이색뭐니: 방사율(Emissivity) 이란?

방사율(Emissivity) 이란?

이론적으로 에너지를 흡수만 하고 방출하지 않는 물체를 흑체(Black Body)라 하고 방사율을 1로 규정한다.

방사율이란 같은 온도에서 흑체에서 방사되는 복사에너지에 대한 실제 표면에서 방사되는 복사에너지의 비율로서

유리 표면에 대한 상온에서의 방사율 값은 유리가 장파장 (5 000nm ~ 50 000nm) 영역의 적외선 에너지를 반사하는 정도를 측정하여 0 (100% 반사) ~ 1 (100% 흡수) 의 값으로 표시하고 있다.

방사율을 측정하는 장비는 FT-IR Spectrophotometer로서 상업용으로 판매되고 있는 장비로는 CsI Beam Splitter를 장착한 장비가 좋으나 CsI Beam Splitter라 할지라도 4000 ~ 225 cm^(-1)인 2 500 ~ 44 000nm 까지 만 측정 가능 하므로 50 000nm [200cm^(-1)]까지 측정하는데는 한계가 있다.

따라서 EN 18292: 2019 규격에서는 유리 표면에서의 상온 방사율을 측정하는데 필요한 5 000nm ~ 50 000nm 파장 영역 중에서 아래 표에 나타낸 30개의 파장 위치에서 각각 최소 10회 이상 측정하고 산출된 측정값의 최대값과 최소값의 차가 0.02(2%) 이하를 만족하는 값만 계산에 사용하도록 규정하고 있다.

FT-IR Spectrophotometer, Nicolet 6700

계산방법은 FT-IR로 아래 표에서 제시하는 30개 파장 위치에서 반사율을 측정하여 보정 후 계산된 평균값을 1에서 뺀 값을 수직방사율(Normal Emissivity)이라 한다.

실제로 단열성(열관류율 또는 태양열 취득율 등)을 계산할 때 사용하는 방사율은 위에서 계산된 수직방사율에 표 A.2에서 제시하는 보정계수로 보정한 방사율인 수정방사율(Corrected Emissivity)를 사용하도록 하고 있다.

수직방사율(દn), 수정방사율(દ) 계산 수식

수직방사율에서 수정방사율을 계산하는 방법은 KS L 2525, ISO 10292 및 EN 12898 규격에서 제시하는 보정계수를 사용하면 계산할 수 있다.

ISO 10292 수정방사율 계산 보정계수

표 A.2에서 제시하는 수정방사율 계산을 위한 보정계수의 경우 측정한 수직방사율(Normal emissivity) 값이 표에서 제시하는 눈금 중간값에 해당하는 경우 보정 계수는 눈금 사이를 직선으로 한 내삽으로 구하여 적용하여야 한다.

하지만 수직방사율이 0.03보다 낮은 경우에는 해당되는 값이 없으며

최근에 개발된 많은 고급 사양의 저 방사 유리인 경우 코팅면 수정 방사율 값이 0.03(3%) 보다 낮은 0.01(1%) 제품까지 개발되어 실제 판매되고 있으므로 3% 이하 제품에 대한 수정방사율 보정계수는 외삽으로 구하여 계산할 수 밖에 없다.

이를 보완하기 위하여 유럽 규격인 EN 12898:2019 개정판의 경우에는 283K에서 측정한 반사율 값 30 point 중에서 적어도 5 500nm ~ 23,300nm 까지 24 point 영역의 반사율이 반드시 포함되어 계산되어야 하며, 전체 파장영역인 5 500nm ~ 50 000nm 영역의 각 30 point 에서 10회 반복 측정한 값의 편차가 0.02 이하인 파장영역에 대하여 수직방사율을 계산하고 아래 수식을 이용하여 수정방사율을 계산하도록 규격이 개정되었다.

아래 수식은 표 A.2의 보정계수에 대한 3차 fitting 식이다.