2.1 콘크리트 배합설계 및 열저장 매체 제작

시멘트, 그라파이트, 폴리프로필렌(polypropylene, PP) 섬유, 잔골재를 사용하여 Table 1과 같이 물-바인더 비(W/B)가 0.45인 콘크리트 배합을 설계하고 그라파이트 콘크리트 페블을 제작하였다. 선행 연구^{(Jeong et al. 2025)}를 통해 열전도도 향상과 강도 발현을 위해 그라파이트를 시멘트 중량 대비 10 %로 치환하여 제작하였다. 바인더로 보통포틀랜드시멘트(OPC)를 사용하였으며, 시멘트는 수화를 통해 높은 압축강도를 발현하여 콘크리트의 기초 구조를 형성한다.

콘크리트의 열적 성능 향상을 위해 사용된 그라파이트(graphite)는 99 % 이상의 탄소(C) 성분으로 이루어져 있다. 해당 그라파이트의 평균 입자 크기는 약 50∼100 μm 수준으로, 매우 고운 분말 형태를 띠고 있어 시멘트 페이스트 내에 균질하게 분산될 수 있는 크기를 선정하였다. 그라파이트의 밀도는 약 2.28 g/cm³이며, 입자 자체의 열전도도는 약 100∼200 W/m·K 수준으로 높아 콘크리트 내부에서 열전달 경로를 형성하는 역할을 한다. 이에 따라 그라파이트는 높은 열적 안정성, 열전도도 및 비열을 가지고 있어 열저장 성능의 핵심 요소로 작용한다^{(Yuan et al. 2012; Warkhade et al. 2016)}. P.P 섬유는 고온 노출 시 용융되어 그 자리에 공극을 형성하여 폭렬을 예방하는 역할을 하며, 지름 21 μm, 비중 0.91, 길이 12.7 mm이며, 인장강도는 400 MPa인 P.P 섬유를 2.0 kg/m³ 사용하였다^{(Han et al. 2005; Yang and Park 2019)}. 잔골재는 단위중량을 높이고 강도와 안정성을 높이며 성형 과정의 효율성 향상 및 워커빌리티 개선을 고려하였다. 또한, 콘크리트 제조 시 그라파이트의 미세입자 특성으로 인해 발생할 수 있는 유동성 저하를 방지하기 위하여 AE 고성능 감수제를 바인더 중량 대비 1.0 % 첨가하여 워커빌리티를 확보하였다.

본 연구에서 콘크리트 페블 제작에 사용된 잔골재의 입도 분포 특성은 Table 2와 Fig. 1에 나타냈다. 체가름 시험 결과, 잔골재의 조립률(Fineness Modulus, F.M.)은 3.08로 계산되어 잔골재 조립률 표준 범위인 2.3∼3.1 사이의 값을 만족하는 것으로 나타났다. 또한, Fig. 1에 나타낸 입도분포 곡선이 KS F 2527 ^{(KATS 2022)}에서 규정하는 표준 입도분포의 상･하한선 내에 안정적으로 위치하고 있어, 실험에 사용된 잔골재가 적절한 입도 분포를 갖는 것을 확인하였다.

Fig. 1 Particle size distribution of the fine aggregate

직경 30 mm의 구형 몰드를 활용하여 Fig. 2와 같이 콘크리트 페블을 제작하였다. 몰드 상단의 주입구에서 콘크리트를 주입한 후 몰드 하부까지 원활하게 채워질 수 있도록 하였다. Fig. 2(b)에 나타낸 바와 같이 콘크리트 페블 내부의 온도 변화를 파악하기 위해 K-type 온도 센서를 삽입한 페블을 제작하였다. 콘크리트 페블 타설 전 거푸집 내부에 센서를 미리 배치하여 콘크리트 내에 온도센서가 삽입되는 방식으로 제작되었다.

이후, 열전달 시나리오에 따른 콘크리트 페블 온도를 측정하였다. 제작 완료된 콘크리트 페블은 28일 수중 양생 후에 실험을 진행하여 환경적 요인에 따른 변수를 제거하였다.

Fig. 2 Graphite concrete pebbles

2.2 콘크리트 페블 열전달 실험 기법

Fig. 3(a)에 열저장 실험 장치를 나타내었다. 열저장 실험 장치는 열전달 유체 공급장치(블로우어), 유체 가열장치, 열전달 유체 배출관, 유체 온도 및 열사이클 조절장치로 구성하였다.

