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문제 정의
- 섬유 단열재의 열전도도는 섬유의 열적 특성(thermal properties) 외에 섬유의 크기, 섬유의 함량 섬유의 배열 형태 등 내부조직에 의해 변화하는데, 이러한 변수의 영향을 정량적으로 분석함으로써 섬유 단열재의 열전도도를 제어할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 내부조직과 열전달 이론을 기초로 섬유 단열재의 열전도도 해석 프로그램을 제작하였으며, ASZ 단열재를 대상으로 프로그램의 타당성을 검토하였다
- 그림 3은 ASZ 섬유의 X-ray 분석 결과로써, ASZ 섬유가 비정질 상으로 구성되어 있음을 확인할 수 있다. 따라서 본 논문에서는 물리적 개념을 기초로 ASZ 섬유의 열전도도를 추정하였다.
- 따라서 섬유 단열재의 기계적 특성과 열적 특성을 동시에 개선시킬 수 있는 방안을 수립할 수 있다
- 본 논문은 모델링/시뮬레이션 기법을 이용하여 섬유 단열재의 열전도도를 해석하고 예측할 수 있는 프로그램을 개발하는 것이다. 섬유 단열재의 열전도도는 섬유의 열적 특성(thermal properties) 외에 섬유의 크기, 섬유의 함량 섬유의 배열 형태 등 내부조직에 의해 변화하는데, 이러한 변수의 영향을 정량적으로 분석함으로써 섬유 단열재의 열전도도를 제어할 수 있다.
가설 설정
- 계산 값에 차이가 있는 것은 식 (18) 및 (19)에서 섬유와 섬유가 균일하게 겹쳐진다고 가정하였으며 3개 이상의 섬유가 겹치는 현상을 무시하였기 때문이다 즉, 3개 이상의 섬유가 겹쳐질 경우 다른 섬유에 의한 복사 열전달을 방해할 확률이 감소하므로 복사 가능 거리는 증가하며 실험값 %에 근접할 것이다. 또 섬유 함량이 증가할수록 그 차이가 증가하는 것은 섬유 함량이 커질수록 3개 이상의 섬유가 겹쳐질 가능성이 증가하기 때문이다
- 따라서 노드 (node)의 개념을 도입하여 2차원으로 해석하였다 노드는 수치해석 방법에서 흔히 사용하는 것으로 섬유를 일정한 크기로 나누고 나누어진 부분을 하나의 노드라고 간주하는데, 노드 내의 특성은 동일하다고 가정하는 것이다. 노드의 크기가 클수록 계산은 신속하고 용이하지만 오차가 커진다 또 3차원 공간에 존재하는 섬유를 2차원 면에 투영시키고 복사 열전달은 2 차원 투영면에서 일어난다고 가정하였다. 계산기의 성능과 열전도도 예측 프로그램의 효용성을 감안할 때 해석 방법을 단순화시키는 것이 효율적이라 판단하였기 때문이다.
- 직접 계산하는 것은 비효율적이다. 따라서 노드 (node)의 개념을 도입하여 2차원으로 해석하였다 노드는 수치해석 방법에서 흔히 사용하는 것으로 섬유를 일정한 크기로 나누고 나누어진 부분을 하나의 노드라고 간주하는데, 노드 내의 특성은 동일하다고 가정하는 것이다. 노드의 크기가 클수록 계산은 신속하고 용이하지만 오차가 커진다 또 3차원 공간에 존재하는 섬유를 2차원 면에 투영시키고 복사 열전달은 2 차원 투영면에서 일어난다고 가정하였다.
- 결합재는 섬유를 연결시키므로 섬유와 섬유를 통한 전도 열전달에 영향을 미칠 수 있다. 이를 고려하기 위하여 그림 5 (b)에서 8개의 모서리를 결합재라고 가정하였으며 전도 열전도도를 계산하기 위하여 섬유, 공기, 결합재의 열전도도를 이용하였다
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