【목적】 저품위 폐열의 고효율 회수 및 이용을 위해 “가지형 핀 + 금속 폼” 상변화 저장 장치를 제안하였으며, 반응 표면법과 직교 실험을 통해 구조 및 재료 매개변수를 공동 최적화하였다. 【방법】 대표 작동 조건(80℃, 0.005 m/s)에서 가지형 핀은 직선 핀에 비해 PCM 융해 시간을 10.7% 단축할 수 있으며, 최적 매개변수는 길이 비 1.143, 너비 비 1.057, 가지각 68.987°이다. 시스템 구조 측면에서 이중 열교환기 역류는 융해 시간을 558초로 줄일 수 있고, 추가로 금속 폼을 채우면 181초로 단축된다. 기공률을 높이면 상변화 재료 비율이 증가하지만 금속 골격 역할이 약화되어 융해 시간이 연장된다. 【결과】 종합하면 가지형 핀과 금속 폼 사용은 상변화 저장 장치의 저장 효과를 크게 향상시킨다. 더 나아가 계단식 저장을 사용하면 저장 효율이 높아지며, 최적 3단 캐스케이드 구성은 제1단 0.9 기공률 니켈 폼+팔 데 칸, 제2단 0.5 기공률 니켈 폼+팔 데 칸, 제3단 0.5 기공률 니켈 폼+스테아르산이다. 【결론】 연구 결론은 50~60℃ 저품위 폐열의 고효율 포획 및 재활용을 위한 통합 설계 근거를 제공할 수 있다.

상변화 저장; 가지형 핀; 반응 표면법; 핀 매개변수 최적화; 금속 폼