되며, 이는 상변화 온도가 적정 수준으로 설계되어 있어 실내 온도 조절에 효과적임. 예를 들어, 파라핀 계열 PCM은 25~27도에서 융점이 형성됨.
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CFRP 재질의 열전달층은 금속보다 낮은 열 팽창성 및 높은 열전도성을 가지고 있어, 열을 효과적으로 전달하고 내구성을 높여줌. 또한, 경량화되어 설치가 용이함.
기술의 장점
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상변화 물질을 활용한 이 패널은 에너지 효율을 크게 향상시켜, 일반 플라스틱 패널 대비 냉난방 에너지를 더욱 절감할 수 있음. 이는 곧 난방비 절감 효과로 이어짐.
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다양한 건축 환경에 적용 가능하여, 천장, 벽, 바닥 등 다양한 용도로 활용할 수 있음.
실험 및 결과
발명의 활용 방안
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본 발명의 복합 플라스틱 패널은 다양한 건축 구조에 적용 가능함. 특히 냉난방 에너지 사용이 많은 대형 건물이나 주거지 등에서 큰 효율을 발휘할 수 있음.
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데이터센터, 대형 빌딩 등에 적용하면 냉난방 비용 절감과 함께 친환경 기술로서의 가치를 인정받을 수 있음. 높은 에너지 효율성을 통해 탄소 배출을 줄일 수 있음.
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복합 플라스틱 패널은 단열 효과가 뛰어나고, 설치가 용이하며, 설치 비용이 저렴하여 경제성이 큼. 이는 에너지 효율을 중시하는 현대 건축분야에 매우 유리함.
기대효과
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본 발명의 복합 플라스틱 패널은 기존 건축재에 비해 에너지 효율을 크게 향상시켜 난방비 절감 효과가 큼. 이를 통해 건축물의 유지 비용을 줄일 수 있음.
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친환경적인 특성을 가지고 있어 탄소 배출 저감에 기여함. 이는 정부의 환경 규제에 대응할 수 있는 중요한 기술임. 따라서, 친환경 건축자재로서의 시장 점유율을 높일 수 있는 가능성이 큼.
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복합 플라스틱 패널의 경량화와 높은 내구성 덕분에 모든 건축 구조에 폭넓게 적용할 수 있으며, 경제성을 극대화할 수 있음. 설치 과정이 간단하여 인력 및 시간 절감 효과도 기대됨.
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