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문제 정의
- 일사차폐장치의 설치유무와 내측블라인드 종류를 변수로 하여 그에 따른 열차폐성능과 실내열환경 분포를 정량적으로 분석하였다. 동일한 환경조건하에서 내측 일사차폐장치의 유형별 열차폐 성능과 그 주변 열환경 특성을 계측하여 이들 일사차폐장치의 우수성을 확인하고자 하였다. 본 연구결과는 일사차폐장치 종류에 따른 일사차폐성능을 비교분석하여 실내냉방부하 감소와 재실자의 쾌적성 향상에 기여할 수 있는 자료로 활용될 것으로 기대된다.
- 따라서 본 연구에서는 내측블라인드 설치실을 대상으로 하절기 창을 통해 실내로 유입되는 일사 열차폐 성능을 파악하기 위하여 온도 (실내기온, 표면온도, 흑구온도)와 장파복사량을 계측하였다. 일사차폐장치의 설치유무와 내측블라인드 종류를 변수로 하여 그에 따른 열차폐성능과 실내열환경 분포를 정량적으로 분석하였다.
제안 방법
- 단파복사관측 장치는 본 실험 측정 위치와 500m 가량 이격된 캠퍼스내에 위치한 곳에서 측정하였다. 계측항목은 기온, 표면온도, 흑구온도, 상대습도, 단파 복사, 장파복사, 적외선열화상관측이며 실험에 사용된 계측기의 제원과 위치는 Table 2와 Fig. 3, 4에 나타내었다. 각 실별 창 내측에 설치한 일사차폐장치의 종류는 모두 3종이며 Table 3, 4에 나타내었다.
- 실험은 2013년 7월 16일∼7월 21일까지 총 6일간 수행하였다. 실험기간 중 외기온도는 최저기온 21.6℃, 최고기온 35.2℃로 전형적인 하절기의 고온하에서 관측이 이루어졌으며, 기간 중 기온이 높고 일사량이 가장 많은 7월 19일을 대표일로 정하여 대표일을 중심으로 분석하였다(Fig. 6, 7). 단파복사관측 장치는 본 실험 측정 위치와 500m 가량 이격된 캠퍼스내에 위치한 곳에서 측정하였다.
- 창호는 이중창구조이나 외기에 접한 외측 창호만을 설치한 상태에서 관측하였다. 실험실 내부의 책상, 침대 등의 집기류는 양측벽에 면하게 배치하여 창호와 최대한 멀리 이격시킨 상태에서 실험을 수행하였다.
- 아울러 설정한 이상 3종의 일사차폐장치에 대한 열차폐성능을 비교하기 위하여 일사 차폐장치 미설치 조건에 대한 실험도 추가하였다. 실험에서는 내부발열의 영향을 차단하기 위하여 실내조명을 소등하였으며 창과 출입문은 모두 닫은 상태에서 계측하였다. 일사 차폐장치는 창호하부 바닥까지 내려 창호와 외벽 모두를 가린 상태에서 계측하였다(Fig.
- 5mm, 메탈릭 실버색상, 알루미늄 소재, 이하 ‘블라인드B'로 칭함)이다. 아울러 설정한 이상 3종의 일사차폐장치에 대한 열차폐성능을 비교하기 위하여 일사 차폐장치 미설치 조건에 대한 실험도 추가하였다. 실험에서는 내부발열의 영향을 차단하기 위하여 실내조명을 소등하였으며 창과 출입문은 모두 닫은 상태에서 계측하였다.
- 기존의 일사차폐장치에 의한 효과를 평가하기 위한 연구는 일반적으로 일사차폐장치가 설치된 실내의 기온 차, 위치별 온도분포 등과같이 실내 환경의 분포특성의 관점에서 해석한 연구가 주류를 이루었다. 이들 연구는 일사 차폐장치의 설치 위치, 블라인드 슬랫각도 등의 변화에 따른 실내기온, 표면온도, 조도 등의 관측을 통해 실내환경 변화를 분석하였다. 이러한 연구로 황덕수 외2)는 공동주택에서 발코니를 확장한 경우와 발코니를 확장하지 않은 경우의 실내공기온도를 측정하여 일사차폐장치 설치 위치에 따른 실내 열환경 변화를 비교 분석하였다.
- 이현정 외5)는 실내·외 일사차폐장치의 슬랫 각도와 수직 차폐율 제어에 따른 공기온도, 표면온도, 조도를 측정하여 실내 열 환경을 비교, 분석하였다.
- 실험에서는 내부발열의 영향을 차단하기 위하여 실내조명을 소등하였으며 창과 출입문은 모두 닫은 상태에서 계측하였다. 일사 차폐장치는 창호하부 바닥까지 내려 창호와 외벽 모두를 가린 상태에서 계측하였다(Fig. 5).
