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태양열 온풍기의 열전달 표면 인공조도 구조

전문가 제언: ○ 태양열 온풍기는 열매체로서 물이 아닌 공기를 사용한다. 비록 보조난방기구로 사용되고 있지만 그 구조가 매우 단순하고 유지보수가 거의 필요하지 않기 때문에 태양열 에너지를 효율적으로 이용할 수 있는 유력한 방안 중의 하나가 되고 있다.

○ 태양열 온풍기는 지붕이나 벽면에 설치하는 집열판과 집열판이 모은 태양열을 집열판 뒷면에 접촉된 공기 순환통로의 공기유체와 열 교환시키고 더워진 공기를 순환통로의 배출구에서 끌어내 사용하는 구조이다. 태양열 온풍기에는 순환통로의 공기 유체를 소형 팬으로 강제 순환시키는 능동형과 강제 순환 없이 자연대류를 이용하는 수동형이 있다.

○ 태양열 온풍기의 효율은 집열판과 공기유체 사이의 열전달 특성에 달려 있는데 열전달 율이 높지 않기 때문에 효율도 그리 높지 않다. 따라서 열전달 표면에 난류를 일으켜 열전달 특성을 높이기 위해 인공조도(人工粗度, artificial roughness)를 사용하고 있다. 인공조도 연구는 조도의 형태, 높이, 크기, 배열 등의 구조에 대한 연구가 핵심이며 열전달 및 마찰특성을 개선하는 측면에서 연구되고 있다.

○ 이 자료는 태양열 온풍기의 열전달 표면을 구성하는 인공조도의 구조에 대한 지금까지의 연구결과들을 고찰하고 있으며, 열전달과 마찰특성을 개선하기 위해 개발된 인공조도의 열전달 특성을 분석할 수 있는 여러 가지 식들에 대해서도 검토하고 있다. 또한 인공조도로 인해 마찰 특성이 약간 나빠지는 점을 제외하면 대부분의 경우에 인공조도는 열전달 특성을 크게 개선한다는 결론을 내리고 있다.

○ 태양열 온풍기는 태양열 온수기나 태양광발전 등에 비해 이용이 많지 않다. 그러나 구조가 극히 단순하고 태양열 집열판만 있으면 일반 가정집에서도 간단한 설계로서 활용할 수 있다는 점에서, 앞으로 태양에너지 이용에 대한 국민의 관심도가 높아지면 쉽게 보급될 수도 있을 것이다. 본 자료는 태양열 온풍기의 효율을 높일 수 있는 지금까지의 연구결과를 고찰하고 있다는 점에서 관련 분야뿐만 아니라 일반 국민에게도 유용한 정보를 제공하는 자료라고 사료된다.

저자: Varun; Saini, RP; Singal, SK; AF Varun; Saini, R. P.; Singal, S. K.
자료유형: 학술정보