Fire Sci. Eng., Vol. 30, No. 1, pp. 49-56, 2016 [Research Paper]

49

ISSN: 1738-7167

DOI: http://dx.doi.org/10.7731/KIFSE.2016.30.1.049

열선의 직선시공과 감기시공의 동파방지 효과 비교를 위한

3차원 비정상 수치해석

최명영*,

** · 전병진*** · 최형권****†

*한국화재보험협회 부설 방재시험연구원, **서울과학기술대학교 에너지시스템공학과,

***연세대학교 의과대학, 심장융합영상연구센터,

****서울과학기술대학교 기계자동차공학과

Comparison of the Effects of Straight and Twisted Heat Trace

Installations Based on Three-dimensional Unsteady Heat Transfer

Myoung-Young Choi*,

** · Byoung-Jin Jeon*** · Hyoung-Gwon Choi****†

*Fire Insurers Laboratories of Korea

**Dept. of Mechanical Engineering, Seoul National Univ. of Science & Technology

***Integrative Cardiovascular Imaging Research Center, Yonsei Cardiovascular Center, College of Medicine, Yonsei University

****Dept. of Mechanical & Automotive Engineering, Seoul National Univ. of Science & Technology

(Received December 3, 2015; Revised January 28, 2016; Accepted February 4, 2016)

요 약

본 논문에서는 동절기 소방배관의 동파방지를 위한 열선의 직선 시공과 감기 시공의 효과를 수치해석을 통하여 분석

하였다. 두 시공법들의 효과 분석을 위하여 3차원 에너지방정식과 비정상 비압축성 Navier-Stokes 방적식의 비정상 해를

구하였다. 수치해석에서 물의 자연대류와 소방 배관의 열전도 방정식이 상호작용을 하므로 복합열전달 해석을 상용코드

ANSYS-FLUENT에서 제공하는 압력-속도 연성기법들 중의 하나인 SIMPLE 알고리즘을 이용하여 수행하였다. 수치해석

을 통하여 시간에 따른 배관 내의 유동장 및 온도분포와 배관 내 물의 최대 및 최소온도 변화를 고찰하였다. 수치해석

결과 배관 단위 길이 당 투입열량이 동일한 경우에 감기 시공과 직선 시공의 동파방지 효과는 거의 동일함을 확인하였

다, 따라서, 열선 손상과 단락 등을 고려하면 직선 시공이 더 나은 시공법이라 판단된다.

ABSTRACT

This paper numerically examines, straight and twisted electrical heat trace installations for their anti-freezing effects on

water inside a pipe. The unsteady incompressible Navier-Stokes equations coupled with an energy equation were solved

to compare the two installation methods. The heat conduction of the pipe with a heat source interacts with the natural con-

vection of the water, and the conjugate heat transfer was considered using a commercial code (ANSYS-FLUENT) based

on a SIMPLE-type algorithm. Numerical experiments, were done to investigate the isotherms and the vector fields in the

water region to extract the evolutions of the minimum and maximum temperatures of the water inside the pipe. There was

no substantial difference in the anti-freezing effects between the straight and twisted. Therefore, the straight installation is

recommended after considering the damage and short circuit behavior of the electrical heat trace.

Keywords : Anti-freeze ,Heat trace, Twisted installation, Straight installation, Conjugate heat transfer

1. 서 론

동절기 소방 배관의 동파방지대책 중 현장에서 가장 널

리 쓰이는 대책 중의 하나가 배관에 열선과 배관보온재를

시공하는 것이다. 이 경우 열선의 열로 인해 배관과 온도

차가 발생하여 열이 전달되며 배관보온재는 열선 및 배관

부와 외부와의 열전달을 차단하는 역할을 한다. 열선에서

배관으로는 전도 열전달이 발생하고 배관에서 배관 내부

의 유체로는 대류 열전달이 발생한다. 밀폐계의 형상이 사

각(2-4)

또는 환형(5)인 경우 밀폐계 내부의 대류 열전달 관

련 선행 연구가 활발히 이루어졌다. 밀폐계의 두께가 없는

이론적인 연구 뿐 아니라 본 연구에서와 같이 밀폐계가 일

†Corresponding Author, E-Mail: hgchoi@snut.ac.kr

†TEL: +82-2-979-6312, FAX: +82-2-949-1458

50 최명영 · 전병진 · 최형권

한국화재소방학회 논문지, 제30권 제1호, 2016년

정한 두께를 갖는 연구도 활발히 이루어졌다(6,7)

