카르노 배터리(열 배터리)는 장기간 에너지 저장을 위한 중요한 기술 경로로서, 초고온 CO₂ 열펌프가 연계된 산업용 난방 등 다양한 상황에서 우수한 적용 전망을 가지고 있습니다. 고온 저장 매체의 열물성 매개변수는 시스템의 저장 효율과 운전 성능에 직접적인 영향을 미칩니다. 전통적인 용융염의 한정된 열전도성 문제를 해결하기 위해, 본 연구에서는 HITEC 3원 용융염을 기액으로 선택하고, Fe₃O₄@SiO₂ 핵-껍질 나노입자로 강화된 용융염 나노유체 모델을 설계 및 구축하였으며, 분자 동역학 방법을 사용하여 열물성 변화 규칙을 체계적으로 연구하였습니다. 복합 시스템의 서로 다른 온도에서 열전도도, 밀도, 동점도, 정압비열 및 염 이온 자기 확산 계수를 각각 계산하였습니다. 결과는 423~823 K 온도 구간 내에서 복합 용융염 시스템의 열전도도, 밀도, 동점도 및 정압비열이 온도 상승에 따라 감소하는 반면, 평균 제곱 변위 및 염 이온 자기 확산 계수는 온도 상승에 따라 증가함을 보여주었습니다. 순수 HITEC 용융염 경험식 결과와 비교할 때, 복합 시스템과 순수 용융염 모두 열물성 매개변수의 온도 변화 추세가 기본적으로 일치함을 확인하였습니다. 또한 복합 시스템의 열전도도, 점도 및 비열은 모두 순수 HITEC 용융염보다 전반적으로 높으며, 각각 61.1%~146.4%, 1.3%~82.4%, 12.7%~31.5% 향상되어, 자기 핵-껍질 나노입자의 첨가가 시스템의 열전도 능력과 열 저장 능력을 높이고 유동 능력을 감소시킬 수 있음을 나타냈습니다. 본 연구는 분자 수준에서 Fe₃O₄@SiO₂ 핵-껍질 나노입자가 HITEC 용융염의 열 전달 및 유동 특성에 미치는 영향을 밝혀내어, 초고온 CO₂ 열펌프가 결합된 열 배터리를 위한 고성능 저장 매체 설계에 이론적 참고자료를 제공할 수 있습니다.

카르노 배터리; 자성 핵-껍질 나노유체; HITEC 용융염; 분자 동역학 시뮬레이션; 초임계 CO₂ 연계 열교환