- 따라서 본 연구에서는 내측블라인드 설치실을 대상으로 하절기 창을 통해 실내로 유입되는 일사 열차폐 성능을 파악하기 위하여 온도 (실내기온, 표면온도, 흑구온도)와 장파복사량을 계측하였다. 일사차폐장치의 설치유무와 내측블라인드 종류를 변수로 하여 그에 따른 열차폐성능과 실내열환경 분포를 정량적으로 분석하였다. 동일한 환경조건하에서 내측 일사차폐장치의 유형별 열차폐 성능과 그 주변 열환경 특성을 계측하여 이들 일사차폐장치의 우수성을 확인하고자 하였다.
대상 데이터
- 6, 7). 단파복사관측 장치는 본 실험 측정 위치와 500m 가량 이격된 캠퍼스내에 위치한 곳에서 측정하였다. 계측항목은 기온, 표면온도, 흑구온도, 상대습도, 단파 복사, 장파복사, 적외선열화상관측이며 실험에 사용된 계측기의 제원과 위치는 Table 2와 Fig.
- 본 연구에서는 각 실의 크기, 향, 외피 등의 환경조건이 동일한 경북소재 대학의 기숙사사생실을 실험대상 공간으로 선정하였다(Fig. 1, Table 1). 해당건물은 RC조 평지붕 구조의 4층 건물이며 실험대상공간은 직달일사의 영향이 큰 서측에 면하여 있다.
- 해당건물은 RC조 평지붕 구조의 4층 건물이며 실험대상공간은 직달일사의 영향이 큰 서측에 면하여 있다. 실험 대상실은 4개의 실을 선정하였으며 지붕을 통한 일사수열의 영향을 배제하기 위하여 4층 건물의 중간층(3층)의 4개실을 측정대상공간으로 선정하였다. 각 실의 크기는 4.
- 실험은 2013년 7월 16일∼7월 21일까지 총 6일간 수행하였다.
- 1, Table 1). 해당건물은 RC조 평지붕 구조의 4층 건물이며 실험대상공간은 직달일사의 영향이 큰 서측에 면하여 있다. 실험 대상실은 4개의 실을 선정하였으며 지붕을 통한 일사수열의 영향을 배제하기 위하여 4층 건물의 중간층(3층)의 4개실을 측정대상공간으로 선정하였다.
성능/효과
- (1) 본 관측연구를 통해 일사차폐장치 종류에 따라 실내열환경과 일사차폐성능에 차이가 있음이 확인되었다.
- (2) 주간시간대의 실내기온, 각 시간대별 실내흑구온도, 적외선 열화상 표면온도, 단위면적당 실내로 유입되는 장파복사에너지는 블라인드 미설치실, 롤블라인드, 블라인드A, 블라인드B의 순으로 높게 나타났다. 이와 같이 동일한 환경에서 일사차폐장치 성능에 따른 실내열환경의 차이로 인해 냉방에너지 증감에도 영향을 미칠 것으로 판단된다.
- (3) 본 관측에서는 블라인드B, 블라인드A, 롤블라인드 순으로 일사차폐 성능이 우수한 것으로 확인되었다. 블라인드B가 열적으로 우수한 것으로 나타난 것은 알루미늄 재질 표면이 특수 코팅되어 단파에 의한 빛을 장파로 변환하지 않고 단파로 외부로 반사하는 성질이 강하기 때문인 것으로 해석되었다.
- 11은 창측의 일사차폐장치에서 실중앙으로 유입되는 장파복사량 시계열분포를 나타내었다. 13시부터 15시 시점에 블라인드 미설치실, 롤블라인드, 블라인드A, 블라인드B 순으로 장파복사량이 높게 나타났으며, 17시가 지나면서 롤블라인드, 블라인드 미설치실, 블라인드A, 블라인드B 순으로 장파복사량이 높게 나타났다.
- 9시가 지나면서 각 실별 흑구온도 차이는 크게 나타났으며 일사가 가장 높은 15시 시점이 지나면서 온도가 점점 낮아지는 것으로 나타났으며, 흑구온도는 복사의 영향이 반영되므로써 앞서 검토한 실내기온보다 실별 온도 차가 크게 형성됨을 확인할 수 있었다.
- Table 5는 시간대별 적외선열화상카메라에 의한 창과 블라인드의 표면온도를 촬영한 것이다. 각 시간대별 창과 블라인드의 표면온도는 블라인드 미설치실, 롤블라인드, 블라인드 A, 블라인드B 순으로 높게 나타났다
- 10은 각 실별 흑구온도 분포를 나타내었다. 각 시간대별 흑구온도는 블라인드 미설치실, 롤블라인드, 블라인드A, 블라인드B 순으로 높게 나타났다.
- 각 실별 09시 장파복사값을 그 실의 배경복사값으로 가정하여 15시 시점에서의 단위면적당실 중앙으로 유입되는 에너지를 산출해 보면 블라인드 미설치(25W/㎡), 롤블라인드(19W/㎡), 블라인드A(15W/㎡), 블라인드B(15W/㎡)로 나타났다. 블라인드 미설치실과 롤블라인드를 설치한 실의 장파복사에너지 차는 6W/㎡로 장파복사에너지가 24% 감소하는 것으로 나타났으며, 블라인드 미설치실과 블라인드A, B를 설치한 실의 장파복사에너지 차는 10W/㎡로 블라인드 설치에 따라 장파복사에너지가 40% 감소함을 확인할 수 있었다(Table 7, 8).
