[논문]주방후드에서 보급공기의 영향

장경진

문제 정의

본고에서는 후드 성능에 있어 보급공기의 도입으로 인하여 발생할 수 있는 부정적인 영향을 최소화할 수 있는 기술을 소개한다.
이 연구에서 보급공기의 도입으로 인하여 상업 용 주방환기 장치 의 포집 (capture and containment, C&C)성능에 미치는 영향에 초점을 맞추었다. 여기서 후드, 주방기구, 조리조건, 보급공기와 기타 변수들의 조합에 따른 영향을 고찰하였다.

제안 방법

대등하게 하기 위해 천연가스의 유량을 증가시켰다. 가스용 가는 석쇠 (gas griddle)를 이용한 플륨 시뮬레이터는 뜨거운 조리 표면에 물을 분무하는 방식으로, 정밀한 조절을 위해 니들밸브를 사용하고 제어를 위한 시간 릴레이 밸브와 압력조절기를 사용하였다.
다음과 같은 세 개의 후드타입에 대해서 측정실험을 수행하였다: 벽부착형 캐노피 (wall-mounted canopy), 단독형 캐노피 (island-mounted canopy 와 근접형 백쉘프(proximity, backshelf). 전형적인 요리조건을 구성 하기 위해 각각 중량의 장비 와 경량의 장비 를 나타내는 석 쇠 (charbroilers) 와 가는 석 쇠 (griddles) 를 사용하였다.
천장 4웨이 디퓨져 (ceiling four-way diffuser) 에대해서는 일반적인 국소 MUA 포집시험 방법과 다르게 수행되었다. 시험은 472 L/s (1000 cfm)의 일정한 풍량을 갖도록 수행되었으며, 포집효율이 한계값에 도달할 때까지 배기시스템을 조절하였다. 보급 공기 풍량은 배기풍량의 한계 증가량을 결정하기 위해 점차적으로 증가시켰다.
실험에 사용된 일부 후드와 보급공기 장비는 상업용 주방 설비에서 찾아볼 수 있는 형태를 반영하기 위해 약간의 수정을 가하였다.
이 연구에서 보급공기의 도입으로 인하여 상업 용 주방환기 장치 의 포집 (capture and containment, C&C)성능에 미치는 영향에 초점을 맞추었다. 여기서 후드, 주방기구, 조리조건, 보급공기와 기타 변수들의 조합에 따른 영향을 고찰하였다.
여섯 가지의 보급공기 도입방식, 즉 변위환기 (displacement ventilation)# 기본조건으로, 천장디퓨져 (ceiling diffuser), 전면 디퓨져 (front face diffuser), 에어커튼 디퓨져 (air curtain diffuser), 후면 급기 (backwall supply) 와 단락 (short- circuit supply) 방식 (그림 1) 등을 사용하였다. 실험에 사용된 일부 후드와 보급공기 장비는 상업용 주방 설비에서 찾아볼 수 있는 형태를 반영하기 위해 약간의 수정을 가하였다.
배기풍량을 감소시켰다. 이후 배기풍량을 서서히 증가시키면서 포집 효율이 최대값에 도달할 때까지 실험하였다. 이 상태에서의 배기풍량이 완전한 포집을 위한 한계(threshold)포집 배기풍량이 된다.
조리과정 동안의 포집 효율의 평가를 위해 지속적인 유해물질의 방출이 필요하므로 실질적인 대용 발생물이 요구된다. 햄버거 조리시 6분간의 조리시간 중 대략 10초 동안 유해물질의 방출량이 최대가 되므로 햄버거 조리과정을 플륨 시뮬레이션에 대한 기본조건으로 사용하였다.

대상 데이터

p data-page="1">주방환기의 계획에 있어서 조리시 발생하는 오염물질을 적절히 배기시키는 것이 가장 중요하다. 기구의 배치와 발열량을 평가하고, 후드의 위치와 종류 그리고 덕트직경과 경로를 결정하며 적정한 풍량을 제거하기 위한 배기팬을 선정한다. 그러나 일반적인 실내 공기 밸런스 계획을 시행함에도 불구하고 배기된 체적 에 해당하는 풍량을 보충 공급하는 방식 에 대한 고려는 현재 상대적으로 부족한 상태이다.
전형적인 요리조건을 구성 하기 위해 각각 중량의 장비 와 경량의 장비 를 나타내는 석 쇠 (charbroilers) 와 가는 석 쇠 (griddles) 를 사용하였다.

이론/모형

ASTM F1704-99의 기준에 따라 포집효율을 검증하기 위하여 쉴리렌 (Schlieren)과 음영 (shadowgraph)가시화 시스템을 사용하여 측정하였다. 이러한 방법은 조리과정에서 발생하는 열적 또는 유해 물질적 플륨을 가시화하기 위한 기술이다.

성능/효과

이러한 저속 기류에서, 에어커튼 방식은 세부적인 설계에 의해 포집효율 값을 높이고 있다. 그러나 실험에서 에어커튼은 높은 풍량에서최악의 성능을 나타내고 있는 것으로 나타났다. 쉴리렌 유동가시화 실험 결과는 벽부착 캐노피 후드에 대하여 후드 아래에서 가열되고 있는 두 개의 생선구이 기 (broilers) 가 작동할 때, 에어커튼에 의한 부정적인 영향을 보이고 있다.
연구대상인 보급공기 방식을 통해 배기되는 공기의 100%를 교체하는 것이 가능하다.
유출면적이 넓은 후면 플리넘은 유출속도가 최대치 보다 작은 한풍량을 증가시킬 수 있다. 이상적으로, 후면 급기를통해 도입되는 풍량은 후드 배기풍량의 60%보다 커서는 안된다.
만약, 이러한 조건을 만족시키지 못하면, 이방 식은 에어커튼 방식과 같은 효과를 가져오게 된다. 주어진 보급공기 풍량에 대해 플리넘의 유출면적이 증가할수록 기류속도는 감소하며, 포집 에 영향을 미칠 수 있는 가능성이 줄어들게 된다. 만약 다공 페리메터 급기방식이 후드의 측면부분을 따라 증가하면, 증가된 면적에 따라 비례적으로 보급공기의 공급량을 증가시 킬 수 있다.
측정에 사용된 각각의 보급공기 방식 및 형태에 따라서 보급공기 풍량이 큰 경우에 대해서 방출물질과 열적 플륨(thermal plume)을 완전하게 포집하기 위한 배기후드의 능력을 절충하고 있다는 사실을 보였다. 일반적으로, 후드성능은 보급공기의 온도가 높을수록 (즉, 32℃보다 높은 경우) 차가운 공기 (즉, 24℃보다 낮은 경우) 일 때보다 좋지 않은 결과를 보였다.

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