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문제 정의
- 선박 주방에 설치되는 후드의 필터는 기름 포집을 하기 위한 장치이다. 실험은 기름 포집율이 높은 최적의 후드필터 각도를 선정하기 위하여 실시하였다. 기류 가시화 실험에서 배기량과 급기량 비율이 최적으로 나타난 Case 1과 Case 2를 기준으로 실험을 진행하였고, 후드의 필터각도는 기준각 40°에 30°, 50°를 추가 하였다.
- 후드의 소음은 조리실의 작업환경에 영향을 주므로, 적정 급배기 풍량에서 소음 발생량이 적절한지 판단하기 위해 실시되었다. 실험은 후드 내부 필터 앞과 가열기 상부에서 측정하였고 후드로부터 1m 떨어진 지점에서도 측정하였다.
제안 방법
- 기류 가시화 실험에서 배기량과 급기량 비율이 최적으로 나타난 Case 1과 Case 2를 기준으로 실험을 진행하였고, 후드의 필터각도는 기준각 40°에 30°, 50°를 추가 하였다.
- 기류가시화를 위하여 후드에서의 배기풍속은 렌지후드 설치기준(5m/s)을 적용하기 보다 실제 현장에서 적용되고 있는 6.4m/s를 기준으로 하였고, 환기후드에서 급기와 배기량이 서로 섞이는 것을 방지하기 위하여 급기량은 배기량의 1/2 이하로 하여 실험조건을 결정하였다(Kim Ju-Seog 2013). [Table 3]에 급배기 풍속에 따른 실험 Case를 나타냈다.
- 기름을 비산시키기 위한 가열원으로서 조리기의 온도는 [Fig.5]와 같이 약 250℃를 유지한 상태에서 환기후드 필터 각도별로 기름 포집량을 측정하였다. 실험 전 기름 중량은 Case 별로 1350g으로 동일하게 하였고, 실험 종료 후 남아 있는 기름중량을 [Table 5]에 나타내었다.
- 실험은 2시간 동안 진행하였다. 기름을 증발시키기 위해 식용유(100g)와 마가린(600g)을 사용하였고, 식자재의 수분 함유를 재현시키고 기름의 증발을 촉진하기 위해 물의 투입량(400g)을 조절 할 수 있는 장치를 사용하였다. 주변 환경 온도분포는 열화상 사진을 15분마다 주기적으로 촬영하여 확인하였다.
- 기류 가시화 실험에서 배기량과 급기량 비율이 최적으로 나타난 Case 1과 Case 2를 기준으로 실험을 진행하였고, 후드의 필터각도는 기준각 40°에 30°, 50°를 추가 하였다. 비산되는 기름량을 최대로 하기 위해 선박주방에서 사용하는 가열기를 250℃로 가열하여 기름과 물을 증발 시켜 포집하는 방식으로 실험을 진행하였다([Fig. 5] 참조). 실험은 2시간 동안 진행하였다.
- 4m/s가 되는 것을 확인하였다. 실험은 연기발생기를 이용하여 급기와 배기의 기류를 가시화하였고, 기류 흐름에 대한 동영상을 1분 동안 촬영하여 후드에서 기류흐름을 정성적으로 판독하였다.
- 후드의 소음은 조리실의 작업환경에 영향을 주므로, 적정 급배기 풍량에서 소음 발생량이 적절한지 판단하기 위해 실시되었다. 실험은 후드 내부 필터 앞과 가열기 상부에서 측정하였고 후드로부터 1m 떨어진 지점에서도 측정하였다. 측정 방법은 각 지점에서 10초 동안 측정하였다.
- 주변 환경 온도분포는 열화상 사진을 15분마다 주기적으로 촬영하여 확인하였다. 실험이 종료되면 남아있는 기름의 무게는 전자저울로 측정하여 증발된 기름량을 확인하였고 필터의 기름은 주방용 기름제거 티슈로 포집하여 전자저울로 측정하였다.
- 기름을 증발시키기 위해 식용유(100g)와 마가린(600g)을 사용하였고, 식자재의 수분 함유를 재현시키고 기름의 증발을 촉진하기 위해 물의 투입량(400g)을 조절 할 수 있는 장치를 사용하였다. 주변 환경 온도분포는 열화상 사진을 15분마다 주기적으로 촬영하여 확인하였다. 실험이 종료되면 남아있는 기름의 무게는 전자저울로 측정하여 증발된 기름량을 확인하였고 필터의 기름은 주방용 기름제거 티슈로 포집하여 전자저울로 측정하였다.