열전달 장치 하단에 위치한 유체 공급장치는 일정한 유량으로 열전달 유체(공기)를 공급하며, 공급된 유체는 유체 가열장치로 이동하여 온도 조절장치에서 설정한 목표 온도로 가열된다. 가열된 열전달 유체는 Fig. 3(b)의 페블을 담고 있는 강재 용기로 유입되어 용기를 지나가면서 콘크리트를 충열하거나 방열한 후, 유체 배출관을 통해 외기로 배출된다.

Fig. 3 Heat transfer experimental setup

콘크리트 페블 온도 분포를 측정하기 위하여, Fig. 4(a), (b)와 같이 강재 용기의 길이 방향(800 mm)을 따라 5개의 측정 단면을 설정하였다. 각 단면에는 Fig. 4(c)와 같이 하단과 상단에 온도 센서가 삽입된 콘크리트 페블을 배치하여 페블 자체의 온도 변화를 파악하였다.

각 측점 지점은 설치 단면과 위치에 따라 N(단면 번호)-P1(하단) 및 N-P2(상단)로 표기하였다.

Fig. 4 Installation of thermo-couples in the thermal storage vessel

2.3 열사이클 시나리오 설정

서론에서 언급한 바와 같이, 최근 산업용 히트펌프 및 열에너지 저장(TES) 시스템은 기존의 저온 저장 방식을 넘어 고온의 열원을 확보함으로써 시스템의 전체적인 에너지 밀도와 열역학적 효율을 극대화하는 방향으로 발전하고 있다.

일반적인 저온 저장 시스템과 달리, 400 °C 수준의 고온 저장은 히트펌프의 작동 온도 범위를 확장시켜 산업 공정열로 재활용할 수 있는 가능성을 보여준다.

이에 따라, 본 연구에서는 고온 히트펌프 시스템과의 연계 및 열저장 용량 확대를 고려하여 400 °C를 목표 온도로 설정하였다. 이를 통해, 그라파이트를 혼입한 콘크리트 페블이 400 °C 고온 환경에서도 안정적인 열적 성능과 구조적 안정성을 유지할 수 있는지 파악하고자 하였다.

열전달 유체의 유량(즉, 유체 질량 속도)과 열사이클(thermal cycling)의 온도상승 단계에서 온도상승 속도를 주요 실험변수로 고려하여 총 5가지 경우의 열전달 실험계획을 수립하였다. 열전달 유체는 뜨거운 공기(hot air)를 적용하였으며, 열전달 유체의 최대 가열온도는 400 °C이다.

실험 결과 간의 신뢰성을 확보하기 위하여 본실험 전 총 2회의 예비 열사이클을 실시하였다. 400 °C까지의 예비 가열 과정을 통해 콘크리트 페블의 열적 안정성을 확보하였으며, 내부 수분 증발 등 실험 결과에 부정적인 영향을 줄 수 있는 환경적 변수들을 제거한 후 본 실험을 진행하였다.

Fig. 5에 열전달 유체의 열사이클 시나리오를 나타내었다. 열전달 유체의 열사이클 시나리오는 열유체의 온도상승 단계, 온도가 일정하게 유지되는 단계 및 온도하강 단계 등 3단계로 구성된다.

Fig. 5 Thermal cycling scenario

실험 경우 1∼3의 열사이클 시나리오는 동일하지만 열전달 유체의 질량속도는 서로 상이하다. 열전달 유체의 열사이클은 2시간의 상승단계, 2시간의 일정온도 유지단계 및 5시간의 온도 구간하강 단계로 구성된다. 이때, 온도상승단계 및 온도유지단계는 열전달 장비의 온도제어장치를 통하여 자동으로 수행하며, 온도하강은 자연냉각으로 수행하였다. 또한, 실험 경우 1∼3의 열전달 유체의 유량을 서로 다른 3가지로 계획하였다. 각 실험경우의 열전달 유체의 유량은 각각 135, 270 및 405 LPM이며, 이는 0.0026, 0.0053 및 0.0079 kg/s의 열전달 유체의 질량 속도에 상응한다.

