太阳光韩语

Development of Emergency Shelter(ES) using the Solar Energy-Latent Heat Storage System for the Space Heating
송
헌*
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大韓建築學會論文集 計劃系 제27권 제12호(통권278호) 2011년 12월 45
송 헌
유럽과 아프리카에서도 지난 20년간 심각한 자연 재해 가 일어났으며, 각국 정부와 구호기구에서 재해 대책을 위해 많은 노력을 기울였으나 문제 해결을 위한 특별한 대책을 제시하지 못하고, 임시 텐트를 제공하는 미봉책이 있을 뿐이었다. 한편 이에 관한 전문가와 학자들은 자연 재해 대책을 위한 임시주거에 관한 다각적인 연구를 수행하고 있다. UNRWA(United Nations Relief and Works Agency) 를 대표해서 Ajam(1)은 덥고 건조한 기후에서 열적으로 편안하고 비용도 저렴한 임시주거에 관한 연구를 수행하 였고, Manfield(2)는 비용, 무게, 체적, 운송 시간, 열적 편 안함, 건설 자원 등의 기준을 제시하고 있다. Crawford(8)등은 임시주거 내부 평균 온도, 내부 평균 상대 습도, 내부 공기 온도 층화, 가열 등에 관한 조건을 감안한 실험을 수행하였으며, 내부 온도는 15℃ 내외로 규정하고, 상대 습도는 40%∼70%, 환기는 11.8 회／hr로 규정하고 있다. 이와 같은 어려운 상황에서 본 연구에서는 열 환경 안 정을 위하여 태양에너지를 잠열축열 시스템에 저장 이용 하여 자연에너지를 최대로 이용하는 임시주거를 개발하 고, 이에 관한 겨울철 기후 조건에서 일어나는 자연에너 지 난방 측면에서 열 흐름을 가시화하고 실험적으로 열 특성을 규명함으로서 재해 임시 주거 난방 시스템을 개 발하려 하였다. 2. 연구의 방법 및 절차 최근 20년 동안 국내외적으로 빈번히 발생하는 자연 재해에 의한 이재민의 겨울철 임시 주거 문제를 자연에 너지 이용으로 해결 할 수 있는 방안을 제시하려 하였으 며, 구체적인 방법으로 그림 2와 같이 투명 0.1mm 폴리 에틸렌 필름을 이용하여 반원형 지붕으로 된 임시 주거 공간을 구성하고, 그 내부에 태양복사 에너지를 저장하여 겨울철 난방에너지로 이용하기 위한 태양열-잠열축열 시 스템을 설치하였다.
그림 2. 태양열-잠열축열 시스템을 장착한 재해 임시주거 공간 구성
설치하여 비교 실험을 할 수 있도록 하였고, 실험을 위한 항목과 기기 및 측정 방법을 표 3과 같이 구성하여 실험 결과를 분석 정리 하였다. 2.1 태양열-잠열축열 시스템을 장착한 임시주거 공간 구성 그림 1에서 보는 바와 같이 태양 에너지 이용 시스템 은 집열부, 열에너지 저장부, 이용부와 보조 열원으로 구 성되는 것이 일반적이다. 그림 1에 제시하고 있는 태양열 이용 시스템 구도를 실제로 적용하여 실용화하기 위하여 태양열을 잠열축열 재에 저장할 수 있도록 임시 주거 공간을 그림 2와 같이 구성하였다. 그림 2에서 보는 바와 같이 단면은 반원형으 로 하여 정남향으로 설치하였으며, 크기는 넓이×길이＝ 5m×7m＝35㎡로 하였으며, 덮개는 투명 PVC 필름 (0.1mm)을 2중으로 피복하여 태양열 투과율은 높이고 이 중 피복 사이 공기층에 의한 단열 효과를 갖도록 하였다. 주간에는 단열 커튼을 측면에 롤 형태로 말아 두었다 가 야간에는 지붕 전체를 덮어 난방 열 손실을 최소화 하고, 주간에도 실온이 적정 온도 이상일 경우에는 이 커 튼을 태양 복사 에너지를 막는 차광 역할을 하는 데 이 용한다. 잠열축열 장치는 북쪽 측면에 설치하여 태양열 축열이 잘 되도록 함과 동시에 북쪽면 열손실을 막아내 는 역할을 하도록 하였다. 상세한 구조와 재료는 표 1과 같고, 사용한 상변화 잠열재의 열특성은 표 2 와 같다. 환기(Ventilation)는 가능한 출입문을 열어 자연 환기를 하도록 하며, 경우에 따라서는 팬 유니트(fan unit)를 이 용하여 강제 환기를 가능하게 하였다. 상변화 물질(PCM) 이 액상에서 고상으로 변할 때는 일정한 온도를 유지하 면서 많은 열을 방출하고, 고상에서 액상으로 변할 때는 많은 열을 흡수하는데 이와 같은 열적 현상 때문에 PCM 을 축열재로 이용한다.
