[논문]동적 단열재의 열성능 측정에 관한 연구

고선미; 강은철; 이의준

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Due to the insulation and the air-tightness requirement in modern buildings have resulted NBS(New Building Syndrome) and SBS(Sick Building Syndrome) of IAQ problems. Therefore, energy efficient way of solving such IAQ issues are of major concern in these days and building industries. This paper intr...

Due to the insulation and the air-tightness requirement in modern buildings have resulted NBS(New Building Syndrome) and SBS(Sick Building Syndrome) of IAQ problems. Therefore, energy efficient way of solving such IAQ issues are of major concern in these days and building industries. This paper introduces a method to improve thermal performance with a DI(Dynamic Insulation) concept. The characteristic of the dynamic insulation is that the lower U-value as the higher air velocity through the DI in a micro level. A thermal performance monitoring study has been conducted to show the energy impact of porous DI over the static insulation material. The results show that up to 45% could be improved in the case with DI compared to the conventional insulation.

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문제 정의

본 연구는 KIER-BSF와 기존 단열재와의 열 성능을 비교, 분석하기 위한 실험으로써 국내에서는 최초로 시행되었다. 본 실험은 기준이 되는 실험 방법이 존재하지 않기 때문에 rKS F 2277의 건축용 구성 재의 단열성 측정방법」⑺에 근거하여 KIER-BSF 의 정적 열관류율을 측정한 후 일정 유량을 KIER-BSF에 통과시킴으로써 변화되는 열관류율을 측정함으로써 동적 열관류율을 구하고 이를 기존 단열재와 KIER-BSF의 열성능을 비교하였다.
본 연구는 최근 문제시되고 있는 실내 공기 질은 물론 항진성, 통기성을 지닌 재료로서 동적 단열재를 소개하였다.
여기에서 말하는 동적단열재란 기존의 단열재가 가지고 있지 않은 통기성, 항진성 그리고 개선된 단열성능을 갖춘 건축 재료로써 좀 더 나은 실내 환경을 제공해 줄 수 있는 획기적인 기술이라 할 수 있다. 본 연구에서는 실내 실험 장치를 구축하여 현재 단열재로 널리 이용되고 있는 스티로폼의 단열성능에 대비 KIER-BSF의 단열성능이 어느 정도 개선되는지에 대해 연구하고 분석해 보고자 한다.

제안 방법

(1) 동적 열관류율 실험을 위한 실내 실험 장치를 구현하였고, 이 장치를 통해 KIER-BSF의 단열성능을 측정하였다.
KIER-BSF를 통해 공기흐름이 발생함으로써 좀 더 나은 단열효과를 기대할 수 있으며, 실내 환기량 또한 충족시켜준다. 본 실내 실험 장치에서는 KIER-BSF 모듈에서의 공기유속이 최대 0.02 m/s까지 측정될 수 있도록 송풍기 용량을 산정하여 설치하고, 다양한 범위의 공기유속에 대한 실험이 가능하도록 송풍기풍량을 조절할 수 있는 유량 조절기를 구비하였다.
시행되었다. 본 실험은 기준이 되는 실험 방법이 존재하지 않기 때문에 rKS F 2277의 건축용 구성 재의 단열성 측정방법」⑺에 근거하여 KIER-BSF 의 정적 열관류율을 측정한 후 일정 유량을 KIER-BSF에 통과시킴으로써 변화되는 열관류율을 측정함으로써 동적 열관류율을 구하고 이를 기존 단열재와 KIER-BSF의 열성능을 비교하였다.
실내 실험 장치(8)는 KIER-BSF의 단열성, 항진성 그리고 통기성에 대한 성능평가를 위해 Fig. 5와 같이 데이터 수집 장치, 온도센서, 항온 항습 장치 및 가열 장치 및 차압 측정 장치 그리고 유량 측정 장치로 구성되었고 장치의 사양 및 성능은 다음과 같고, 각 계측장치는 보정을 수행한 후 정상 상태에서의 데이터를 5초 간격으로 저장하였다. 계측 장비의 오차로써 온도는 ±0.
. 외의 압력 차의 영향으로 공기의 흐름이 형성되도록 설계하였다. 숨 쉬는 외피는 일반 벽체와 열 손실 원인은 동일하지만 실내 .

성능/효과

(2) 측정된 KIER-BSF가 기존 단열재 대비 45% 이상의 단열성능이 개선되었음을 알 수 있었다.
(3) KIER-BSF와 ABD-BSF의 열관류율 비교실험에서는 초기 열관류율 값을 감안했을 경우 유속이 0.0005 m/s 이상이 될 경우 KER-BSF 의 단열성능이 ABD-BSF보다 우수하게 나타났다.
9는 KIER-BSF와 ABD-BSF의 단열성능을 비교해 보고자 실내 실험 장치를 통해 두 모듈을 동일 조건하에서 실험방법에 따라 유량에 변화를 주면서 유출열량을 측정, 계산, 분석한 결과를 나타낸다. 실험 결과 두 모듈의 동적 열관류율은 Fig. 9에 나타난 그래프와 같이 유사한감소율을 보이기는 하였으나 ABD-BSF보다 동적 단열재의 동적 열관류율 감소율이 좀 더 높게 나타남을 알 수 있었다. 초기 열관류율값이 동적 단열재가 0.

후속연구

숨 쉬는 외피 기술은 기존 벽체의 기능 뿐만 아니라 단열성과 통기성, 항진성이 뛰어난 실내 환경 개선용 차세대 신기술이라 할 수 있다. 향후에는 본 실내 실험 장치를 이용하여 동적 단열재의 통기성 및 항진 성에 대한 실험을 정량적으로 측정, 분석하고 여러 방면으로 기술 개발 및 연구를 통해 KIER-BSF가 상용화 될 수 있을 것이라 본다.

참고문헌 (8)

Imbabi, M. S., 2004, New Developments in the Science and Art of Breathing Walls, WREC 2004.
Imbabi, M. S., 2005, $Energyflo^{TM}Cell$ and the Dynamic Breathing System, Environmental Building, p. 1.
Taylor, B. J. and Imbabi, M. S., 1998, The application of dynamic insulation in buildings, Renewable Energy, Vol. 15, No. 1 pp. 377-382.

상세보기
Imbabi, M. S., 2008, Dynamic Breathing Buildings to Combat Global Warming, 3rd International Solar Cities Congress.
Imbabi, M. S., 2005, $Energyflo^{TM}$ Cell-Thermal Performance environmental building, Environmental Building, p. 2.
Imbabi, M. S., 2006, Full-scale evaluation of energy use and emissions reduction of a dynamic breathing building, WREC-IX Building and Environmental.
Korea Standard Association, 2002, KS F-2277 : Thermal insulation-Determination of steadystate thermal transmission properties-Calibrated and guarded hot box.
Kang, E. Ch., 2007, Development of Indoor Test Facility for a Breathing Wall Energy Performance, Proceeding of the SAREK 2007, Summer Annual Conference, pp. 500-505.

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