- 기온분포에서 나타나지 않았던 일사에 의한 복사열 흡수가 반영되어 각 실별 흑구온도는 실 중앙부 기온보다 다소 높게 나타났으며 각 실별 차이가 뚜렷하게 나타났다. 복사열의 영향은 장파복사 결과에서 보다 명확하게 확인할 수 있었다.
- 각 실별 09시 장파복사값을 그 실의 배경복사값으로 가정하여 15시 시점에서의 단위면적당실 중앙으로 유입되는 에너지를 산출해 보면 블라인드 미설치(25W/㎡), 롤블라인드(19W/㎡), 블라인드A(15W/㎡), 블라인드B(15W/㎡)로 나타났다. 블라인드 미설치실과 롤블라인드를 설치한 실의 장파복사에너지 차는 6W/㎡로 장파복사에너지가 24% 감소하는 것으로 나타났으며, 블라인드 미설치실과 블라인드A, B를 설치한 실의 장파복사에너지 차는 10W/㎡로 블라인드 설치에 따라 장파복사에너지가 40% 감소함을 확인할 수 있었다(Table 7, 8). 이는 일사차폐장치 종류에 따라 창호로부터 실내로 유입되는 단위면적당 복사에너지를 나타내며 물체의 표면온도와 복사율에 따른 장파복사 값이다.
- 4W)로 나타났다(Table 9). 블라인드 미설치실과 롤블라인드를 설치한 실의 전체장파복사에너지 차는 20.2W로 그값은 20W 전등 1개에 상당하는 에너지에 해당하며 블라인드 미설치실과 블라인드A, B를 설치한 실의 전체 장파복사에너지 차는 33.6W로 20W 전등 1.7개의 에너지에 해당하는 것으로 파악되었다.
- 9시가 지나면서 각 실별 기온이 점차 상승하였으며 일사의 영향이 가장 큰 15시 시점이 지나면서 기온이 낮아지는 것으로 나타났다. 시간대별 기온은 블라인드 미설치실과 롤블라인드, 블라인드A와 블라인드B가 비슷한 양상을 보였다.
- 이상의 결과를 통해 서측 일사의 영향을 많이 받는 오후시간대의 경우 장파복사에너지는 블라인드 미설치실, 롤블라인드, 블라인드A, 블라인드B의 순으로 높음을 확인할 수 있었다. 이는 일사차폐장치의 소재, 슬랫폭, 타공율, 타공홀 크기, 타공간격, 특징 등에 따른 일사차폐성능의 차이로 인한 것으로 판단된다.
- 5℃) 순으로 높게 나타났으며 일중 최고기온으로 관측되었다. 이상의 결과를 통해 주간시간대의 실내기온은 블라인드 미설치실, 롤블라인드, 블라인드A, 블라인드B의 순으로 높음을 확인할 수 있었다.
- 이는 일사차폐장치 종류에 따라 창호로부터 실내로 유입되는 단위면적당 복사에너지를 나타내며 물체의 표면온도와 복사율에 따른 장파복사 값이다. 일사의 영향이 큰 15시경부터 18시까지 블라인드 미설치실, 롤블라인드, 블라인드A, 블라인드B 순으로 단위면적당 복사에너지가 높은 것으로 나타났다.
- 장파복사량이 가장 높게 나타난 15시를 기준으로 봤을 때 블라인드를 설치하지 않은 실 (508W/㎡), 롤블라인드(506W/㎡), 블라인드 A(498W/㎡), 블라인드B(490W/㎡) 순으로 장 파복사량은 높게 나타났다(Table 6).
- 창호면적을 고려한 일사차폐장치별 전체장 파복사에너지는 15시 시점에 블라인드 미설치실(84.0W), 롤블라인드(63.8W), 블라인드A(50.4W), 블라인드B(50.4W)로 나타났다(Table 9). 블라인드 미설치실과 롤블라인드를 설치한 실의 전체장파복사에너지 차는 20.
후속연구
- (4) 일사차폐장치 종류에 따른 열차폐성능 비교분석 결과는 실내냉방부하 감소와 재실자의 쾌적성 향상에 기여할 것으로 판단된다.
- 동일한 환경조건하에서 내측 일사차폐장치의 유형별 열차폐 성능과 그 주변 열환경 특성을 계측하여 이들 일사차폐장치의 우수성을 확인하고자 하였다. 본 연구결과는 일사차폐장치 종류에 따른 일사차폐성능을 비교분석하여 실내냉방부하 감소와 재실자의 쾌적성 향상에 기여할 수 있는 자료로 활용될 것으로 기대된다.
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