• 한국조경학회지
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• 제43권5호
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• pp.65-73
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• 2015

조경용 차양막의 명도가 하절기 옥외공간에서 인간이 느끼는 온열쾌적성에 어떤 영향을 미치는 지를 객관적으로 검증하기 위하여 흑색과 백색 차양막으로 2.5m의 피라미드형 시험구를 조성하여 그 하부 공간의 평균복사온도 변화 특성을 비교 분석하였다. 그리고 현실적인 적용가능성을 검토하기 위하여 95% 일사차단율의 농업용 통기성 흑색 차양망 하부와 비교 검토하였다. 지면으로부터 1.1m, 1.7m, 2.4m 지점에서 계측된 평균복사온도를 비교한 결과, 차양이 없는 대조구의 평균복사온도가 $41.8^{\circ}C$일 때, 막면과 인접한 지상 2.4m 지점의 평균복사온도는 흑색 및 백색막과 통기성 흑색망에서 각각 $49.1^{\circ}C$, $41.6^{\circ}C$, $36.8^{\circ}C$로 분석되어, 흑색막 아래의 값이 현저히 높은 것으로 나타났다. 그러나, 실제 사람이 체감하는 범위인 지상 1.7m 지점의 평균값은 $37^{\circ}C$, $38^{\circ}C$, $33^{\circ}C$로 분석되어 재료의 명도에 의한 차이는 크지 않은 것으로 나타났는데, 이 높이 이하의 위치에서는 흑색막보다 백색막 아래의 평균복사온도 값이 미세하게나마 높은 것으로 나타났다. 통기성 흑색망의 경우 모든 높이에서 가장 낮은 평균복사온도를 보여서 하절기 열환경 개선측면에서 가장 효과적인 것으로 나타났다. 시험에 사용된 차양막 소재의 일사 반사 및 흡수 특성을 분석한 결과, 동일 소재라도 색상의 밝기에 따라서 일사의 반사율과 흡수율, 투과율에서 차이가 발생됨이 확인되었다. 흑색막의 경우, 일사 반사율은 낮고, 흡수율은 높아 막 자체의 온도가 현저히 높아지는 것으로 나타난 반면, 일사 투과율은 상대적으로 낮은 것으로 평가되었다. 백색막의 경우, 일사반사율은 높은 반면, 일사 흡수율이 낮아 막면 자체의 온도는 상대적으로 낮았으나, 일사투과율은 상대적으로 높은 것으로 평가되었다. 결과적으로 막면의 장파복사량과 표면온도는 흑색이 높게 나타났으나, 실제 사람들의 체감 범위에서의 평균복사온도는 흑색막 아래가 미세하게나마 더 낮아지는 결과가 나타난 것은 백색막의 상대적으로 높은 일사투과율의 영향인 것으로 판단되었다.

• 토지주택연구
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• 제12권1호
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• pp.129-137
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• 2021

외부 차양장치는 대표적인 여름철 일사조절 장치이다. 특히 냉방부하가 높은 업무용 건물에 적합한 기술로 인식되어왔다. 그러나 본 연구에서는 차양장치의 냉방부하 저감뿐만 아니라 난방부하 저감 효과를 검증하기 위한 실험을 수행하였다. 이를 위해 겨울철 야간 천공복사냉각에 따른 영향을 중심으로 일반 창호, 롤 블라인드, 외부 차양장치를 대상으로 실험을 수행하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 외부 차양장치가 적용된 경우 유리 내·외표면 온도차는 평균 11.8℃로 차양장치가 없는 경우의 14.6℃ 보다 평균 2.8℃ 낮은 온도차를 나타냈으며, 이는 천공복사에 의한 열교환으로 차양 표면온도가 외기온도보다 낮은 시간때에 발생한다. 한편, 롤 블라인드는 내부 중공층의 평균온도보다 0.8℃ 낮은 온도를 나타냈으며 이 또한 투과체를 통과한 천공복사가 롤 블라인드 표면과 열교환이 이뤄졌기 때문이다. 유리 외부 표면온도만을 고려하면 약 3℃ 이상의 온도 상승이 예상된다. 그리고 차양장치가 없는 경우 일반적인 온도구배를 나타내고 있었다. 한편 남동향과 남서향에 외부 차양장치가 설치되었을 때 남서향의 외측 유리 표면온도가 더 낮게 나타나는 특징이 있다. 이 결과는 천공복사에 의한 냉방 저감 효과를 정량화할 수는 없지만 적어도 타당성은 확인할 수 있었다. 향후 연구에서는 천공복사 냉각과 에너지 소비 사이의 상관관계를 조사하고 외부 차양장치의 난방에너지 절감 효과에 대한 독립 챔버 실험을 진행할 계획이다.

