Earticle

This study and the recent rapid increase its usage by using a reflective insulation installation methods several experiments according to the insulation and the results derived by quantitative data were compared with each other. Through this, the correct reflective insulation in the building construction to reduce energy waste caused by unwanted reflections installing insulation to reduce wasted manpower and resources to provide the necessary data were As a result, thermal reflective insulation Debris on the efficacy appeared to be rapidly decreased. In addition, reflective insulation high temperature insulation that is heading in the direction of the reflecting surface showed a good efficacy. 1mm width and interior temperature changes rather than reflecting the installation of insulation foam with 50mm case wrote.

건축물의 에너지 소비에 가장 큰 비중을 차지하는 요인중의 하나는 건물 외피를 통한 열손실 또는 획득이다. 따라서 건축물의 에너지 절약을 위해서는 건축물의 적정 단열재 선정 및 설계가 우선적으로 고려되어야 한다. 건물에 사용되는 단열재에는 대부분 유기질과 무기질 종류의 충진형 단열재가 위주를 이루고 있으며, 최근 신축 건축물에 시공의 편의성으로 비교적 많이 사용되고 있는 단열재로 열반사 단열재를 꼽을 수 있다. 반사형 단열재는 일반적으로 복사열저항의 효과를 이용하기 위해 건물 해당부위에 중공층을 두고, 중공층 경계면의 한쪽 또는 양측에 방사율이 낮은 반사형 재료인 알루미늄 박판 소재등을 이용하여 설치된다. 이상의 반사형 단열재는 건물 설치 부위에 따라 벽체나 바닥, 지붕 등에 적용될 수 있다. 이때 건물의 실내외 조건에 따라 열류의 흐름이 실내에서 외기로 또는 외기에서 실내로 이동할 수 있으며, 열류의 흐름 방향이 수평이거나 수직(상향 또는 하향) 또는 경사방향 등 다양하게 나타날 수 있으며, 이외에도 해당면의 이격거리와 부위별 온도특성에 따라 열저항 특성이 크게 달라질 수 있다. 그러나, 아직까지 이상의 설계요소들에 대한 열저항 특성에 대한 분석은 충분히 이루어지지 않고 있는 실정이다. 이에 본 연구에서는 반사형 단열재가 설치된 건물 해당 부위의 열저항값에 미치는 주요 설계요소를 선정하고, 이들 요소가 열저항값에 영향 정도와 특성을 정량적으로 파악하며, 이를 통해 건물 에너지 절약을 위한 반사형 단열재의 적정 설계 및 시공이 이루어질 수 있도록 하고자 한다.

Thermal resistance of enclosed single air space installed with reflective insulation depends on the various design factors such as position of air space, direction of heat flow, air space thickness, combined emittance of two surfaces, mean temperature and temperature difference of air space. However, how much these factors have a effect on the thermal resistance and the characteristics of thermal resistance of enclose single air space are nor clearly understood yet. Therefore, this study referred to the ASHRAE 2013 chapter Table 3 and identified the thermal resistance of an enclosed air space installed with reflective insulation with these factors.

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.

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.

전세계가 1992년 6월 브라질의 리우환경회의에서 기후변화에 관한 UN기본협약(UNFCCC, United Nations Framework Convention on Climate Change)을 채택하였다. 우리나라에서도 온난화 방지와 더불어 건물의 화석 에너지 사용량을 감축시키기 위해 지속적으로 제도적 개선과 노력을 기울이고 있으며, 건물부분에서 건물 냉난방 에너지 절약과 함께 거주자의 열적 쾌적성 확보를 위해 단열재 설치 의무규정이 강화되고 있는 추세이다. 이에따라 우리나라에서 건물의 단열재는 표 1과 같이 건축물의 에너지 절약설계기준(2013.10)상에서 규정하고 있는 가∼라의 4가지 등급 단열재로만 그 사용이 한정되어 있다. 그러나, 실제 건설 현장에서는 이상의 규정 단열재외에 반사형 단열재에 대한 시공이 빈번히 이루어지고 있는 것이 현실이다. 반사형 단열재는 일반적으로 복사열저항의 효과를 이용하기 때문에 건물 해당부위에 중공층과 함께 설치되어야 그 효과를 기대할 수 있으며, 건물 부위나 중공층 열류 흐름방향 등 다양한 설치 조건에 따라 그 성능이 크게 달라질 수 있을 것으로 예상되지만, 아직까지 국내 관련 연구는 초기단계라 볼 수 있다.(김여진, 최정민, 김진관, 권영철, 이무진) 국외의 경우에는 Robinson과 Powell의 반사형 중공층의 열저항값 실험 데이터 값이나, ISO, ASHRAE의 기준에서 중공층 조건에 따른 열저항값들이 제시되어 활용되고 있으나, 해당 조건에만 적용되는 한계를 나타내고 있다. 이에 본 연구에서는 반사형 단열재가 설치된 건물 단일 중공층의 단열저항값을 산정하는 이론에 대해 고찰하고 이를 토대로 단일 중공층 열저항값에 미치는 관련 변수들의 도출과 그 영향을 검토하는 프로그램 함수를 개발하고자 하며, 이를 이용하여 건물 에너지 절약을 위한 반사형 단열재의 적정 설계 및 시공이 이루어질 수 있도록 하고자 한다.

