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유리의 광학 특성 계산 프로그램

GlasPRO_Ver2024.0403

프로그램 : GlasPRO
Version : 2024.0403

설치 및 사용법 : 링크된 "GlasPRO_Ver2024.0403"를 DownLoad 후 압축 해제하고 GlasPRO.exe 파일을 실행하면 사용할 수 있다.

참고로 프로그램 DownLoad 시 Google Drive에 공유된 파일을 받아야 하기 때문에 인터넷 환경에 따라 시간이 많이 소요될 수도 있다.

또한 이 파일은 실행 파일을 압축한 것이므로 회사 내에서는 방화벽으로 인해 프로그램을 내려 받을 수 없는 경우도 발생할 수 있다.

이 프로그램은 직접 개발한 프로그램이므로 바이러스 등의 보안과 관련된 위험성은 없으며, 설치 또한 별도의 Install 과정 없이 압축 해제 후 실행 파일인 GlasPRO.exe를 실행하면 바로 사용 가능하다.

압축 파일은 GlasPRO.exe 실행 파일과 두 개의 폴더가 포함되어 있으며, 폴더 내에는 프로그램을 실행하는데 필요한 factor와 기준이 되는 simulation spectrum 자료가 포함되어 있다.

일부 컴퓨터에서 초기 version에 포함되어 있던 SQLite DB로 인하여 실행에 문제가 있었던 부분을 해결하기 위하여 광학 특성 계산에 필요한 factor 값들을 DB 연결 없이 직접 text 파일로부터 불러올 수 있도록 프로그램을 개선 하였다.

이전 version 프로그램 설치하여 실행에 문제가 있었다면 다시 한 번 시도하여 보시길 권해 드린다.

프로그램 소개

이 프로그램은 블로그에 소개되어 있는 내용인 건축용 판유리의 광학 특성값을 표준규격(국가 또는 국제 규격)에서 제시하는 방법에 따라 단판유리부터 오복층유리까지 색도(Y, x, y, CIE L* a* b*, DWl, P%, CRI), 광학특성(TL%, RL%, TE%, RE%, TUV%) 및 단열특성(U, SHGC, SC, RHG) 뿐아니라 스펙트럼 Simulation 및 창유리의 열파손 진단에 이르기까지 다양한 특성값들을 쉽게 계산할 수 있도록 개발하였다.

1. 단판유리의 광학특성 및 색도 계산

1) 스펙트럼

프로그램에서 불러올 수 있는 스펙트럼 형태는 아래 그림과 같이 첫째줄에는 파장(nm), 둘째중에는 투과 또는 반사율(%)값이 빈칸(space) 또는 Tab으로 분리되어 있으면 계산이 가능하다.

또한 저장된 스펙트럼은 (2500~300)nm, 5nm 간격의 Data로 저장하여야 모든 광학 특성값을 계산할 수 있다.

2) 색도 계산

색도에 관한 계산 결과는 D65, A, C 광원에 대하여 2도 및 10도 시야에 대한 Y x y, CIE L* a* b*, 주파장 및 순도를 계산 할 수 있다.

3) 광학 특성값

KS L 2514, ISO 9050, EN410, KS L 2003, KS L 2525, ISO 13837, ASTM E424, PM 등 유리와 관련된 대부분의 규격에 따른 광학 특성값을 계산할 수 있다.

3.1) 단판유리의 광학 특성값 계산

Old Version STD 계산 값은 이전 버전 규격으로 계산된 값이며 Solar Glass 계산 값은 태양열 집열판에 사용되는 Cover 유리 평가에 사용되는 값이다.

3.2) 다중복층유리의 광학 특성값 계산

단판유리(SGU) ~ 오복층유리(PGU)까지 다양한 복층유리 구성에 대하여 색도(Color), 광학특성 및 단열특성 값을 계산할 수 있다.

(1) 투과[T], 코팅면 반사[Rf], 유리면 반사[Rg] 버튼을 이용하여 측정한 스펙트럼을 불러온다.

(2) 각각의 유리판 및 코팅면에 대한 방사율 값을 입력한다.

(3) 유리 두께를 입력한다.

(4) [calculate] 버튼으로 광학특성 및 색도 값 계산을 계산한다.

