Earticle

초록

영어

In the food industry, maintaining appropriate temperatures through cold packaging and storage technologies is crucial for preserving food freshness and preventing quality degradation. Cold storage systems with fin-tube heat exchangers are commonly used as evaporators to cool air. But, under low-temperature and high-humidity conditions, condensation rapidly forms on the evaporator surface, leading to frost accumulation on the fins and tubes. This reduces heat exchanger performance and increases energy consumption. In this study, a thermal storage defrost (TSD) system was applied to cold storage, to analyze the reduction in energy consumption and the effectiveness of stable operation. The TSD system was fabricated using organic phase change material in a latent heat storage tank and installed in a cold storage unit. The freezing and defrosting operations were carried out. A comparative experiment was conducted under identical humidity and outdoor temperature conditions for cold storage units equipped with TSD and electric heater defrost (EHD) systems. The results showed that the TSD system significantly reduced defrost energy consumption compared to the EHD system, confirming its efficiency in reducing energy use while maintaining adequate cold storage conditions.

한국어

본 연구에서는 식품저장용 저온저장고의 제상 운전에 대 한 소비전력 감소를 위해, 유기계 상변화물질을 사용한 축 열조를 기반으로 응축 폐열을 축열하고, 이를 제상 열원에 사용할 수 있는 TSD 시스템을 제작하였다. TSD 시스템의 제상 성능을 분석하기 위하여, EHD 시스템과 동일한 외기 온도 및 상대습도 조건에서 제상 운전을 수행하였고, 이에대한 비교 결과 다음과 같다. 1) TSD는 축열조 삽입으로 작동압력과 질량유량이 증가 하여 증발량이 많고, 이에 따라 EHD 비해 압축기 토출 온 도 기준 119.4oC에서 97oC까지 냉매온도가 감소하였다. 2) 저온저장고 습도를 90%RH 조건으로 유지하고 재냉 각 운전을 할 경우, EHD의 제상 소비전력은 14.88 kWh의 결과를 보였고, TSD의 제상 소비전력은 0.58 kWh로 EHD 대비 3.9% 수준으로 제상을 완료하였다. 또한 전체 소비전 력은 EHD와 TSD 각각 64.88 kWh와 56.22 kWh로, TSD 는 EHD 대비 8.66 kWh 감소하였다. 3) 제상 시점 검출 알고리즘을 적용한 결과, TSD 시스템 은 90%RH 및 70%RH 조건에서 제상이 각각 15회, 7회 진행되어 상대습도의 변화에 따른 서리 성장 속도에 맞춰 제상 시점 검출이 가능했다. 4) TSD의 제상 운전이 진행되는 동안 EHD에 비해 전 반적으로 낮은 저장고 내부 온도를 보였고, EHD는 낮은 상대습도 조건에서 공급된 제상 열원보다 서리양이 적어 제 상 열원이 냉방부하로 작용하여 16.5oC의 가장 높게 상승 한 온도 값을 보였다. 사계절이 뚜렷한 국내 기후 특성상, 식품 및 농산물의 저 온 저장, 냉동고, 쇼케이스 등에 사용되는 단방향 냉각 시 스템에서 응축열은 외기 온도가 낮아질수록 감소하는 경향 을 보인다. 따라서, 적정 잠열 축열 온도의 선정 및 PCM 응용시스템의 개발을 통한 보조 열원의 활용과, 디지털 트 윈 및 예측 제상운전 기술을 통한 냉각 시스템의 최적 제 어 방안에 대한 향후 연구가 필요 할 것으로 판단된다.

목차

Abstract
1. 서론
2. 저온저장고 제상 시스템 실험 장치 및 방법
2.1. 제상 시스템 실험 장치
2.2. 제상 시스템 실험 방법
3. EHD와 TSD 저온저장고의 제상 운전 성능결과
3.1. 냉각 사이클 운전 특성
3.2. EHD와 TSD 저온저장고의 제상 운전 특성
3.3. 저장고 내부 상대습도에 따른 제상 특성
4. 요약
References

키워드

저자

• 지형용 [ Hyung-Yong Ji | 한국생산기술연구원 지속가능기술연구소 ] Corresponding Author
• 박천완 [ Chun-Wan Park | 국립농업과학원 농업공학부 ]

참고문헌

발행기관

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• 간행물명

  한국포장학회지 [Journal of Korea Society of Packaging Science & Technology]

• 간기

  연3회

• pISSN

  1226-0207

• 수록기간

  1994~2026

• 등재여부

  KCI 등재

• 십진분류

  KDC 530 DDC 620