[논문]수평 공기 채널과 수직 물 채널로 구성된 플라스틱 필름/종이 가습 소자의 성능

김내현

doi:10.3795/ksme-b.2016.40.1.055

수평 공기 채널과 수직 물 채널로 구성된 플라스틱 필름/종이 가습 소자의 성능
A Performance Analysis and Experiments on Plastic Film/Paper Humidifying Elements Consisting of Horizontal Air Channels and Vertical Water Channels 원문보기

大韓機械學會論文集. Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers. B. B, v.40 no.1 = no.364, 2016년, pp.55 - 63

초록
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본 연구에서는 기존 교차 적층 방식의 유리 섬유 재질 가습소자인 Glasdek의 성능을 능가할 수 있는 새로운 가습소재와 형상을 개발하였다. 개발된 가습소재는 셀룰로오스와 PET가 50%씩 배합된 재질이고 가습 면적을 증가시키기 위하여 절곡 깊이를 7 mm에서 5 mm로 감소시켰다. 이 경우 유발되는 과도한 차압손실을 줄이기 위하여 형상을 수평 채널 방식으로 변화시켰다. 동일 교차 적층 형상에서 셀룰로오스/PET 소자의 가습 효율은 유리섬유 소자의 효율보다 평균 26% 크다. 또한 동일 셀룰로오스/PET 재질에서는 평행 채널 소자의 가습 효율이 교차 적층 소자의 효율보다 평균 14% 크다. 압력손실의 경우는 동일 교차 적층 형상에서 유리섬유 소자의 압력손실이 셀룰로오스/PET 소자의 압력손실보다 2%에서 52% 크다. 또한 동일 셀룰로오스/PET 재질에서 평행 채널 소자의 압력손실이 교차 적층 소자의 압력손실보다 평균 14% 크다. 실험 데이터를 기존 상관식 또는 본 연구에서 개발된 해석 모델과 비교하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

New materials and shapes for a humidifying element were developed which outperformed the widely used crisscross glass wool Glasdek media design. The new material consists of 50% cellulose and 50% PET. The parallel channel configuration was devised to reduce excessive pressure loss caused by the reduced height (from 7.0 mm to 5.0 mm) of the crisscross configuration. For the same crisscross configuration, the humidification efficiency of the cellulose/PET element was 26% higher than that of the glass wool element. For the same cellulose/PET material, humidification efficiency of the parallel channel configuration was 14% higher than that of the crisscross configuration. As for the pressure drops, the cellulose/PET element was 2-52% higher than those of the glass wool element. For the same cellulose/PET material, the pressure drop of the parallel channel configuration was 14% higher than that of the crisscross configuration. Data were compared against the predictions from existing correlations and those by the proposed model.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 Glasdek의 성능을 능가할 수 있는 새로운 가습 소재와 형상을 개발하였다. 개발된 가습 소재는 셀룰로오스와 PET가 50%씩 배합된 재질이다.
본 연구에서는 기존 교차 적층 방식의 유리 섬유 재질 가습소자인 Glasdek의 성능을 능가할 수 있는 새로운 가습소재와 형상을 개발하였다. 개발된 가습소재는 셀룰로오스와 PET가 50%씩 배합된 재질이고 가습 면적을 증가시키기 위하여 절곡 깊이를 7 mm에서 5 mm로 감소시켰다.

가설 설정

산업의 발달과 산업구조의 변화로 현대인들이 대부분의 시간을 실내 거주 공간 및 사무실에서 보내고 있음을 고려할 때 쾌적한 실내공기환경을 제공하는 것은 매우 중요하다. 실내공기 환경을 결정하는 가정 주된 인자는 온도와 습도이다. 그 중 온도 제어에 대해서는 많은 연구가 이루어졌고 설비 또한 다양하게 개발되어 있는 반면 습도 제어는 상대적으로 취약한 편이다.

제안 방법

공기측 풍량은 흡입식 풍동 후방에 장착된 노즐을 사용하여 측정하였고(ASHRAE 규격41.2)(10) 시료의 압력손실은 정밀도 ±0.5 Pa의 차압 트랜스듀서로 측정하였다.
개발된 가습소재는 셀룰로오스와 PET가 50%씩 배합된 재질이고 가습 면적을 증가시키기 위하여 절곡 깊이를 7 mm에서 5 mm로 감소시켰다. 또한 이 경우 유발되는 과도한 차압손실을 줄이기 위하여 형상을 수평 채널 방식으로 변화시켰다. 주된 결론은 다음과 같다.
개발품에서는 가습 면적을 증가시키기 위하여 절곡 깊이를 감소시켰다. 또한, 이 경우 유발되는 과도한 차압손실을 줄이기 위하여 수평 채널 형상을 채택하였다.
물의 온도는 정밀도 ±0.1℃의 정밀 RTD(Pt-100 Ω 센서)로써 측정하였고, 유량은 정밀도 ±0.2% full scale의 질량유량계로 측정하였다.
실험은 시료 전방풍속을 1.0 m/s에서 3.0 m/s 사이에서 변화시키며 수행하였다. ASHRAE 규격 41.

