초록
본 연구에서는 콘 칼로리미터의 발열량 산출 값에 대한 신뢰성 평가를 위한 기초 연구로 산소소모지수법의 주요 인자인 질량유량에 관한 측정 불확도 관계식을 분석하였다. 본 연구에서 사용한 콘 칼로리미터의 덕트는 길이가 5 m이고 직경이 0.2 m로 내부가 완전히 빈 공간인 경우와 기공의 직경이 3 mm인 격자망 그리고 기공의 직경 10 mm와 기공률 0.76인 허니컴 형상의 덕트를 각각 제작하였다. 덕트 내부로 유입되는 질량유량을 산출하기 위해서 양방향 차압계와 온도센서를 유동의 수직방향으로 균일한 위치에 4개씩 설치하였으며, 레이놀즈 수 증가에 따른 속도구배와 유동의 섭동을 측정하였다. 그 결과 흡입용량이 증가할수록 난류강도에 비례하여 세 가지 형상 모두 속도구배가 증가하였으며, 95% 신뢰수준에서 질량유량에 대한 확장 불확도의 편차는 완전히 빈 공간, 격자망(dp = 3 mm) 그리고 허니컴(dp = 10 mm, 𝜖 = 0.76) 순으로 낮게 나타났다. 주목할 만한 점으로는 송풍기의 흡입용량이 가장 높은 조건일 때 격자망(dp = 3 mm)이 허니컴(dp = 10 mm, 𝜖 = 0.76) 형상에 비해서 흡입용량의 저항성은 높은데 비해서 질량유량의 확장불확도는 오히려 증가하였으며, 본 연구의 결과는 콘 칼로리미터의 덕트 내부 유동 안정성 향상을 위한 설계 자료의 활용이 가능할 것으로 판단된다.
In this study, the mass flow rate of the heat release rate equation, which is the major factor of the oxygen consumption method, was analyzed for the fundamental investigation of the cone-calorimeter (5 m length and 0.3 m diameter). The shapes of a completely empty inside, 3 mm pore diameter mesh and pore diameter 10 mm honeycomb with 0.76 porosity were constructed using the cone-calorimeter. To calculate the mass flow rate, four bi-directional probes and thermocouples were installed in a uniform position in the vertical direction of flow. The velocity gradient and flow perturbation were measured from the increase in Reynolds number. As the flow capacity increased, the speed gradient increased in all three shapes relative to the turbulence intensity. In addition, the deviation of extended uncertainty to the mass flow was completely low in the order of empty space, mesh (dp = 3 mm) and honeycomb (dp = 10 mm and 𝜖 = 0.76) at the 95% confidence level. The results can be used in designs to improve the flow stability of the cone calorimeter.