Optics 프로그램을 이용한 분광 스펙트럼 내려받기

광학특성 계산을 위한 스펙트럼 내려받기

NFRC에서 제공하는 Optics 프로그램을 이용하면 전 세계 유리 회사에서 생산하고 있는 유리 제품에 대한 원판유리, 접합유리, 코팅유리의 투과, 반사 스펙트럼을 얻을 수 있다.

해당 프로그램은 링크된 "(Optics Software Download)" Site에 접속하면 프로그램을 얻을 수 있고 내려받은 프로그램을 installation 하면 아래 그림과 같은 프로그램을 사용할 수 있다.

만약 원하는 스펙트럼이 코팅유리 제품이라면 Type에서 coated를 선택하고 manufacturer를 클릭하면 제조회사 이름 별 내림차순으로 sort 할 수 있고 항목을 선택하면 스펙트럼을 그래프로 볼 수 있다. 

선택한 스펙트럼을 저장하려면 File > Export Text File 기능을 사용하면 ASCII 파일 형태로 원하는 폴더에 저장할 수 있다.

저장된 파일 형태는 아래와 같고 스펙트럼에 따라 300nm ~ 2 500nm를 기준으로 IR 영역을 포함한 40 000nm 까지 다양한 범위의 스펙트럼이 있다.

저장한 스펙트럼을 열어보면 제품의 두께, 코팅면의 방사율, 제품명, 제조회사, 코팅에 사용된 원판유리의 종류등을 알 수 있으며 스펙트럼 data의 첫번째 컬럼이 파장(μm), 두번째 컬럼이 투과율, 세번째와 네번째 컬럼 data가 반사율 스펙트럼임을 알 수 있다.

아래 그림은 내려 받은 스펙트럼을 그래프로 그린 것이다.

T : 투과율, Rf : 코팅면의 반사율, Rg : 유리면의 반사율 스펙트럼을 의미한다.

내려받은 스펙트럼을 이용하여 원하는 조합의 "(복층유리에 대한 스펙트럼을 계산)" 할 수 있고 원하는 조합의 복층유리에 대한 광학특성 값을 계산해 볼 수 있다.

 

NFRC에서 제공하는 window 프로그램은 광학특성을 계산할 수 있는 프로그램으로 optics 프로그램을 내려받은 동일한 NFRC 사이트에서 제공하고 있으며 설치 된 화면은 아래와 같다.

하지만, NFRC window 프로그램으로 계산되는 광학특성 값은 KS 규격에 의해 계산된 결과와는 다르다. 

Window 프로그램 설치 후 optics 프로그램과 연동시켜 사용하려면 아래 방법으로 DB 설정이 필요하다.

Window 프로그램 실행 화면에서 File > Preparation > Optical Data Tab을 선택하면 위 그림과 같은 화면이 출력된다.

IGDB or IGDB Update 항목을 선택하고 Browse 버튼을 클릭하여 로컬디스크(C:) > User > Public > LBNL > LBNL Shared 폴더에서 Glazing.mdb 파일을 설정한다.

Optics 5 User database 항목을 선택하고 Browse 버튼을 클릭하여 로컬디스크(C:) > User > Public > LBNL > LBNL Shared 폴더에서 UserGlazing.mdb 파일을 설정한다.

Optics 프로그램 실행 화면에서 Tools > Options 을 선택하면 위 그림과 같은 화면이 출력된다.

Main database(IGDB)와 User database 항목을 window 프로그램에서 지정한 동일한 DB 파일을 선택하고 OK 버튼으로 설정을 완료하면 두 프로그램은 연동된다.

IGDB는 새로운 스펙트럼이 주기적으로 등록되므로 가끔 스펙트럼 update가 필요하다.

스펙트럼 DB를 update 하려면 window 프로그램을 실행하고 메뉴 화면에서 Libraries > Glass (F3) 항목을 선택한 다음

화면 왼쪽 하단 Update IGDB 버튼을 클릭하면 update 정보를 확인할 수 있고 OK 버튼을 실행하면 update 할 수 있다.

Update가 진행되는 동안 아래 화면과 같이 진행 과정 및 완료 정보를 확인할 수 있다.

Update 된 정보는 아래 그림과 같이 optics 프로그램에서도 확인 가능하다.

위와 같은 방법으로 얻은 스펙트럼을 활용하면 다른 chapter에서 소개한 다양한 계산 방법으로 KS 규격 또는 원하는 수식으로 단판 또는 복층유리에 대한 광학특성 값을 계산해 볼 수 있다.  