• 한국조경학회지
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• 제44권1호
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• pp.93-106
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• 2016

이 연구는 제안한 평균복사온도의 차감비교기법을 통해 도시림이 여름철 옥외 환경에 미치는 온열완화를 정량적으로 추정하고 평가는 것을 목적으로 한다. 항공 라이다 측량시스템 기반 3차원 점군자료로부터 도시림이 있는 모의 대상지와 도시림이 없는 모의 대상지 두 사례를 구축하여 SOLWEIG 기반에서 평균복사온도를 산출하고 두 값들을 비교 및 분석하였다. 연구를 통해 도시림 캐노피가 연구지역 전체 일평균 $T_{mrt}$를 약 $5^{\circ}C$ 정도 저감하며 태양의 위치와 지면 조건에 따라 시간평균 $T_{mrt}$가 $33^{\circ}C$까지 저감될 수 있음을 확인하였다. 결과들은 도시미기후 지표(풍속, 습도, 대기 온도 등) 및 생명기상(인지온도 등) 연구들을 향상시키고 더불어 삼림 기반 공공 녹색정책 개발에 활용될 수 있을 것이다.

• 한국조경학회지
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• 제42권5호
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• pp.22-30
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• 2014

조경용 녹음수가 하절기 옥외공간에서 인간이 느끼는 열쾌적성에 미치는 효과를 객관적으로 검증하기 위하여 수형이 서로 다른 미국참나무, 배롱나무, 참느릅나무 등 세 종의 수목를 선정하여 일사차단율과 평균복사온도 저감 효과를 비교분석하였다. 또한, 주기적으로 수관부 사진을 촬영하여 수관부의 변화특성도 비교 검토하였다. 일사량과 건구온도, 흑구온도를 현장에서 자동으로 계측 기록할 수 있는 시스템을 구축하여 각 수목의 수관 하부에 지면으로부터 1.1m 위치에 설치하고, 2013년 4월 1일부터 동년 11월 30일까지 매 분 단위로 기록될 수 있도록 설정하였다. 수관의 천공차폐율 분석결과, 비교적 일정한 상태를 유지한 것으로 나타난 2013년 6월 1일부터 동년 8월 30일까지의 자료 중, 우천과 이상 기상일 자료를 제외한 오전 10시에서 오후 2시까지의 자료를 통계 분석에 이용하였다. 10분 단위 평균값으로 환산된 총 6,640건의 흑구온도와 건구온도를 바탕으로 평균복사온도를 환산하였으며, 이를 각 시험구의 일사량과 비교 분석하였다. 분석 대상 기간 중 미국참나무와 배롱나무, 참느릅나무 수관부의 평균 천공차폐율은 각각 99%, 98%, 97%였으며, 각 수관하부에 도달한 평균 태양 복사량은 $106W/m^2$, $163W/m^2$, $202W/m^2$로 대조구의 $823W/m^2$와 비교했을 때, 최소 75%이상이 차단된 것으로 나타났다. 또한, 평균복사온도의 경우, 각각 $30.34^{\circ}C$, $33.34^{\circ}C$, $34.77^{\circ}C$로 계산되어 대조구의 $46.0^{\circ}C$와 비교했을 때, 적게는 $10^{\circ}C$에서 많게는 $16^{\circ}C$까지 수목의 수관부에 의해서 저감된 것으로 나타났다. 일사량과 평균복사온도의 관계를 회귀분석한 결과, 매우 밀접한 선형관계를 형성하고 있었으며, 설명력도 매우 높게 분석되었다. 결론적으로 본 연구를 통해서 하절기 옥외공간에서 녹음수의 수관은 일사량의 상당부분을 차단함으로써 인간이 체감하는 열쾌적성을 개선하는데 매우 중요한 역할을 하고 있다는 점을 객관적으로 확인할 수 있었다. 따라서, 옥외공간에 더 많은 녹음수와 숲을 조성하여 그늘 지역을 증가시킴으로써 인간의 하절기 옥외활동에 부정적 영향을 주고 있는 불필요한 열에너지를 현격하게 저감시켜 쾌적한 열환경을 효과적으로 조성할 수 있을 것이다.

