건축물과 관련하여 기계설비(냉난방, 공조, 배관, 특수설비)에 기본적으로 사용되는 설비 및 자재의 열전도율을 측정하는 장비에 대해 이론적인 배경 및 현장에서 사용하는 제품을 당사에서 취급  하는 제품 위주로 소개하였다.

1. 열전도율이란?

물체 내부의 등온면의 단위 면적을 통과하여 단위 시간에 수직으로 흐르는 열량과 이  방향에서 온도 기울기의 비. 즉, 열이 전해지는 정도를 나타낸 것으로서 두께 1m인 판의 양면에 1K의 온도 차가 있을 때 그 판의 1㎡를 통해서  1초 동안에 흐르는 열량을 줄(joule)로 측정한 값으로 표시된다. 단위는 W/m·K이다.

이때 고온의 물체에서 저온의 물체로 전도에 의해 이동하는 열의 양(Q)은 두 물체의   온도 차이(T1-T2)와 단면적 A, 그리고 시간 t에 비례하며, 길이 L에 반비례할 것이다.  이를 식으로 나타내면 다음과 같다.

여기서 비례 상수 k를 그 물질의 열전도도라고 하며, 이는 물질에 따라 다르게 나타나는 물질의 특성에 해당한다. 위 식을 열전도도 k에 대해서 나타내면 다음과 같다.

열전도율은 구체적인 크기와 모양을 가진 물체가 실제로 열을 전달하는 정도를 뜻한다. 즉, 열전도도가 k인 어떤 물체가 길이가 L이고 단면적이 A일 때, 이 물체의 열전도율(c)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

열전도도 k값이 큰 물질은 좋은 열전도체이며, k값이 작은 물질은 좋은 열 절연체이다.

2. 열전도율 측정방법

열전도율의 측정방법은 크게 Steady-State Techniques(정상상태)와 Transient Techniques(Non Steady-State)으로 나뉘어진다.

측정하고자 하는 샘플의 종류 및 샘플의 크기 등에 따라 측정방법이 달라지며 단열재를 비롯한 일반적인 건축자재의 열전도율 측정은 절대적으로 Steady-State 방법에 의해 측정하고 있다. (참고 KS L 9016)

3. 정상방법과 비정상방업의 차이

1. 정상방법에서의 열전도율 값은 측정시편을 통과하는 Heat Flux 및 온도가 안정화된 상태에서 측정 계산한다. (매우 정확함) 측정시간은 대략 40~60분정도 소요된다. 단열재 및 복합재료등의 열전도율 측정에 사용된다.

2. 비정상방법에서의 열전도율 측정은 측정시편의 표면을 평가하는 장비로 측정시간은 매우 빠르다.(1~5분) 단, 균일하지 않은 시료평가에는 적합하지가 않다. 시료위치에 따라 측정값의 오차가 발생한다. 단, 측정시료의 크기에 제한이 적어 액체 및 얇은 고체 측정에 유리하다.

4. 제품소개

1. HEAT FLOW METER (HFM100)-ASTM C518 /ISO 8301 

   열류계법 열전도율 측정기 (단열재 전용)

- 단열제품이나 건축자재등 시료의 정상상태에서의 열전도율을 측정할 때 사용

특징

• Heat Flow Meter(HFM) 100은 일단단열재, 건축재료, 포장재 등의 내열성 및 열전도를 측정하기 위한  자동 측정장비

• 열전도도는 재료가 열을 전도하는 능력을 측정하는 것으로, 재료의 에너지 효율과 열성능을 정의하는데 매우 중요한 측정값

• Thermest HFM은 최고 정확도, 반복성, 넓은 온도범위, 업계최고의 성능을 모두 보유할 수 있도록 설계

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전체 기사는 2021년 5월호 ‘월간 설비기술’에 게재되어 있습니다.(월간지 구입문의(02)2633-4995)

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