대상 데이터

본 연구에서는 Glasdek의 성능을 능가할 수 있는 새로운 가습 소재와 형상을 개발하였다. 개발된 가습 소재는 셀룰로오스와 PET가 50%씩 배합된 재질이다. 개발품에서는 가습 면적을 증가시키기 위하여 절곡 깊이를 감소시켰다.
시료의 깊이는 Glasdek, 교차 적층 소자가 100 mm이고 평행 채널 소자의 경우는 100 mm, 200 mm, 300 mm이다. 모든 소자의 외각크기는 폭 320mm, 높이 180mm이다. Fig.
물 채널은 공기 채널에 물을 골고루 공급하여 주는 역할을 수행한다. 시료의 깊이는 Glasdek, 교차 적층 소자가 100 mm이고 평행 채널 소자의 경우는 100 mm, 200 mm, 300 mm이다. 모든 소자의 외각크기는 폭 320mm, 높이 180mm이다.
측정된 Glasdek 소재의 두께는 400 µm 이고 밀도는 553 kg/m3이고 개발품 소재의 두께는 180 µm , 밀도는 429 kg/m3이었다.

이론/모형

0 m/s 사이에서 변화시키며 수행하였다. ASHRAE 규격 41.5⁽¹¹⁾에 따라 실험오차 해석을 수행하였고 그 결과가 Table 2에 나타나있다. 마찰계수의 오차는 주로 차압계(±0.
시료 후방에는 배플이 설치되어 배출공기를 혼합시켜준다. 시료의 입출구 온습도는 ASHRAE 규격 41.1에 따라 측정하였다.⁽⁹⁾시료의 상부로 항온조로부터 일정온도와 유량의 물이 공급된다.

성능/효과

(1) 동일 교차 적층 형상에서 셀룰로오스/PET 소자의 가습 효율이 유리섬유 소자의 효율보다 평균 26% 크다. 이는 셀룰로오스/PET의 흡수도가 유리섬유보다 현저히 크기 때문이다.
(2) 동일 셀룰로오스/PET에서 평행 채널 소자의 가습 효율이 교차 적층 소자의 효율보다 평균 14% 크다. 이는 평행 채널 소자의 가습 면적이 교차 적층 소자의 면적보다 크기 때문이다.
(3) 동일 교차 적층 형상에서 유리섬유 소자의 압력손실이 셀룰로오스/PET 소자의 압력손실보다 2%에서 52% 크다. 이는 셀룰로오스/PET 소자에 비하여 유리 섬유 소자의 표면이 거칠기 때문이다.
(4) 동일 셀룰로오스/PET에서 평행 채널 소자의 압력손실이 교차 적층 소자의 압력손실보다 평균 14% 크다. 이는 평행 채널 소자의 수력 직경이 교차 적층 소자의 수력 직경보다 작기 때문이다.
(5) 유리 섬유 소자의 j_m / f 값은 셀룰로오스/PET 소자에 비하여 현저히 작다. 또한 평행 채널 형상은 교차 적층 형상에 비하여 j_m / f 값이 최대 18% 크다.
본 연구에서는 기존 교차 적층 방식의 유리 섬유 재질 가습소자인 Glasdek의 성능을 능가할 수 있는 새로운 가습소재와 형상을 개발하였다. 개발된 가습소재는 셀룰로오스와 PET가 50%씩 배합된 재질이고 가습 면적을 증가시키기 위하여 절곡 깊이를 7 mm에서 5 mm로 감소시켰다. 또한 이 경우 유발되는 과도한 차압손실을 줄이기 위하여 형상을 수평 채널 방식으로 변화시켰다.
1℃)에 기인하였다. 실험오차는 전방풍속이 증가할수록 감소하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	기화식 가습기의 장점과 단점은 무엇이 있는가?	일반적으로 공조기 내에 설치되는 가습장치는 기화식, 분무식, 스팀식으로 구별된다. 이 중 기화식 가습기는 부하에 대해 다소 느리게 반응하는 단점이 있으나 초기투자비 및 유지비가 저렴한 장점이 있다. 또한 오염물질을 제거하는 기능도 가져 클린룸과 같이 공기청정도가 필요한 건물에 많이 사용되고 있다.
	실내공기 환경을 결정하는 주된 인자는 무엇인가?	산업의 발달과 산업구조의 변화로 현대인들이 대부분의 시간을 실내 거주 공간 및 사무실에서 보내고 있음을 고려할 때 쾌적한 실내공기환경을 제공하는 것은 매우 중요하다. 실내공기 환경을 결정하는 가정주된 인자는 온도와 습도이다. 그 중 온도 제어에 대해서는 많은 연구가 이루어졌고 설비 또한 다양하게 개발되어 있는 반면 습도 제어는 상대적으로 취약한 편이다.
	습도 제어를 하지 못할 경우 어떠한 문제점이 있는가?	예를 들어, 겨울철의 경우 쾌적한 실내 온도 및 상대습도 조건은 17°C∼28°C, 40%∼70%인데 온도에 비하여 습도는 상대적으로 조절이 쉽지 않다. 만일 습도 조건을 만족시키지 못하여 건조한 상태가 되면 재실자가 호흡기 질환, 피부질환 등에 노출되게 된다. 이 외에도 습도는 전산실, 반도체, 제약설비 등 산업현장에서도 정밀하게 제어 되어야 할 인자 중의 하나이다.

참고문헌 (19)

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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