• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.13-18
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• 2016

실내의 습도제어를 위하여 가습기가 필요하다. 이 중 기화식 가습기는 구조가 간단하고 에너지 소모가 적은 장점이 있다. 하지만 가습기의 핵심 부품인 소자는 일본 제품이 사용되고 있다. 본 연구에서는 일본 제품을 대체할 셀룰로오스와 PET 복합체로 만들어진 가습소자를 개발하고 일본 제품의 성능과 비교하였다. 시험은 소자를 항온항습실 내에 설치된 흡입식 풍동 입구에 설치하고 가습량과 압력손실을 측정하였다. 개발품의 가습 효율이 일본 제품에 비하여 2%~4% 우수하고 압력 손실도 일본 제품에 비하여 23%~32% 적게 나타났다. 또한 동일 압력손실에서 가습 성능을 의미하는 $j_m/f$의 값도 개발품에서 5%에서 28% 크게 나타났다. 한편 개발품의 물 흡수도는 일본 제품에 비하여 작게 나타났는데 향후 이 부분에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권2호
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• pp.732-740
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• 2019

가습 소자를 이용한 증발식 가습은 건물이나 데이터 센터의 공조에 널리 사용되고 있다. 가습 소자의 성능은 가습 효율로 나타내는데 이 효율은 공기의 온습도나 물 온도에 무관하게 사용되고 있다. 본 연구에서는 데이터 센터와 건물 공조의 두 공기 조건에 대하여 셀룰로오스/PET, Glasdek의 두 소자를 사용하여 전벙 풍속과 물 온도를 변화시키며 일련의 실험을 수행하였다. 실험 결과 측정된 가습 효율은 공기 조건과 물 온도에 따라 다르게 나타났다. 심지어 건물 조건에서는 소자의 입구부에서 감습이 나타나기도 하였는데 그 이유는 공급수 온도가 입구 공기의 노점온도보다 낮았기 때문이었다. 건물 조건에서는 공급수 온도와 공기의 노점 온도 차이가 증가할수록 가습 효율은 감소하였다. 이로부터 가습 효율 모델을 적절히 세우려면 길이 방향으로 수분 전달량이 변화하는 입구 영역에 대한 해석이 중요하다고 판단된다. 셀룰로오스/PET 소자에 대하여 성능 해석을 수행한 결과 Sherwood 수는 적절히 예측하였으나 마찰 손실은 과대 예측하였다. 이는 해석시 채널 형상을 단순한 삼각형으로 가정하고 소자 표면에 형성된 액막의 영향을 무시한 때문으로 판단된다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제19권11호
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• pp.326-331
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• 2018

최근 들어 건물이나 데이터 센터의 공조에 기화식 가습기가 널리 사용된다. 일반적으로 가습 효율은 외기 조건에 관계없이 동일하게 적용된다. 하지만 이 부분에 대해서는 확인이 필요하다. 본 연구에서는 일반 건물과 데이터 센터의 설계 온습도 조건에서 일련의 실험을 수행하고 상기 가정이 적절한지를 판단하였다. 실험에 사용된 소자는 cellulose/PET 재질로 깊이 100mm, 200 mm, 300 mm 세 종류이고 전방 풍속 1.0 m/s에서 4.5 m/s 사이에서 수행되었다. 실험 결과 가습 효율은 외기 조건에 따라 차이가 났다. 데이터 센터 ($25^{\circ}C$ DBT, $15^{\circ}C$ WBT) 조건에서 건물 공조 ($35^{\circ}C$ DBT, $21^{\circ}C$ WBT) 조건보다 크게 나타났는데 그 이유는 입구 영역에서 수분 전달 성능의 차이 때문이다. 심지어 건물 공조 조건에서는 입구 영역에서 제습이 일어났다. 또한 공급수 온도가 외기 공기의 습구온도에 근접할수록 가습 효율이 증가함을 확인하였다. 따라서 가습소자의 성능을 적절히 예측하기 위해서는 입구 영역에 대한 해석 모델이 포함되어야 한다. 한편 소자의 두께가 100 mm에서 200 mm로 되면 가습효율이 29% 증가하고 300 mm가 되면 42% 증가한다. 하지만 압력 손실도 47%, 86% 증가한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.1658-1663
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• 2015