Reflective insulations consist of one or more low emittance surfaces attached to a supporting material such as foam or plastic film. However, the major part of the thermal resistance obtained using a reflective insulation is derived from reflective air spaces. Therefore, this study reviews the basis and theories for the evaluation of the thermal resistance(R-values) of an enclosed air space with reflective insulation and develops the program function of R-value calculation for enclosed single reflective air spaces with Visual Basic. Finally validations are made with ASHRAE table and program function calculated values.

The use of reflective-type insulation is increased gradually to save building energy in Korea. However, there is no tool or program for calculating K-Value of building envelope with this kind of insulation. For this reason, expensive and time-consuming experiment must be performed before the construction to verify K-Value of building component installed with reflective-insulation. Therefore, this study is to expand published thermal resistance calculation function of single reflective air space into K-Value calculation program of building envelope installed with reflective air space. The major results are summarized as follows. First, K-Value calculation program for building envelope installed with single reflective air space is developed. Second, It is confirmed that K-Value of roof model is decreased from 0.176W/㎡·K to 0.165W/㎡·K (6.3% reduction) and K-Value of wall model is decreased from 0.245W/㎡·K to 0.228W/㎡·K (6.9% reduction) by adopting with reflective air space. Third, the major design variables of reflective-insulation such as air space distance, effective emissivity and indoor/outdoor temperature conditions, affecting the K-Value of building envelope are identified.

To minimize the energy consumption of buildings and setting standards for insulation of reinforced insulation for technology research and development, primarily to meet the Green Building Promotion promotion strategy can be called. Occupants of thermal comfort by reducing the width of the fluctuation of the room temperature according to the outside temperature changes while improving insulation in the construction of the envelope heat gain / loss through reduced heating and cooling energy costs and initial equipment cost reduction by reducing the role.

Although fibrous insulations are generally used with resistive insulation type, metallic insulation is proper matter to satisfy low head-loss and equipment life when considering the specific condition, especially for Nuclear power plant. Common insulation is resistance insulation with a low thermal conductivity. but RMI is made of sheet plate with low emissivity and closed air space. Thermal radiation is blocked by stainless steel with low emissivity. Thermal conductivity and thermal convection are blocked by closed air space. This study shows the changes and effects of the heat loss according to shape and method of stacking sheet plates inserted into the insulation and analyzed the most optimized way for thermal insulation performance. The result shows that using sheet plate structure through raised and protruding shape processing was the appropriate model to optimize thermal performance. Additionally, insulating performance of RMI improved by placing the sheet plate in a high temperature region intensively.

The goal of this paper is to investigate structural integrity factors of RMI(reflective metal insulation) to confirm the design requirements in nuclear power plant. Currently, a glass wool insulation is using now, but it will gradually be replaced with the reflective metal insulation maded by stainless steel plates. The main function of an insulation is to minimize a heat loss of vessel and pipes in RCS(reactor coolant system). It has to maintain structural a integrity in nuclear power plant life duration. In this study, the structural integrity analysis was carried out both multi-plate and outer shell plate by using a static analysis and experimental test. First, inner multi-plate has a self support structure for being air space. Because the effect of total static weight in multi-layer plate is low, a plate collapse possibility is not high. Considering optimum thin plate pressing process, it has to pre-check the basic physical properties. Second, the outer segment thickness and stiffener shape are verified by the numerical static analysis, and sample test for both type of panel and cylindrical pipe model.

The actual situation is that there are many problems due to heat loss from buildings using reflective insulators so studies for this are urgent. Therefore, the study is aimed at analyzing a resistive insulator and a reflective insulator comparatively and providing basic data to develop a reflective insulator with excellent efficacy and experiments were conducted through specimens and the following results were obtained. When external temperature of a specimen is low and internal temperature of a specimen is high, the efficacy of styrofoam was better than a reflective insulator. This phenomenon can be said that it shows a phenomenon once again that if there are other substances on reflective materials, insulation efficacy of a reflective insulator drops. However, it was found that when external temperature of a specimen was higher than internal temperature, a reflective insulator using honeycomb had the best insulation efficacy and the insulation efficacy dropped in the order of styrofoam, a reflective insulator with punctured honeycomb and the existing reflective insulator. When gathering up the experiment results, it is judged that measures are required to be planned since it was found that with the construction methods using reflective insulators that are currently used in a construction site, insulation efficacy was not constant and different according to seasons (summer, winter)