한편, 실험 경우 3∼5의 경우, 열전달 유체의 질량속도는 405 LPM, 즉 유체의 질량속도는 0.0079 kg/s로써 동일하지만, 열사이클 시나리오의 온도상승 단계의 온도상승 속도는 서로 상이하다. 각 실험 경우, 열전달 유체의 최대 목표온도 400 °C에 도달할 때까지 시간은 각각 120, 90 및 60분이며, 이에 따라 온도상승단계의 열전달 유체의 승온 속도는 각각 3.33, 4.44 및 6.67 °C/min로 구분된다.

3.1 열전달 유체 유량에 따른 온도 분포

열전달 시나리오의 목표온도 도달시간이 120분일 때 서로 다른 유량을 갖는 세 가지 실험 경우(Case 1∼3)의 각 단면 내 Fig. 6의 P2 측점 위치에서의 콘크리트 페블 온도변화를 비교하여 나타내었다.

열저장 용기의 열유체 입구 단면(단면 1)에서 열유체 유량에 따른 콘크리트 페블의 온도 변화 영향은 미미하다. 반면에, 열유체 출구 단면(단면 5)에서 열유체 유량에 따른 콘크리트 페블의 온도 변화 영향은 뚜렷하다.

구체적으로, 열전달 유체의 유량이 작은 경우(실험 경우 1)에 온도상승 종료시점(t=120 min)에서 입구 단면과 출구 단면 사이 즉, 단면 1과 단면 5에서 콘크리트 온도는 각각 344 °C 및 235 °C이고 두 단면의 콘크리트 페블 온도 차이는 109 °C로 비교적 크게 나타난다. 반면에, 열전달 유체의 유량이 큰 경우(실험 경우 3)에 동일한 시점에서 단면 1과 단면 5에서 콘크리트 온도는 각각 365 °C 및 318 °C이고 콘크리트 페블의 온도 차이는 47 °C로 비교적 작게 나타난다. 이는 열전달 유체의 유량이 증가할 때, 열전달 유체와 콘크리트 페블 사이의 열교환이 더욱 증가하여 열저장 용기 내 콘크리트 페블의 온도가 상승하기 때문이다.

결과적으로, 열전달 유체의 유량이 증가할 때 열전달 유체의 열에너지가 용기 입구에서 출구 방향 콘크리트로 더욱 빠르게 전달되어 단면 간 온도 차이가 감소하는 것으로 나타났다. 또한, 열전달 유체의 유량 증가는 열저장 용기 내부의 열확산을 촉진하고 온도 분포의 균일성을 향상시킨다.

Fig. 6 Temperature of concrete pebbles at various flow rates of the heat transfer fluid (Cases 1∼3)

3.2 온도상승 속도에 따른 온도 분포

서로 다른 열사이클 온도상승 단계 시간이 120, 90 및 60분일 때 즉, 이에 상응하는 서로 다른 3개 온도상승 속도 조건이 3.33, 4.44 및 6.67 °C/min일 때, 콘크리트 온도변화를 비교하여 Fig. 7에 나타내었다. 세 가지 실험 경우(Case 3∼5)의 P2 측점 위치에서의 콘크리트 페블의 온도 측정값을 제시하여 비교하였다.

열사이클 온도상승단계 종료 직후(120, 90 및 60분) 단면 1의 콘크리트 페블 온도는 각각 365, 360 및 346 °C로 차이가 나타난다. 반면에, 이후 온도유지단계 120분 경과 후 즉, 240, 210 및 180분일 때 콘크리트 페블의 온도는 385 °C로 서로 동일하다.

마찬가지로, 단면 5의 경우, 3개 실험 경우의 열사이클 온도상승단계 종료 시각인 120, 90 및 60분일 때, 콘크리트 페블의 온도는 각각 318, 303 및 269 °C로 서로 차이가 나지만, 온도유지 단계 120분 경과 후 즉, 240, 210 및 180분일 때 콘크리트 페블의 온도는 모두 382 °C로 서로 동일하다.

따라서, 열사이클 온도상승단계 시간이 서로 다를 때 온도상승 단계 종료 후 페블의 온도는 서로 차이를 나타내며, 추가로 120분의 일정온도유지단계가 지난 후에 세 가지 실험 경우의 콘크리트 페블은 거의 동일한 온도에 도달한다. 이러한 본 연구의 실험 결과는 온도상승 단계 시간의 차이가 열저장 시스템의 초기 충열 단계 열저장 성능에 영향을 미치며, 초기 단계 페블의 열저장량 차이를 유발할 수 있음을 의미한다.