실내의 습도제어를 위하여 공조기 내에는 가습소자가 설치된다. 지금까지 대부분의 가습소자는 유리섬유로 만들어진 외제품이 널리 사용되어 왔다. 본 연구에서는 이 외제품을 대체할 셀룰로오스와 PET 복합체로 만들어진 가습소자를 개발하고 유리섬유로 만들어진 Glasdek 소자의 성능과 비교하였다. 시험은 소자를 항온항습실 내에 설치된 흡입식 풍동입구에 설치하고 물질전달량과 압력손실을 측정하였다. 실험결과를 $j_m$과 f인자로 나타내었을 때, 개발품의 $j_m$값이 33%~39%크고, f인자는 개발품이 0%~51% 작게 나타났다. Glasdek에 비하여 개발품의 $j_m$값이 큰 이유는 흡수도가 월등히(50% 가량) 크기 때문이고 f인자가 작은 이유는 소자 표면이 확연히 매끄럽기 때문이다. 한편, 동일 소비동력 대비 물질전달을 나타내는 $j_m/f^{1/3}$ 의 경우, 개발품이 약 36~63% 크게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권1호
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• pp.55-63
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• 2016

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.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권3호
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• pp.7-13
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• 2017

산업의 발달과 산업구조의 변화로 현대인들이 대부분의 시간을 실내 거주 공간 및 사무실에서 보내고 있음을 고려할 때 쾌적한 실내 공기 환경을 제공하는 것은 매우 중요하다. 실내의 습도제어를 위하여 가습기가 사용된다. 이 중 기화식 가습기는 구조가 간단하고 에너지 소모가 적은 장점이 있다. 가정용 기화식 가습에는 고정식과 로터식의 두 방식이 있다. 본 연구에서는 로터식 가습 소자에 대하여 회전수, 침수 깊이 등의 최적화를 수행하였다. 실험 범위는 유동 면적비 57 ~ 90%, 회전수 0.2 ~ 2.0 rpm, 전방 풍속 0.5 ~ 2.5 m/s이다. 가습량이 최대가 되는 유동 면적비는 70%로 나타났다. 한편 로터의 회전수가 가습량에 미치는 영향은 무시할 만하였다. 하지만 압력손실은 회전수에 따라 증가하였다. 또한 풍속이 증가할수록 가습량과 압력손실은 증가하였다. 본 소자의 경우 시간당 가습량은 0.08 ~ 0.31 kg/hr이다. 또한 실험 결과를 이론 모델의 예측치와 비교하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권5호
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• pp.3051-3059
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• 2015

본 연구에서는 가습소자 개발을 목적으로 절곡형상이 전열판의 성능에 미치는 영향을 수치해석적으로 검토하였다. 수치해석은 절곡각을 변화시키며 ($0^{\circ}/0^{\circ}$에서 $60^{\circ}/60^{\circ}$사이의 등각도와 $15^{\circ}/0^{\circ}$에서 $15^{\circ}/60^{\circ}$사이의 엇각도) 수행되었다. 해석 결과 j와 f 인자 모두 절곡각이 증가할수록 증가하였다. 특히 f 인자는 절곡각이 큰 영역에서 급격히 증가하였다. 엇각도 전열판의 j, f 인자와 두 각을 평균내어 구한 등각도 전열판의 j, f 인자는 거의 같은 값을 나타내었다. 한편 동일 소비동력 대비 열전달량을 나타내는 $j/f^{1/3}$의 경우 $15^{\circ}/15^{\circ}$에서 가장 크게 나타났다. 기존 상관식은 본 수치해석 결과를 과대 또는 과소예측하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제41권9호
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• pp.579-586
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• 2017

본 연구에서는 절곡 방식의 일제 레이온/PE(90:10) 가정용 가습 소자를 대체할 수 있는 새로운 가습 원단과 형상에 대해 검토하였다. 레이온/PET(50:50), 크라프트/PET (40:60), 크라프트/PET/활성탄, 세 종류 원단으로 시료를 만들고 가습 성능 실험을 수행하였다. 가습 효율은 일본 제품을 100%로 볼 때 레이온/PET 소자는 대략 59%, 크라프트/PET 소자는 62%, 크라프트/PET/활성탄 소자는 84%로 나타났다. 이는 소자에 흡습성을 부여하는 레이온 또는 크라프트 섬유의 양이 일본 소자에 비하여 작기 때문이다. 한편 활성탄이 코팅된 경우는 가습 성능이 현저히 향상되었다. 반면 압력 손실은 일본 제품에 비해 개발품에서 현저히 작게 나타났다. 동일 소비 동력에서의 가습 성능을 의미하는 $j_m/f^{1/3}$의 값은 크라프트/PET/활성탄 소자에서 일본 소자보다 60%에서 82% 크게 나타났다. 실험 데이터를 이론 모델의 예측치와 비교하였다.