(6) [System] 버튼으로 복층유리 구성화면으로 되돌아 올 수 있다.

(7) [Simulation] 기능을 사용하면
프로그램에 등록된 기준스펙트럼을 사용하여 원하는 스펙트럼을 직접 만들 수 있다.

<기능별 특성>

1) 유리 그림 : 할당된 스펙트럼의 그래프가 출력 됨

2) View Data 버튼 : 해당 스펙트럼 Data가 출력 됨

3) IGU Data 버튼 : 계산된 복층유리 스펙트럼 Data가 출력 됨

4) T, Rf, Rg 버튼 옆 이름 : 해당 스펙트럼의 그래프가 출력 됨

5) Save Optics 버튼 : Optics(NFRC)에서 사용 가능한 형태의 파일로 저장 할 수 있음

6) 하단의 Results Tab 선택 : 계산된 복층유리의 색도와 단열특성 값을 보여 줌

7) 상단의 Results 버튼 : 계산된 복층유리의 색도와 단열특성 값을 Table 형태로 보여 줌

8) System 버튼 : Results 화면에서 복층유리 구성 화면으로 전환 됨

9) DataBase 버튼 : 복층유리 구성 화면에서 Results 화면으로 전환 됨

10) 초기화 버튼 : 스펙트럼 x축과 y축 값을 초기화 함

11) 마우스 버튼으로 스펙트럼 화면에서 드레깅 기능으로 확대 축소 가능

12) X, Y Axis Min, Max의 bar 버튼 : 그래프 축 범위 변경

13) IGU 계산조건 변경

복층유리 특성값 계산 시 복층유리의 설치 방향 및 중공층 Gas 종류 및
혼합 비율을 변경하여 계산할 수 있다.

14) 유리판 뒤집기

그림과 같이 Flip checkbox를 이용하면 복층유리 구성 시 유리판을 뒤집은 것과 같이
실외측과 실내측 반사 스펙트럼을 서로 바꾸어 계산 할 수 있으며,
이 기능은 Toggle Key 이다.

15) NFRC 스펙트럼 저장

Save Optics 버튼과 하단의 Optics Tab을 사용하면
Optics(NFRC)에서 사용 가능한 형태의 파일로 저장 할 수 있다.

a) 저장할 파일의 형태(Glass Type)가 원판유리(Monolithic),
코팅유리(Coated Glass), 접합유리(Liminated Glass)인지를 먼저 선택한다.

b) NFRC ID에 Optics 프로그램에 이미 등록된 번호와 겹치지 않도록
적당한 숫자를 입력한다.

c) 제조회사, 제품명 등의 입력란에 적절한 내용을 입력한다.

d) Save Optics 버튼을 클릭하여 저장한다.
특히 아래 그림의 입력 란 중 채색되어 있는 항목은 모두 입력하고 저장한다.

e) 기타 유리두께, 열전도도, 표면방사율, 코팅의 위치 등은 구성된 유리 판의
입력된 내용과 스펙트럼이 자동으로 선택되어 저장된다.

f) 이렇게 저장한 NFRC Spectrum 파일은 Optics Program > File > Import Text File(s)
기능을 사용하면 Optics 프로그램으로 불러와 Uesr Database에 저장할 수 있다.

g) Optics Uesr Database에 저장된 스펙트럼은 Window 프로그램에서 사용할 수 있다.

16) 복층유리(IGU) Spectrum 저장

[Save IGU T], [Save IGU Rf], [Save IGU Rg] 버튼을 이용하면 계산된 복층유리의
투과, 반사(실외), 반사(실내) 스펙트럼을 저장할 수 있다.

17) [Results] 버튼으로 계산된 결과를 확인한다.

17.1) Optical Properties and Thermal Resistance

a) Transmittance

b) Reflectance(실외측)

c) Reflectance(실내측)

d) Thermal Resistance

e) Text results

17.2) Color Coordinate Value

a) Transmittance

b) Reflectance(실외측)

c) Reflectance(실내측)

17.3) TEXT로 결과출력

a) 계산된 모든 결과값

b) 광학 및 단열특성

3.3) Spectrum Simulation

(1) Parameter Tab에서 Simulation Spectrum을 선택한다.
Simulation Spectrum 항목은 default 값이다.

