반사형 단열재가 설치된 단일 중공층 열저항 계산값의 정밀도 향상에 관한 연구 (A Study on the Precision Enhancement of Theoretically Calculated R-values of Enclosed Air Space installed with Reflective Insulation)

서지정보

· 발행기관 : 대한건축학회지회연합회
· 수록지 정보 : 대한건축학회연합논문집 / 17권 / 2호 / 153 ~ 160페이지
· 저자명 : 최정민

초록

건물의 에너지 절약을 위해 단열재가 사용된다. 단열재는 일반적으로 충진형 단열재(mass insulation)와 반사형 단열재(reflective insulation)로 대별할 수 있다. 반사형 단열재는 낮은 방사율(emissivity) 표면을 가지는 성질을 이용하여 복사열에 대한 저항 효과를 제공하기 때문에 건물 지붕이나 벽체 등에 사용하여 복사열 차단을 주목적으로 하여 설치하는 단열재이다. 그러나, 충진형 단열재와는 달리 반사형 단열재는 재료 자체만의 열저항값을 갖기 보다는 반사형 단열재의 특성과 함께 중공층의 다양한 조건이 고려된 열저항값(R-Value)을 가지기 때문에 반사형 단열재 자체의 방사율과 함께 열류 흐름이나 반사형 단열재 시스템의 중공층내 온도차, 평균온도 등 주요 인자들에 따라 열저항값이 수시로 변하는 특성을 지닌다. 따라서, 반사형 단열재의 열저항값 산정을 위해 많은 연구가 진행되고 다양한 실험과 함께 산정 식이 제안되었다. 이가운데, 대표적인 연구로는 1983년에 Yarbrough의 Oak Ridge National Laboratory에서의 연구로 기존의 Robinson and Powell의 309개의 실험데이터와 중공층 이격거리, 중공층 온도차, 중공층 평균온도 변수 등에 Method of Least Squares 법을 적용하여 해석적으로 중공층 열저항을 산출하는 방법(이하 Method 1)을 발표하였다. 또한 1991년에는 Desjarlais와 Yarbrough는 반사형 단열재와 관련한 열저항 실험을 추가로 실시하고, Nusselt number를 이용한 무차원 관계식을 이용하여 열저항값을 산정하는 방법(이하 Method 2)을 제시한 바 있다.
국내의 관련 연구에서는 최정민 등은 Method 2를 적용한 반사형 표면을 가지는 단일 중공층의 열저항값을 산정하는 프로그램 함수를 개발하고, 이를 2013 ASHARE의 Table을 이용하여 x축에는 ASHRAE table값을, y축에는 개발된 프로그램 함수에서 도출된 값들을 1차 직선의 회귀 방정식으로 검증을 실시한 결과, 회귀식 , 결정계수인 값 0.9648로 예측할 수 있는 산정 방법을 제안한 바 있으나, 열저항값을 구간별로 살펴보면 열저항값 1.0㎡K/W 이상인 범위에서는 거의 직선의 형태를 보이는데 비해, 열저항값 1.0㎡K/W 이하의 범위에서는 ASHRAE Table값과 개발된 프로그램 함수의 결과값 사이에서 차이가 발생하여 이에 대한 추가적인 보완이 필요하다고 지적한 바 있다.
이에 본 연구에선 반사형 단열재가 설치된 건물 단일 중공층의 단열저항값을 보다 정확도 높게 계산할 수 있도록 하기 위해 두가지 산정 방법(Method 1과 2)을 적용한 결과값들과 2013 ASHRAE Table값과 비교하여 각 이론 방법에 대한 타당성 검증을 실시하고, 이를 통해 건물 단일 중공층의 단열저항값을 보다 정밀도 높게 산정할 수 방법(이하, Method 3)을 제안하는데 목적을 두고 진행되었다.

영어초록

The reflective insulations provide a thermal barrier by reflecting radiant energy by having low emittance surfaces. Unlike mass insulation, the reflective insulations have a system R-value rather than a material R-value.
Therefore, this study will review the two methods(namely, Method 1 and Method 2) for theoretically calculated thermal R resistance values of an enclosed air space with reflective insulation. Validations are made with 2013 ASHRAE table R-values.
Next, the strengths and weaknesses of the two methods are reviewed and the 1’st order regression equation with (residue) are compared with change of variables such as position of air space with heat flow direction, air space thickness and effective emittance, etc.. Finally, at the end of this study another R-value calculating method(namely, Method 3) is proposed with high accuracy enhancement.

참고자료

· 없음