- 실험은 후드 내부 필터 앞과 가열기 상부에서 측정하였고 후드로부터 1m 떨어진 지점에서도 측정하였다. 측정 방법은 각 지점에서 10초 동안 측정하였다.
대상 데이터
- 시험규격은 ASTM F1704-09(주방 배기 환기 시스템의 포집과 포획에 대한 표준 시험 방법)에 준하여 실시하였다. 본 연구에 사용된 측정장비는 [Table 2]와 같으며, 풍속, 온도, 습도, 기름 포집량, 기류 가시화 등에 사용하였다.
- 성능평가 대상은 선박의 주방에서 조리 시 발생하는 오염된 공기를 배출시키는 주방용 환기후드로 벽면에 설치하는 형태로서 [Fig. 1, 2]에 단면도와 실물을 나타냈고, 사양은 [Table 1]과 같다. 실험은 부경대학교 냉동실습센터에서 진행되 었다.
- 1, 2]에 단면도와 실물을 나타냈고, 사양은 [Table 1]과 같다. 실험은 부경대학교 냉동실습센터에서 진행되 었다.
- 따라서 선박내 주방내부의 공기환경 개선과 후드필터의 세척 필요성을 고려할 때 본 연구를 통해 세척 및 기름포집효율이 개선된 환기후드 개발이 필요하다. 이에 본 연구는 고부가가치 선박의 공용 공간 중 식료품이 실질적으로 조리되고 음식이 준비되는 요리사들의 공간인 주방에서 사용되는 요리기구의 환기후드로 연구의 범위로 한정하였다.
이론/모형
- 시험규격은 ASTM F1704-09(주방 배기 환기 시스템의 포집과 포획에 대한 표준 시험 방법)에 준하여 실시하였다. 본 연구에 사용된 측정장비는 [Table 2]와 같으며, 풍속, 온도, 습도, 기름 포집량, 기류 가시화 등에 사용하였다.
성능/효과
- 1. 후드내부의 기류를 가시화 하여 분석한 결과 후드의 급기량과 배기량은 급기량이 많아지면 기류가 혼합되어 실내로 방출되는 현상이 발생하게 된다. 본 연구 결과 혼합기류가 주방내부로 방출되는 것을 방지하기 위한 후드 급기량과 배기량의 최적비는 1: 10으로 나타났다.
- 2. 후드 내부의 필터 각도가 40°일 때 기름 포집율은 기존에 비해 약 9% 증가하는 것으로 나타났고, 향후 필터 세척력 강화 등이 요구된다.
- 3. 후드의 소음측정 값은 필터 앞, 가열기 위, 후드에서 1m 떨어진 지점 순서로 소음이 컸다. 급기량이 0㎥/h일 때 소음의 최대값은 77.
- 기름 포집율의 결과는 [Fig. 6]과 같이 비산율이 높았던 CASE 2가 CASE 1보다 높은 것으로 나타났고, 기름 포집율이 높은 필터의 각도는 40°> 30° > 50° 순으로 나타났다
- [Table 3]에 급배기 풍속에 따른 실험 Case를 나타냈다. 배기풍속은 후드와 실내에 설치되어 있는 덕트의 1/2 지점에서 TAB에서 제시 하는 방법에 따라 풍속을 측정하여 6.4m/s가 되는 것을 확인하였다. 실험은 연기발생기를 이용하여 급기와 배기의 기류를 가시화하였고, 기류 흐름에 대한 동영상을 1분 동안 촬영하여 후드에서 기류흐름을 정성적으로 판독하였다.
- 후드내부의 기류를 가시화 하여 분석한 결과 후드의 급기량과 배기량은 급기량이 많아지면 기류가 혼합되어 실내로 방출되는 현상이 발생하게 된다. 본 연구 결과 혼합기류가 주방내부로 방출되는 것을 방지하기 위한 후드 급기량과 배기량의 최적비는 1: 10으로 나타났다.
후속연구
- 따라서 배기효율 감소의 원인이 되는 기름으로 배기영역이 축소된 후드 필터에 대하여 세척이 필요한 실정이다. 따라서 선박내 주방내부의 공기환경 개선과 후드필터의 세척 필요성을 고려할 때 본 연구를 통해 세척 및 기름포집효율이 개선된 환기후드 개발이 필요하다. 이에 본 연구는 고부가가치 선박의 공용 공간 중 식료품이 실질적으로 조리되고 음식이 준비되는 요리사들의 공간인 주방에서 사용되는 요리기구의 환기후드로 연구의 범위로 한정하였다.
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