(2) [Simulation] 버튼을 실행한다.

(3) 라디오 버튼으로 원하는 유리 형태를 선택하면
유리의 두께를 변환하거나 변환된 두께의 유리로 코팅유리를 만들 수 있다.
Single Pane : 단판유리

Laminate#1 : 접합유리(2중)
Laminate#2 : 접합유리(3중)

Laminate#3 : 접합유리(4중)

Embeded#1~#4 : Embeded 접합유리

(4) 변경하고자 하는 유리두께, 코팅종류 및 PVB 종류 선택하고 [Calculate] 버튼을 실행하여
스펙트럼을 계산한다.

a) 이 기능은 계산에 필요한 기준 스펙트럼이 프로그램에 포함 되어야 계산할 수 있고
아래 4종류인 모유리 2종, 코팅유리 1종, 접합유리(PVB 0.38), Embeded 1종 파일만
계산 가능하다.

i) 맑은유리(LX Clear Glass)

ii) 그린유리(LX Green Glass)

iii) PLA113 (LX 코팅유리)

iv) XTREME 60-28 (Saint-Gobain Embeded Glass)

b) 프로그램에서 계산 가능한 스펙트럼은 NFRC DB에 공개된 스펙트럼이며,
스펙트럼을 측정할 수 있는 분광광도계를 보유하고 있으면 직접 측정하여
기준 스펙트럼을 만들어 사용할 수 있다.

c) Simulation 기능으로 계산할 수 있는 스펙트럼의 종류는 다음과 같다.

i) 단판유리(모유리)의 두께 변경(2~ 20 mm) 스펙트럼

ii) 원하는 두께의 모유리에 코팅한 코팅유리 스펙트럼

iii) 원하는 두께의 모유리로 제작한 접합유리 스펙트럼 (이중, 삼중, 사중접합)

iv) 원하는 두께의 모유리로 제작한 접합유리에 코팅한 코팅유리 스펙트럼

v) 원하는 두께의 모유리와 코팅유리로 제작한 Embeded 유리 스펙트럼

vi) 원하는 두께의 모유리와 코팅유리로 제작된 Embeded 에 코팅한 에나멜 유리 스펙트럼

(5) 단판 모유리의 (10mm 맑은유리) 스펙트럼 계산

(6) 그린유리(8mm)에 코팅한 코팅유리 스펙트럼 계산

(7) 삼중접합유리의 스펙트럼 계산

(8) 접합코팅유리 스펙트럼 계산

(9) 양면 코팅유리 스펙트럼 계산

(10) Embeded 유리 스펙트럼 계산

이와 같이 원하는 제품에 대한 기준 스펙트럼을 프로그램에 등록하면 위 그림에서 보는것과 같이 여러 형태로 조합된 스펙트럼을 계산하여 다중 복층유리의 광학특성 값을 쉽게 계산할 수 있다.

(11) [Apply] 버튼을 실행하면 계산된 스펙트럼이 다중복층유리 계산 화면으로 이전된다.

(12) 스펙트럼을 불러온 다음 [Calculate] 버튼으로 다중복층유리 광학 특성값을 계산한다.

3.4) Optics(NFRC) 스펙트럼을 이용한 광학 특성 계산

(1) Parameter Tab에서 Optics(NFRC) 라디오 버튼을 선택하면 Optics 프로그램에서 Text 파일 형태로 저장한 스펙트럼을 불러와 계산 할 수 있다.

a) Optics Program > File > Export Text File 기능을 사용하여 원하는 스펙트럼을 저장한다.

b) Export 기능으로 저장된 Spectrum Data 형태는 아래와 같다.

c) GlasPRO Program > Parameter Tab에서 Optics(NFRC) 라디오 버튼을 선택하고
Optics 프로그램에서 저장한 스펙트럼을 불러와 광학 특성을 계산한다.

3.5) 열파손 진단 (Thermal Breakage)

(1) 스팩트럼을 불러와 광학특성을 계산하면 화면 좌측 상단에
[Thermal Breakage] 버튼이 활성화된다.

(2) [Thermal Breakage] 버튼을 실행하면 열파손 진단 화면이 출력된다.