Fig. 7 Temperature of concrete pebbles during various heating processes (Cases 3∼5)

3.3 온도경사 특성

3.3.1 열전달 유체 유량의 영향

온도상승 속도가 3.33 °C/min(실험 경우 1∼3)일 때, 열전달 유체의 유량에 따른 온도경사 변화를 Fig. 8에 나타내었다.

열전달 유체의 유량이 가장 낮은 경우(실험 경우 1), 온도상승이 종료되는 시점(t=120 min)에서 단면 1과 단면 5에서 콘크리트 페블의 온도는 각각 345 °C 및 235 °C로 110 °C의 온도 차가 발생한다. 열전달 유체의 유량이 가장 높은 경우(실험 경우 3), 두 단면에서 온도는 각각 365 °C 및 318 °C로 47 °C의 온도 차가 발생한다.

따라서, 실험 결과는 열전달 유체의 유량이 증가할 때 동일한 시간 동안 고온의 열전달 유체가 강재 용기 출구까지 빠르게 이동하여 페블 온도가 빠르게 상승하며, 이에 따라, 단면 간 온도경사가 작아지는 결과를 나타낸다. 이러한 현상은 유량이 높을수록 동일 시간 동안 열전달 유체가 출구까지 더욱 효과적으로 열을 전달하고 페블에 전달되는 총 열에너지의 양이 증가하기 때문이다. 결과적으로, 열전달 유체의 유량 증가는 강재 용기 내부의 온도 분포의 균일성을 향상시킨다.

한편, 온도상승 단계에서 온도경사는 뚜렷이 나타나지만, 열사이클 시나리오의 일정한 온도가 유지되면서 강재 용기 내부의 콘크리트 페블로 열전달이 점차 증진되면서 단면 간 온도 차가 감소하는 경향을 보인다. 실험 경우 3의 경우, 일정온도 유지단계 종료시간에 페블 온도는 최대 목표온도 400 °C에 근접하게 도달하며, 단면 1과 단면 5의 페블의 온도차이는 각각 2 °C이다.

따라서, 일정온도 유지단계 종료시간에 용기 내부는 두 단면 간의 온도가 일정하게 유지되는 열평형 상태에 도달하는 것을 의미하고, 열전달 유체의 유량 증가는 열평형 상태에 도달하는 시간을 단축시키고 유체 흐름방향 온도 분포를 균일하게 형성하는 데 영향을 주었다고 판단된다.

Fig. 8 Temperature gradient at various HTF flow rates (Cases 1∼3)

3.3.2 열전달 유체의 온도상승 속도의 영향

동일한 유량 조건(유속=0.0079 kg/s)에서 온도상승 속도를 3.33 °C/min에서 6.67 °C/min까지 변화시켰을 때의 온도경사를 비교하여 Fig. 9에 나타내었다.

온도상승 속도가 6.67 °C/min일 때(실험경우 5), Fig. 9(a)와 같이 열사이클의 온도상승 종료단계(t=60분)에서 단면 1과 단면 5의 콘크리트 페블 온도는 각각 346 °C 및 269 °C로써 77 °C의 온도차가 발생한다. 반면에, 온도상승 속도가 3.33 °C/min일 때(실험경우 3), 열사이클의 온도상승 종료단계(t=120분), 두 단면에서 콘크리트 페블의 온도는 각각 365 °C 및 318 °C로 온도차는 47 °C이다.

열전달 유체 온도상승 속도가 최대인 실험 경우 5의 경우, 열사이클 시나리오의 온도상승단계 종료 시 열교환 시간이 충분하지 않아서 온도분포가 제일 작게 나타난다. 또한, 열전달 유체 유입구와 가까운 콘크리트 페블의 온도상승에 비해 출구와 가까운 콘크리트 페블의 온도상승은 작아서 온도경사는 크게 발생한다. 따라서, 본 실험 결과는 열저장 용기 입구의 콘크리트 페블에서 출구 페블까지 충열이 이루어지기 위해 일정한 시간이 필요함을 의미한다.

한편, 온도상승 속도에 따라 온도상승 종료 시점에서 큰 온도경사의 차이가 발생하였을지라도, Fig. 9(b) 및 Fig. 9(c)에 나타낸 바와 같이, 시간(t)이 90분 및 120분일 때, 실험 경우 5의 온도가 가장 크게 분포한다. 또한, 전반적으로 세 가지 실험경우의 온도경사는 점진적으로 감소한다.