창 유리용 필름에 대한 광학적 특성

 건축용 필름접합유리의 광학적 특성

창 유리용 필름은 건축물의 창 유리에 붙여 냉방 및 난방 효율을 높이기 위한 태양열 차폐용 필름과 충돌, 지진, 폭발 등에 의해 건축물의 창 유리가 비산 낙하하는 것을 경감하기 위한 유리 비산 방지용 필름이 있다.

KS L2016 규격에서 정의하는 필름의 종류는 아래와 같으며 필름 접합 위치에 따라 내장용과 외장용으로 구분한다.

종류 별 필름의 광학적 성능은 아래 표의 값을 만족하여야 한다.

광학적 성능시험은 시험 하기 전 3mm 맑은유리에 필름을 부착한 상태에서 표준조건 [온도 (23±2) ℃, 상대습도 (65±5) %]에서 24시간 이상 방치한 후 시험하여야 한다.

1)  가시광선 투과율 (TL%)

분광광도계를 사용하여 파장 380nm에서780nm 까지 파장간격 10nm 간격으로 측정한 분광투과율로부터 표준광 A광원 2도시야에 대한 가시광선 투과율을 구한다.

A광원 2도시야에 대한 가시광선 투과율은 "(CIE Y x y 계산방법)"을 참조하기 바란다.

다만, 분광투과율 분포곡선이 아래 그림에서와 같이 진동 파형(Red)을 나타내는 필름은 마루와 골의 중간을 지나는 평균 분포곡선(Green)에 의해 각 파장에서의 분광 투과율을 구하여 계산한다.

2) 태양열투과율 (Te%), 반사율 (Re%)

분광광도계를 사용하여 파장 350nm에서 2 100nm까지 파장 간격 50nm 간격으로 분광 투과율, 반사율을 측정하고 아래 식으로 태양열투과, 반사율을 구한다.

 

분광 투과율 분포 곡선이 진동 파형인 경우에는 가시광선 투과율 계산 시와 마찬가지로 평균 분포 곡선으로 계산하여야 한다.

위 수식에서 사용된 태양열 분광분포 (Eλi)는 아래 표 7의 중가계수를 사용한다.

3) 차폐계수 (S)

태양열 투과율 (Te%)과 태양열 반사율 (Re%), 실내쪽 표면방사율 (εi) 및 실외쪽 표면방사율 (εo) 값으로부터 다음 식에 따라 차폐계수(S)를 구할 수 있다.

실, 내외 방사율은 두께 3mm 맑은유리에 필름을 붙인 시험편을 사용하여 KS L 2514 상온의 열방사율 측정방법에 따라 5 500nm ~ 50 000nm 영역에서의 반사율을 측정하여 수직방사율을 계산하고 KS L 2525 규격에 의해 수정방사율로 계산한 값을 사용한다. 

 4) 열관류율 (K)

다음 수식으로 열관류율을 계산한다.

 

참고로 아래 표에서 보는 바와 같이 

열관류율 계산 수식에 사용된 상수 값인 4.9(방사)와 16.3(대류)은 겨울철 실외쪽 표면 열전달율에 해당하는 값이고  5.4(방사)와 4.1(대류)은 실내쪽 표면 열전달율에 해당 하는 값으로 KS L 2514 :1997 구 규격의 값이며, 새로 개정된 최신 규격에서 제시하는 열전달계수값이 반영되어 있지 않으므로 개정되어야 옳다.

KS L 2514:1997 구 규격에서 발췌

KS L 2514:2011 최신 규격에서 발췌

또한 열관류율 계산 수식 중 분모항의 0.005 값은 전도에 의한 열전달저항(R=d/λ)값으로 3mm 유리를 시험편으로 사용하도록 되어 있으므로 유리의 열전도율인 1.0 (W/m • K)으로 계산하면 0.003으로 수정되어야 한다. (규격의 오류, JIS A 5759 참조)

R=d/λ = 0.003 / 1.0 [ m² • K / W ]

d : 유리의 평균 두께 (m)

λ : 유리의 열전도도 (W / m • K)

아래 표는 프로그램을 사용하여 필름접합유리에 대하여 규격 별 광학특성을 계산한 것이다.

IRER% 계산 방법은 "(필름접합유리의 적외선 에너지 차단율)" 항목을 참조하기 바란다.