An Evaluation of a super-absorbent polymer as the Nucleating Agent for a Capsule-type Ice Storage System

고흡수성고분자가 조핵제로 첨가된 빙축열용 축열재 개발

A study was conducted to investigate the feasibility of using a super-absorbent polymer made from a acrylic acid copolymer for a capsule-type ice storage system. In a simple pyrex-tube test, 25% of distilled water samples tested turned out not be frozen at all at $-12^{\circ}C$ and the average supercooling of the samples frozen was $9.8^{\circ}C$. With the addition of 0.5wt% super-absorbent polymer, however, the supercooling of the distilled water was dramatically reduced and more than 35% of samples tested did not show any supercooling. The heat transfer characteristics of a capsule-type ice storage unit was also investigated with a distilled water as the phase-change material. With the addition of 0.5wt% polymer, the supercooling of water was not observed at all and thus an overall heat transfer was enhanced. Based on these results, it was concluded that a super-absorbent polymer is a potential candidate as the nucleating agent for an ice-storage system.

빙축열의 문제점인 물의 과냉각을 억제 또는 제거하기 위하여 고흡수성 고분자를 조핵제로 사용하는 방법이 고안되었다. 축열재인 물을 $25^{\circ}C$에서 $-12^{\circ}C$로 냉각시킨 결과 순수한 물의 경우 샘플중 25%의 샘플은 전혀 결빙되지 않았으며 나머지 얼음이 생성된 샘플의 경우도 평균 $9.8^{\circ}C$의 과냉각을 보인 반면, 조핵제가 첨가된 경우 35%가 전혀 과냉각을 보이지 않았으며 과냉각이 일어난 샘플의 평균과 냉각온도 역시 현저히 감소되었다. 0.5wt%의 고흡수성 고분자가 첨가된 축열재를 사용하여 캡슐타입으로 제작한 축열조에서 열전달 실험을 실시한 결과 과냉각은 전혀 관찰되지 않았으며 이로 인하여 순수물을 축열재로 사용하는 경우보다 축열속도가 증가하였다. 이상의 결과로부터 고흡수성 고분자가 빙축열 시스템의 조핵제로 사용될 수 있음을 확인하였다.