Fig. 9(d)에 나타낸 열사이클의 일정온도 유지단계가 종료되는 시각에서 콘크리트는 전체적으로 최대목표온도에 도달하여 온도 분포는 일정하게 되고 결과적으로 온도경사는 사라진다. 이는 열사이클 온도상승단계에서 열확산에 필요한 시간이 충분하지 않아 온도경사가 크게 발생하였지만, 온도유지단계를 통해 열전달 유체와 콘크리트 페블 간의 열교환이 충분히 발생하고, 이에 따라 강재 용기 내부의 콘크리트 페블이 최대온도 400 °C에 근접하는 열적 평형 상태에 도달하기 때문이다.

따라서, 열저장 장치의 충열 단계에서 열전달 유체의 온도상승 속도의 증가는 콘크리트 열저장 매체의 온도경사 증가와 최대 충열 목표온도 도달시간을 감소시켜 열저장 효율성을 증가시킬 것으로 판단된다.

한편, 본 연구에서는 그라파이트를 혼입한 콘크리트 페블의 성능을 평가하기 위해 기존 열저장 매체인 자갈(Rock-bed)과 비교분석하였다. ^{Zavattoni et al.(2014)}에 따르면, 자갈을 이용한 팩-베드 시스템은 입자의 불규칙한 형상과 초기 열충격에 의한 입자 파쇄로 인해 공극률의 불균일성이 발생하며, 이는 채널링 현상을 유발하여 시스템의 성능을 저하시킨다. 반면, 본 연구에서 제안하는 그라파이트 혼입 콘크리트 페블은 일정한 구형 형상을 유지함으로써 유체 흐름에 대한 균일성을 확보할 수 있다. 또한, 콘크리트 특성상 고온 노출 후 일정 수준의 강도 감소가 발생함에도 불구하고, 400 °C 고온 노출 후 콘크리트 페블의 압축 하중은 약 3 kN을 유지하는 것으로 나타났다. 이는 상부 페블의 자중에 의해 하단부 페블이 파손되거나 분진이 발생할 가능성이 낮음을 의미한다.

Fig. 9 Temperature gradient at various heating rates (Cases 3∼5, fluid flow velocity = 0.0079 kg/s)

4.1 콘크리트 페블의 열에너지 산정

콘크리트 페블의 열에너지를 산정하기 위해, Fig. 10과 같이 강재 용기의 체적을 총 5개의 구간으로 구분하였다. 5개 체적 중 V₁, V₃, V₅ 구간 길이는 40 mm이며, V₂와 V₄의 구간 길이는 340 mm이다. 열저장 용기에 들어가는 페블 전체의 중량을 5개 구간의 부피 비에 따라 각 구간에 차지하는 콘크리트 페블의 질량을 산정하였다.

Fig. 10 Identification of volumes for thermal energy estimations

열저장 용기 내 구간별 콘크리트 페블의 열전달률은 식 (1)을 이용하여 산정하였다.

여기서, $\dot{Q}_{c,V_{n}}$: 콘크리트 각 구간에서의 열전달률

$c_{p,c}$: 콘크리트의 비열($\text{J/kg}\cdot\text{K}$)

$m_{c}$: 콘크리트의 질량($\text{kg}$)

$T_{c,V_{n}}(i)$: $i$단계 일 때 $V_{n}$영역에서 콘크리트 온도($\text{K}$)

$T_{c,V_{n}}(j)$: $j$단계 일 때 $V_{n}$ 영역에서 콘크리트 온도($\text{K}$)

$V_{n}$: $n$번째 영역의 부피($n=1, 2, 3, 4, 5$)

열저장 용기 내 각 구간 별 콘크리트 페블의 열에너지는 다음 식 (2)를 이용하여 계산하였다.

따라서, 콘크리트 페블의 전체 열저장량($Q_{c}$)은 다음 식 (3)과 같이 각 구간의 열저장량을 합산하여 계산하였다.

4.2 열전달 유체 유량에 따른 열전달률 및 열저장 특성

유속이 각각 0.0026, 0.0053 및 0.0079 kg/s일 때(실험 경우 1∼3) 열전달 유체의 질량 유속에 따른 콘크리트 페블의 열전달률과 열저장량을 Fig. 11에 나타내었다. Fig. 11(a)에서 양수의 열전달률은 콘크리트 페블의 열에너지 증가 상태를 의미하고, 음수의 열전달률은 콘크리트 페블의 열에너지 감소 상태를 의미한다.