* 21BMFA 자연에너지개발(건축환경디자인), 디자인학 박사
은 것으로 보고되고 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ다. 2002년 8월 태풍 RUSA에 의하여 22,942채의 주택이 파손되었고, 이재민이 22,553세대, 72,660명이었으며, 2003 년 9월 태풍 "매미"에 의한 피해는 주택 6,144채 파괴, 2,709명의 이재민 발생하였다. 이와 같은 자연 재해 때마다 임시 주거 대책이 제대로 마련되지 못한 상태에서 혹한 혹서에 취약한 컨테이너 혹은 텐트를 제공하고 있는 실정이다. 해외의 경우, 500만명의 이재민이 발생한 동남아 지진 해일과 2004년 10월 일본 니가타 현 지진을 계기로 그 동안 개발한 모듈러 공법(건설 신기술 435호)과 스틸 하 우스 공법(건설 신기술 258호)을 재난 재해 구호용 주거 시스템으로 제안하기 시작하고 있으나 실용화 접근에는 상당한 거리가 존재하고 있는 실정이다.
그림 1. 재해임시주거의 태양에너지 이용 시스템
이와 같이 구성된 태양열-잠열축열 시스템의 실용화 가능성을 실험적으로 분석하기 위하여 그림 4와 같이 축 열 시스템이 있는 경우와 없는 경우의 임시주거 공간을
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大韓建築學會論文集 計劃系 제27권 제12호(통권278호) 2011년 12월
In recent 20 years, a great number of natural disasters have occurred in the world, but the emergency shelters(ES) for the displaced people who have lost their houses due to the natural disasters are expanding in a disorganized way, and so the shelters are in unstable conditions of the low thermal comfort level. To mitigate this situation, in this study the living space of the emergency shelter was constructed using the transparent polyethylene film as the material of semicircle type roof cover, and the solar energy-latent heat storage system for the heating instrument in the winter season was installed inside the living space, and the thermal performance of the heating system was tested. The results could be summarized as follows; 1. On a sunny day, the heating effect of the solar energy-latent heat storage system was little available at the ambient temperature of 5∼10℃, whereas at that of -5∼5℃ the heating effect of the system was available. 2. At the solar radiation of 680∼700W/m2, the temperature of the storage of the material PCM in the latent heat storage system increased to 44℃, the inside air temperature of the shelter was 37℃, and the difference between the temperature of PCM and the inside air temperature of the shelter was 7℃. 3. On a cloudy day, the solar radiation was 50∼220W/m2, one third of that on a sunny day, whereas the temperature of PCM increased to 20℃ higher than 13∼15℃ of the phase change temperature of PCM. 키워드 : 재해임시주거, 열 쾌적성, 태양에너지-잠열축열, 상변화 물질 Keywords : Emergency Shelter, Thermal Comfort, Solar Energy-latent Storage, Phase Change Material (PCM)
태양열-잠열축열 시스템을 공간 난방으로 이용한 재해 임시 주거 개발