• 생물환경조절학회지
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• 제22권4호
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• pp.316-321
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• 2013

본 연구는 온실의 관류전열량을 분석하고 예측하는데 필요한 기초자료 제공을 위하여, 공기막 이중 PO필름의 열저항식을 모델링하였고, 전도, 복사, 대류에 의한 열저항 특성을 규명하였다. 또한 열저항식의 타당성 검증을 위해 열저항식에 의한 관류전열량의 계산값과 실험값을 비교 분석하였다. 공기막 이중 PO필름의 열저항식은 PO필름, 공기막, PO필름의 직렬 열저항식으로 구성되며, 공기막은 복사와 대류에 의한 병렬 열저항식으로 구성된다. 고온부 $T_1$의 평균온도는 276.1K, 저온부 $T_2$의 평균온도는 266.8K로 나타났으며, 다른 조건들이 동일할 경우 챔버 내부온도가 높을수록 $T_1$과 $T_2$의 평균온도와 온도차가 증가하는 것을 확인할 수 있었다. 전도열저항은 $0.00091K{\cdot}W^{-1}$로 전체 열저항의 1% 미만으로 매우 미미한 수준이고, 공기막의 열저항이 $0.18K{\cdot}W^{-1}$로 전체 열저항의 99% 이상을 차지하는 것으로 나타났다. 공기막의 경우 대류열 저항이 복사열저항에 비해 1.33~2.08배 정도 크게 나타났으며, 복사열저항은 평균온도의 3제곱에 반비례하고 대류열저항은 온도차가 4.7, 5.3, 5.5, 5.7, 12.3, 13.2, 13.3, 13.5, 13.8 및 14.0K로 증가할 때 각각 0.78, 0.75, 0.74, 0.73, 0.57, 0.56, 0.56, 0.56, 0.55 및 $0.55K{\cdot}W^{-1}$로 감소하였다. 관류전열량의 계산값과 실험값의 차이는 실험조건별로 0.6~17.2W의 범위로 평균 6.9W였으며, 실험값은 계산값의 79.8~97.7% 범위로 평균 87.3% 수준으로 나타났다. 전체적인 계산값과 실험값의 관류전열량 경향성은 잘 일치하고 있으며, 공기막 이중필름의 열저항은 공기막 두께 및 주입공기의 종류와는 직접적인 상관관계를 보이지 않았다.

• 한국조경학회지
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• 제42권6호
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• pp.21-30
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• 2014

본 연구는 쾌적한 온열환경을 제공하는 공원을 계획하기 위한 방안을 모색하고자, 전형적인 녹지유형인 수림지와 잔디밭의 여름철 열환경을 측정 및 평가하였다. 이를 위해 함양 상림공원을 연구대상지로 하였으며, 대상지 내 녹지유형을 대표하는 수림지와 잔디밭 그리고 대조구로서 포장지에서 열환경을 조사하였다. 기상장비를 활용한 3일 동안(2014년 8월 21~23일, 29~30일)의 정점관측을 통해 열환경 변수인 기온, 상대습도, 풍속 그리고 6방향(동, 서, 남, 북, 하향, 상향) 장파 및 단파 복사를 측정하였다. 측정한 복사량을 근거로 6방향의 향별 가중치를 적용하여 인체가 흡수한 복사량을 구한 후 이를 평균복사온도로 환산하였다. 산정된 평균복사온도와 측정된 기온, 상대습도, 풍속을 바탕으로 PET는 Rayman 1.2, UTCI, OUT_SET$^*$는 UTCI Calculator와 Thermal Comfort Calculator of Richard DeDear로 산정한 후 수림지, 잔디밭 그리고 대조구의 온열쾌적성을 평가하였다. 열환경 및 온열쾌적지수의 평가 결과, 수림지는 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 $5.9^{\circ}C/35^{\circ}C$ 낮추는 냉각효과를 나타냈으며, 상대적으로 낮은 풍속과 높은 상대습도를 나타냈음에도 불구하고, 온열쾌적지수 개선효과는 매우 크게 나타났다. 반면에 잔디밭은 포장지에 비해 주간(10:00~16:00)의 기온과 평균복사온도를 $0.9^{\circ}C/3^{\circ}C$ 낮추는 미미한 냉각효과를 나타냈으며, 잔디밭의 온열쾌적지수 개선효과는 크지 않은 것으로 나타났다. 한편, 야간(21:00~04:00)의 미기상 및 복사 환경은 일사 부재, 풍속 감속, 상대습도 증가로 인해 수림지, 잔디밭 및 포장지가 비슷하게 나타났다. 이러한 결과는 수림지의 차양 및 증발산 효과는 잔디밭의 증발산 효과에 비해 매우 크기 때문이라 판단되며, 공원의 온열쾌적성을 확보하기 위해서는 녹지의 면적보다 녹지의 용적에 주력해야 한다는 것을 시사하는 것이다. 본 연구는 수림지와 잔디밭에서 공원의 이용자가 체감하는 온열쾌적성을 정량적으로 평가하고, 수림지 및 잔디밭이 가진 온열쾌적지수 개선효과를 규명함으로써 향후 공원계획시 이용자를 고려한 쾌적한 온열환경을 조성하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 설비공학논문집
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• 제7권4호
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• pp.667-680
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• 1995

