[오늘의 출첵미션]단열 메커니즘(insulation mechanism)
일반적으로 다공질 또는 섬유질의 기포성 단열재는 무수한 기포로 구성되어 있기 때문에 열전도율이 낮다.
대류가 생기지 않는 정지되어 있는 공기가 가장 좋은 단열재인데, 기포형 단열재의 역할이 공기를 정지시키기 위한 것이다.
이러한 재료는 밀도가 작고 기포가 많은 것이 특징이다.
- 기본적인 다공질 단열의 유형은 다음과 같다.
- 얇은 조각(flake): 공기층을 세세하게 분할하는 흑운모나 팽창운모 같은 작은 입자나 얇은 조각
- 섬유질(fibrous): 공기층을 분할하는 유리면이나 암면 같은 얇은 섬유질
- 세포성 단열(cellular): 팽창한 PVC의 폐쇄성 구조에 있는 것처럼 서로 봉합된 작은 개개의 세포단열, 이 용어는 세포가 서로 연결되어 있는 거품 플라스틱의 개방성 구조에도 적용된다.
- 과립상(顆粒狀, granular): 코르크와 같은 구멍공간에 있는 작은 마디, 공기가 각 공간 사이로 전달될 수 있을 때 세포성 재료라고 한다.
공기가 충전된 작은 입자 내에서는 대류나 복사의 열전달은 무시할 정도이며, 재료의 열전도율은 정지된 공기의 전도율값에 가까워진다.
섬유질 재료의 섬유가 겹치게 배열된다면, 단열효과는 좋아지며 겹친 층의 평면에 수직한 열흐름에 대한 저항은 최대값이 된다.
반사형 단열은 복사의 형태로 열이동이 이루어지는 공기층에 유효하다.
반사형은 반사율이 높고 흡수율과 복사율이 낮은 표면에 효과가 있는데, 전형적인 예로 알루미늄 박판(foil)을 들 수 있다.
공기층 안의 방열면과 수열면에 평행으로 나란히하여 알루미늄박판을 설치하면 가장 좋은 결과를 얻을 수 있으며, 공기층 가운데 자유스럽게 박판을 매달수 있다면 같은 효과를 얻을 수 있다.
만약에 반사하는 표면이 다른 재료와 접촉되어 있으면 전도율이 생겨 단열효과는 저하된다.