. 하지만

일정한 두께를 갖는 원형 밀폐계 경계의 일부가 일정한 열

유속을 갖는 경우에 대한 연구는 상대적으로 많이 수행되

지 않았다. 본 연구는 Choi(1)가 2차원 수치해석을 통해 동

파방지에 효과적인 열선의 위치를 확인한 연구의 응용연

구로서, 유한한 두께를 갖는 원형 밀폐계 내부에 물이 들

어있고 밀폐계 경계의 일부가 일정한 열 유속을 갖는 3차

원 밀폐계의 복합열전달 연구이다. 소방 배관에 열선 및

배관보온재를 설치하는 경우 대부분의 시방서에는 배관의

하단부에 열선을 직선으로 시공할 것을 요구하고 있다. 하

지만, 시방서 없이 열선을 설치하거나 배관의 단위 길이

당 투입열량을 높이기 위해 열선을 배관의 길이 방향으로

감아서 시공하는 경우를 종종 확인할 수 있었다. Choi(1)의

기존 연구는 열선을 배관에 직선으로 시공하여 배관의 길

이 방향으로 유동이 발생하지 않아 2차원 해석을 수행하

였다. 하지만 본 논문에서와 같이 열선을 배관에 감아서

시공하는 경우에는 배관의 길이방향 유동이 발생하게 되

어 3차원 CFD 해석을 수행하였다. 따라서 본 연구에서는

열선을 배관을 감아서 시공한 경우와 직선으로 시공한 경

우를 모델링 한 후 그 결과를 상호 비교하여 보다 효과적

인 열선 시공 방법을 확인하였다.

2. 수치해석

2.1 지배방정식 및 사용코드

밀폐계 내부에서 층류자연대류가 발생하려면 Rayleigh

수가 임계 Rayleigh 수보다 작아야 하는데, 임계 Rayleigh

수는 밀폐계 형상에 따라 다르다. Rayleigh 수는 유체 사

이의 열전달과 관련된 무차원 수로서 유체의 온도구배에

따른 자연 대류 발생여부를 확인할 수 있다. Kuehn은 수

평 원형배관에서 Rayleigh 수는 100에서 10

7의 범위에 있

는 경우 층류자연대류가 발생하는 것을 알아냈다(8)

. 본 논

문의 경우, 해석 범위 내 최대 Rayleigh 수는 106 이하로

배관 내부에서 층류자연대류가 발생할 것을 예측할 수 있

었다. 자연대류를 포함한 복합열전달을 고려한 배관의 열

전달 특성을 파악하기 위해 지배방정식은 3차원 연속방정

식(1), 비압축성 Navier-stokes 방정식(2)~(4) 및 에너지방

정식(5)을 적용하였으며 다음과 같다.

연속방정식

(1)

운동량 방정식

x 방향:

(2)

y 방향:

(3)

z 방향:

(4)

에너지 방정식

(5)

지배 방정식은 다음과 같은 가정을 적용함으로써 단순

화 하였다.

· 배관 내 유체는 비정상 상태 3차원 유동이다.

· 부력항 내의 유체의 밀도에 대해서는 Boussinesq 모델

을 적용하였고, 그 이외 유체 및 배관의 모든 물성치는

일정하다.

· 유체의 압축성 효과, 점성 소산 및 복사 열전달을 무시

한다.

· 중력가속도는 − z 방향으로 작용한다.

열전달은 배관과 열선에서는 전도방정식을 물과 배관사

이에서는 대류-전도 방정식을 사용하여 해석하였다. 지배

방정식의 해법을 위해서 ANSYS-FLUENT 에서 제공하는

SIMPLE 알고리즘을 사용하였다. 시간 이산화는 2차 정확

도 내재적 방법을 사용하였고, 대류항 공간 차분은 2차 정

확도의 상류도식(Second Order Upwind)을 사용하였으며,

280 K에서의 물의 열팽창계수 값을 사용하여 Boussinesq

모델을 적용하였다.

2.2 모델링

본 논문에서 사용한 배관의 규격은 소방 자재로 많이 사

용되고 있는 KS D 3562 배관과 KS D 3507 중 보다 많이

사용되고 있는 KS D 3507 배관 중 호칭지름 50의 배관을

참고하여 모델링하였으며, 해석에 사용된 주요 설계치는

Table 1과 같다.