(3) 열파손 진단 프로그램은 복층유리의 일반조건과 스팬드럴부 추가조건에 대하여 계산하고
파손여부를 계산할 수 있다.
열파손 프로그램의 결과값은 열응력에 미치는 각 인자값을 단순화하여 계산한 결과로서
절대값이라 할 수 없고 파손 가능성 정도만 참고 할 수 있으므로 진단 시 주의가 필요하다.

(4) 일반조건으로 복층유리의 열파손 계산
커튼계수, 그림자계수, 프레임계수, 계절별 실내외 온도, 일조량 등을 조건에 맞게
선택하고 [Calculate] 버튼으로 계산한다.

방위별 발생응력이 복층유리를 구성하는 판유리별로 계산되고 복층유리에 사용된
유리 종류에 따른 허용열응력과 비교하여 파손여부를 확인할 수 있다.

파손여부는 직관적으로 허용열응력과 항목별로 비교하여 판단할 수 있도록 색깔별로
구분하여 표기하였다.

Green : 파손 가능성 없음.

Light Green : 허용열응력 내부 경계에 있음.

Red : 파손될 가능성 있음.
Orange : 허용열응력 외부 경계에 있음.

아래 복층유리인 경우 실내측에 위치한 3번째 유리가 파손 가능성이 있는 것으로
계산 되었으므로 서냉유리에서 배강도 유리 변경하여 제작하는 것 열파손 방지에 바람직
하다고 판단 할 수 있다.

(5) 스팬드럴부 유리의 열파손 진단

a) 스팬드럴부 추가조건 화면에서 배면단열재의 종류 및 스팬드럴부의 색, 소재에 따른
태양방사 투과율 값을 입력한다.

b) [Calculate] 버튼을 실행하면 주어진 조건에 대한 발생응력을 계산할 수 있다.

c) 파손가능성 있는 것으로 계산된 경우 Condition Tab에서 복층유리를 구성하는 유리의
종류를 <유리선정> 항목에서 배강도 유리 또는 강화유리로 변경한 후 재 계산하면
강화 제품 종류에 따른 파손여부를 확인할 수 있다.

<일반조건에서 강화제품으로 변경 후 계산한 결과>

참고로 일반조건으로 계산되는 복층유리는 단판유리에서 오복층유리까지 계산이 가능하지만,
스팬드럴부 허용열응력 계산은 단판유리부터 사복층유리까지만 가능하며, 오복층 유리는 계산 할 수 없다.

[Result] 버튼 하단의 [<<], [>>]을 실행하면 복층유리 또는 스팬드럴부 복층유리를
구성하는 유리의 방위별 유리판의 온도를 확인할 수 있다.

샤시온도 하단의 check box를 선택하고 [Result] 버튼을 실행하면 유리판의 온도값도
text 결과에 포함시켜 출력할 수 있다.

<강화제품으로 변경 후 계산 한 스팬드럴부 열응력 결과>

실내측 3번째 유리를 배강도 유리로 변경 후 재 계산 한 결과 파손의 위험성이 제거 되었음을 확인 할 수 있다.

d) 유리 종류별 허용열응력 적용값

[Close] 버튼 위쪽에 표시된 [H] 문자(Help)를 클릭하면 프로그램에 적용된 유리 품종 및 강화여부에 따른 허용열응력 값을 안내 받을 수 있다.

2. 스펙트럼 비교

여러가지 스펙트럼을 그래프로 비교할 수 있으며, Raw Data 도 함께 출력 가능하다.

[Spectrum] 버튼 오른쪽 위치한 check box를 해재하면 그래프에서 제외 시킬 수 있으므로 원하는 항목만 선택하여 그래프를 출력할 수 있다.

불러온 스팩트럼 중에서 광학 특성값을 계산해 보고 싶은 경우 왼쪽의 radio button 선택한 후 [Clipboard] 버튼을 실행하면 선택된 스팩트럼 Data를 클립보드에 저장할 수 있으며 클립보드에 저장된 Data는 매뉴 > 유리분광특성 > 단판유리 광학특성 및 색도 계산 화면에 있는 [Clipboard] 버튼을 사용하여 분광특성을 계산 해 볼 수 있다.

계산 후 스팩트럼 변환 > 스펙트럼 비교 화면으로 다시 되돌아 오면 이전 Data 들을 모두 그대로 사용할 수 있다.