튜브 내의 입구영역에서 난류 유동에 의한 대류와 비회복사(non-gray radiation)가 동시에 일어날 때의 열전달특성을 수치해석적으로 연구하였다. 작동유체는 이산화탄소, 수증기, 질소의 혼합가스라고 가정하였다. 지배방정식을 계산하기 위해 유한차분법이 이용되었고, 복사전달방정식을 이차편미분방정식으로 바꾸기 위해 P-1 근사법이 사용되었다. 그리고 혼합가스의 비회흡수계수(non-gray absorption coefficient)는 지수광폭밴드모형(exponential wide band model)을 이용해서 구하였다. 열전달특성에 대한 온도조건의 영향을 조사하기 위해 튜브의 축방향에 대한 평균 온도와 뉴셀트수(Nusselt number)의 변화를 몇 가지 다른 온도조건에 대해 나타내었다. 또한, 가스의 성분조성에 대한 영향을 조사하였으며, 이러한 결과에 기초해서 튜브 내에서 난류유동에 의한 대류와 비화복사가 동시에 일어날 때의 복사 뉴셀트수를 쉽게 예측할 수 있는 방법을 제시하였다.

• 한국조경학회지
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• 제45권2호
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• pp.60-67
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• 2017

하절기 옥외공간에서 조경용 차양 소재의 공극률 차이에 따른 온열환경의 개선 효과를 객관적 물리량으로 검증하기 위해, 도심 건물 옥상에 조성된 암상자 상단에 공극률을 달리한 흑색 막소재의 차양을 설치하고, 그 하부의 평균복사온도의 차이를 계측하여 비교하였다. 적용된 공극률은 각각 0.5, 1. 2, 4, 8, 16, 32% 였으며, 2016년 8월에서 11월까지 세 조씩 순차적으로 비교되었다. 일 최고 흑구온도가 $30^{\circ}C$ 이상인 날의 오전 11시부터 오후 3시까지의 자료를 비교한 결과, 차양과 측벽이 설치되지 않는 개방구의 평균복사온도가 $44.26^{\circ}C$일 때, 무측벽-유차양구, 유측벽-무차양구, 유측벽-유차양구의 값은 각각 33.08, 45.80, $42.03^{\circ}C$로 차양과 측벽 유무에 의한 명확한 차이가 확인되었다. 측정 시기별 평균복사온도 기준치를 보정하기 위하여 대조구의 값을 공변량으로 공극률에 따른 값을 공분산분석(ANCOVA)한 결과, 유측벽-무차양구의 평균 값이 $45.80^{\circ}C$일 때, 0.5, 1, 2, 4, 8, 16, 32% 공극률 차양 하부의 값은 각각 43.40, 43.10, 41.49, 40.43, 39.61, 37.91, $38.12^{\circ}C$로 계산되었다. 공극률과 평균복사온도 사이에는 약 22.5%의 공극률을 최저점으로 하는 U자형의 2차 함수의 관계가 있는 것으로 분석되었다. 결론적으로, 본 연구를 통해서 차양의 공극률이 높아질수록 일정 수준까지는 평균복사온도를 저감시키는 효과가 있음을 확인할 수 있었으며, 그 한계값은 물리적 측정치로는 16%였으며, 통계적 추정치로는 약 22.5%였다.

• 한국조경학회:학술대회논문집
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• 한국조경학회 2022년도 추계학술대회 논문집
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• pp.21-23
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• 2022

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.85-91
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• 2005

로켓노즐로부터 방사되는 플룸에 의한 로켓 저부면의 복사 가열을 수치해석적으로 조사하였다. 로켓노즐 주위의 유동 및 온도장의 계산이 선행되었으며, 그에 따라 실제적인 플룸의 형태와 플룸내부의 온도분포를 얻었다. 계산된 온도장을 토대로, 복사 열전달 방정식을 구분종좌법을 이용하여 풀이하였다. 견본 로켓 플룸에 대해 계산한 결과, 저부면에 도달하는 평균복사열은 비행고도 10.9 km에서 약 5kw/m$^{2}$ 이었다. 이 수치는, 플룸의 공간적인 온도분포를 고려하지 않고 일정온도 (1500 K) 가정하에 계산된 복사량에 비하여 작은 값이지만, 그 절대적인 크기를 무시할 수 있을 정도로 작은 값은 아니다. 고고도(29.8 km)에서는 플룸의 팽창 때문에 저부면과 배기 플룸 사이의 보기계수가 증가하게 된다. 그러나, 대류 열전달에 의해 저부면이 1000 K이상으로 가열되기 때문에 복사가열 현상은 사라지게됨을 알았다.