보다 효율적으로 CFD 해석을 수행하기 Choi(1)의 논문

을 참조하여 배관의 경계조건을 열선이 설치된 부분만 열

유속 조건을 입력하고, 나머지 부분은 단열조건을 입력하

였다. 배관에 열선을 직선으로 시공한 경우와 감아서 시공

한 경우 동파방지 효과를 살펴보기 위하여 Choi(1)가 2차

원 수치해석을 통해 확인된 열선의 위치가 배관의 단면을

기준으로 12시 방향을 θ = 0o라고 할 경우 θ = 135

o 방향

∂ρ∂t------ +

∂u

∂x------ +

∂v

∂y------ +

∂w

∂z------- = 0

∂u

∂t------ + u

∂u

∂x------ + v

∂u

∂y------ + w

∂u

∂z------ = − ∂p

∂x------

1

ρ---

+ ν ∂2u

∂x2

-------- + ∂2

u

∂y2

-------- + ∂2

u

∂z2

--------⎝ ⎠⎜ ⎟⎛ ⎞

∂v

∂t------ + u

∂v

∂x------ + v

∂v

∂y------ + w

∂v

∂z------ = − ∂p

∂y------

1

ρ---

+ ν ∂2v

∂x2

-------- + ∂2

v

∂y2

-------- + ∂2

v

∂z2

--------⎝ ⎠⎜ ⎟⎛ ⎞

∂w

∂t------- + u

∂w

∂x------- + v

∂w

∂y------- + w

∂w

∂z------- = − ∂p

∂z------

1

ρ---

+ ν ∂2w

∂x2

--------- + ∂2

w

∂y2

--------- + ∂2

w

∂z2

---------⎝ ⎠⎜ ⎟⎛ ⎞

+ gβ T − T∞

( )

ρcp∂T

∂t------ + u

∂T

∂x------ + v

∂T

∂y------ + w

∂T

∂z------

⎝ ⎠⎛ ⎞

= k∂2

T

∂x2

--------- + ∂2

T

∂y2

--------- + ∂2

T

∂z2

---------⎝ ⎠⎜ ⎟⎛ ⎞

Fire Sci. Eng., Vol. 30, No. 1, 2016

열선의 직선시공과 감기시공의 동파방지 효과 비교를 위한 3차원 비정상 수치해석 51

에 시공한 경우와 열선을 배관에 감기 시공한 경우를 3차

원 수치해석을 통해 비교해 보았다. Case 1은 열선을 배관

의 단면을 기준으로 12시 방향을 θ = 0o라고 할 경우 θ =

135o에 직선으로 시공한 경우를 3차원 모델링하였고, Case

2와 Case 3은 Figure 3과 같이 열선을 X축 방향(배관의

길이 방향)으로 0.2 m 당 1회 감기 시공한 경우를 모델링

하여 3차원 CFD 해석을 통해 그 결과를 상호 비교하였다.

열선을 직선으로 시공하는 경우와 감아서 시공하는 경우

배관의 단위 길이 당 사용되는 열선의 길이에 차이가 발생

하므로 Case 2는 Case 1과 배관의 단위 길이 당 총 투입

되는 열량이 갖도록 열선의 출력을 조정하였으며, Case 3

은 Case 1과 동일한 출력의 열선을 감아서 시공한 경우로

설정하였다. 각각의 경우에 대한 열선의 조건을 Table 2

에 정리하였다.

2.3 초기조건 및 경계조건

본 논문은 소방 배관의 동파를 방지하기 위해서 열선 및

배관보온재를 설치한 것을 모델링한 것으로 배관 및 배관

내부의 초기 온도는 물의 어는점인 273 K로 설정하였다.

배관 바깥면 중 열선과 맞닿고 있는 부분의 경계조건은

Table 2에 따라 열유속 조건을 설정하였으며 그 외의 배관

보온재와 직접 맞닿는 배관 바깥면의 경계조건은 단열조

건을 입력하였다. 또한 본 연구에서 사용된 배관은 전체

배관 중 일부분을 관찰한 것으로 배관의 X축 방향 양 끝

단의 경계조건은 Periodic 조건으로 설정하였다.