온도상승 단계(t=0∼120분)에서 유속이 증가할 때, 콘크리트 페블의 열전달률은 양수로 급격히 증가한다. 이는 유속이 증가함에 따라 단위 시간당 강재 용기 내부로 유입되는 열전달 유체의 질량이 증가하므로, 이에 상응하여 콘크리트로 전달되는 열전달률이 증가하기 때문이다. 이에 따라, t=120분에서 열유체 유속이 제일 클 때 콘크리트 페블의 열저장량이 제일 크다.

온도유지단계(t=120∼240분)에서 콘크리트 페블은 열평형에 가까워지므로 열전달률은 점진적으로 감소하며, 온도유지 종료시점에서 거의 0에 가까워진다. 열전달률이 0에 수렴할 때, 세 가지 실험경우의 콘크리트 페블 열저장량은 거의 동일한 3,000 kJ에 도달한다.

한편, 열사이클의 온도하강단계(t=240∼420분)에서 콘크리트 페블로부터 열유체로 열전달이 발생하므로 열전달률은 음수로 급격히 증가한다. 이에 따라, 이 단계에서 유량이 제일 클 때, 콘크리트 페블의 열에너지가 빠르게 방열되어 궁극적으로 열저장량이 제일 작다.

콘크리트 페블의 열전달 성능은 열전달 유체와 콘크리트 페블 간의 열교환 특성에 의해 영향을 받는다. 열전달 유체 유속의 증가는 열전달 유체와 콘크리트 간의 열교환 증가를 유발하고, 결과적으로 콘크리트 페블의 충열과 방열 속도를 증가시킨다.

따라서, 본 실험결과는 열저장 시스템의 충열과 방열 속도 관점에서 열전달 유체의 유속은 열저장 운용 효율성에 영향을 미치는 것을 나타낸다.

Fig. 11 Heat transfer rate and thermal energy at different flow rates in the TES system (Heating rate = 3.33 ℃/min, Cases 1∼3)

4.3 온도상승 속도에 따른 열전달률 및 열저장 특성

Fig. 12는 열전달 유체의 유속을 0.0079 kg/s로 일정하게 유지한 상태에서 온도상승속도에 따른 열전달률 및 열저장량 변화를 비교한 결과이다.

열전달 유체의 온도상승 속도가 증가할수록 온도상승 단계에서 짧은 시간 내에 단위시간당 많은 열에너지가 페블에 공급되므로, 콘크리트 페블의 열전달률이 더욱 빠르게 증가한다. 이에 따라, 최대 열저장량에 도달하는 시간이 짧아진다.

일정온도 유지단계에서 콘크리트 페블의 열전달률은 양수를 유지하지만, 열전달 값은 서서히 감소한다. 일정온도 유지단계 종료시간에서 각 실험의 경우 열전달률은 0에 수렴하고, 결과적으로 최대 열저장량에 도달한다. 비교 대상 모든 실험 경우에서 콘크리트 페블의 열저장량은 거의 비슷한 값에 도달한다. 이는 실험에 사용된 콘크리트의 질량과 비열이 동일한 조건에서 각 열사이클 시나리오가 최종적으로 동일한 목표 온도인 400 °C에 도달하도록 계획되었기 때문이다. 마지막으로, 열사이클의 온도하강 단계에서 콘크리트 페블은 음수의 열전달률을 나타내고, 이에 따라 온도하강 속도가 빠를수록 콘크리트로부터 방열은 더욱 빠르게 진행된다.

본 실험 결과는 콘크리트 페블을 적용한 열저장 시스템 운용 시, 열전달 유체의 온도상승 속도에 따라 시스템 운전 속도를 유연하게 결정할 수 있음을 시사한다. 즉, 높은 온도상승 및 하강 속도를 열저장 시스템에 적용하여 단주기 사이클의 열저장 시스템 운용을 도모할 수 있고, 낮은 온도상승 및 하강 속도를 적용하여 장주기 사이클의 열저장 시스템 운용을 도모할 수 있다.

Fig. 12 Heat transfer rate and thermal energy of concrete pebbles at different heating rates in the TES system (fluid velocity=0.0079 kg/s, Cases 3∼5)