2.4 격자계 및 시간간격 실험

본 연구의 격자계 독립성을 확인하기 위하여, Y-Z 평면

에서의 격자크기는 배관 외경(D)을 기준으로 D/60의 격자

계를 사용하였고, 본 논문에서 열선을 배관에 감아서 시공

한 경우 X축 방향으로도 유동이 발생하여 X축 방향으로

의 격자계 시험을 별도로 수행하였다. X축 방향의 격자크

기(dx)가 각각 1 mm, 2 mm, 4 mm인 경우 해석을 수행한

후 그 결과치를 상호 비교하였다. dx가 1 mm인 경우 격자

개수는 775008개, 2 mm인 경우 격자개수는 387504개, 4

mm인 경우 격자개수는 193752개이다. X축 방향의 격자

크기(dx)가 각각 1 mm, 2 mm, 4 mm로 서로 다른 분해도

를 가지는 세 가지의 격자계에 대하여 시간간격 2 s로 지

정하여 수치해석을 수행하였다. 동파방지에 가장 중요한

관찰요소인 시간에 따른 배관 내 최소 온도 변화를 살펴

보았다. Figure 3에서 확인할 수 있듯이 시간에 따른 배관

내 최소온도변화 그래프가 X축 방향의 격자크기(dx)가 각

각 1 mm, 2 mm, 4 mm인 경우 차이가 거의 발생하지 않

음을 확인할 수 있었다. 다만 적정한 격자 종횡비를 유지

하기 위해 X축 방향의 격자크기(dx)는 2 mm인 격자계를

사용하였다. 또한 시간간격을 Figure 4와 같이 1 s, 2 s,

5 s, 10 s, 20 s의 다양한 시간 간격으로 수치 해석을 수행

Table 1. Design Specifications of the System

Properties & Spec. Value

Outside diameter of pipe 60.5 mm

Thickness of pipe 3.65 mm

Length of pipe 200 mm

Material of pipe Carbon Steel

Conductivity of pipe 54 W/mK

Density of pipe 7854 kg/m3

Specific heat of pipe 434 J/kgK

Ambient temperature 273 K

Intial water temperature 273 K (Liquid)

Size of heat trace (W)10 mm

Table 2. Heat Trace Conditions in Each Case

Case

No.Installation type Heat flux

Total heat

transfer rate

1 Straight (θ = 135o) 1600.00 W/m

23.20 W

2 Twisted 1160.17 W/m2

3.20 W

3 Twisted 1600.00 W/m2

4.41 W

Figure 2. A non-uniform mesh of twisted heat trace (dx =

2 mm).

Figure 1. A schematic of the system (Y-Z plane).

52 최명영 · 전병진 · 최형권

한국화재소방학회 논문지, 제30권 제1호, 2016년

한 후 시간에 따른 배관 내 최소온도변화를 각각 비교하였

다. 시간간격 시험 결과에서는 온도가 유사하게 상승하는

것을 확인할 수 있었다. 다만 초기 온도 상승 그래프를 확

대하여 비교해보면 1 s, 2 s, 5 s, 10 s의 결과와 20 s의 결

과가 초반에 약간의 차이가 발견되어, 본 연구에서는 모든

수치해석에 대하여 10 s 시간간격을 적용하였다.

3. 결과 및 고찰

3.1 열선의 위치별 배관 등온선 분포

Figure 5은 초기 조건으로부터 5000 s가 경과 된 후 X-Z

평면과 Y-Z 평면의 배관 중심에서의 등온선 분포이다.

Figure 5의 등온선 분포에서 확인할 수 있듯이 열선을 직

Figure 3. Minimum temperature histories of the water for

various grid size.

Figure 4. Minimum temperature histories of the water for

various time step.

Figure 5. Isotherms of the water on X-Z and Y-Z plane at 5000 s.

Fire Sci. Eng., Vol. 30, No. 1, 2016

열선의 직선시공과 감기시공의 동파방지 효과 비교를 위한 3차원 비정상 수치해석 53

선으로 설치한 Case 1의 경우에는 X축 방향으로 온도가

동일하지만 Case 2 및 Case 3에서는 X축 방향으로 약간

의 온도차이가 발생하고 있음을 확인할 수 있으며 또한

Case 3의 최소 및 최대 온도가 Case 1 및 Case 2에 비해

다소 높은 것을 확인할 수 있다.

3.2 열선의 위치별 배관 내부 벡터장 분포

Figure 6은 5000 s가 경과 된 후 X-Z 평면과 Y-Z 평면

의 배관 중심에서의 속도 벡터장이다. Case 1은 등온선 분

포에서도 확인할 수 있었듯이 X축 방향으로 온도차이가

없어 X축 방향의 유동이 발생하지 않았다. 하지만 Case 2

및 Case 3과 같이 배관에 감기 시공한 경우에는 등온선

분포에서도 확인할 수 있었듯이 X축 방향으로 온도차이가

발생하여 이로 인해 X축 방향 유동이 발생하는 것을 확인

할 수 있었다. 또한 Case 2와 Case 3의 X축 방향의 유동

장의 형태는 매우 유사하나 Case 3의 유동의 크기가 좀

더 큰 것을 확인할 수 있었다.

3.3 열선의 위치별 배관 내부 속도 크기 및 유동 균일

도 비교

Table 3은 배관 내 물의 최대 속도 크기, 최대 X축 속도,

평균 속도 크기 및 속도의 균일도를 나타낸다. 배관 내 물

의 최대 속도 크기는 Case 1의 경우가 X축 방향 유동이

없는데도 불구하고 가장 큰 것을 확인할 수 있었다. 배관

을 감아서 시공하고 열선의 크기에만 차이가 있는 Case 2

와 Case 3을 비교해보면 투입열량이 증가함에 따라 X축

방향 유동 및 평균 속도 크기도 증가한 것을 확인할 수 있

었다. 유동 균일도(uniformity index)는 (6)의 식에 의해 계

산되었으며, 본 연구에서는 3가지 경우가 비슷하였으나

Case 1이 미세하게 작은 것을 확인할 수 있었다.

유동균일도 = (6)1 − ui − u2uS

----------------Sii=0

n

∑

Figure 6. Vector fields of the water on X-Z and Y-Z plane at 5000 s.

Table 3. Maximum/Average Velocity and Uniformity Index of Velocity of Water

Time

(s)

Maximum velocity

magnitude (unit: mm/s)

Maximum X-axis

velocity (unit: mm/s)

Average velocity

magnitude (unit: mm/s)

Uniformity index

of velocity

Case 1 Case 2 Case 3 Case 1 Case 2 Case 3 Case 1 Case 2 Case 3 Case 1 Case 2 Case 3

02000 0.69 0.57 0.66 0 0.14 0.18 0.18 0.14 0.15 0.80 0.80 0.80

05000 0.69 0.57 0.66 0 0.14 0.18 0.18 0.14 0.15 0.80 0.80 0.80

10000 0.69 0.57 0.66 0 0.14 0.17 0.18 0.14 0.15 0.80 0.80 0.80

54 최명영 · 전병진 · 최형권

한국화재소방학회 논문지, 제30권 제1호, 2016년

3.4 열선의 위치별 배관 내부 온도 비교

Figure 7은 배관 내 물의 최소온도, 최대온도 변화를 보

여주고 있으며 Table 4는 2000, 5000, 10000 s에서의 최소

온도와 최대온도를 나타내고 있다. 배관의 동파와 연관성

있는 배관 내 물의 최소온도 변화를 살펴보면 배관의 단위

길이당 투입열량이 높은 Case 3이 가장 빠르게 상승하였

고 배관의 단위 길이당 투입열량이 동일한 Case 1, Case 2

는 거의 유사하지만 Case 1이 미세하게 높았다. Choi(1)의

기존 2차원 연구에서 투입열량이 동일한 경우 열선의 위

치에 따라 물의 최소온도 그래프에는 차이가 발생하는 것

을 확인할 수 있었으나, 본 연구에서는 Case 1과 Case 2의

열선의 설치방식이 다름에도 불구하고 최소온도 그래프가

거의 유사하였다. 이는 열선을 직선 시공할 경우 발생하지

않았던 X축 방향의 유동의 영향인 것으로 판단된다. 배관

내부 최대온도는 Case 3, Case 2, Case 1의 순서대로 빠르

게 상승하였다. Figure 7 및 Table 4에서 확인할 수 있듯이

배관 내 물의 최소온도와 최대온도의 경우 Case 1과 Case

2의 경우 그 차이가 매우 미비했다. Case 2와 Case 3은 열

선을 감아서 시공하기 때문에 배관에 열선을 감을 때 열선

을 당기면서 배관에 밀착시켜야 하기 때문에 Case 1에 비

해 열선에 보다 높은 장력(tension)이 걸리게 되어 열선 손

상의 우려가 더 높다. 또한 비나 눈 등이 배관보온재 내부

로 침투하여 수평 배관 하부의 배관과 배관보온재 사이에

Figure 7. Minimum (left) and maximum (right) temperature histories of the water.

Table 4. Minimum and Maximum Temperature of Water

Time

(s)

Tmin (K) Tmax (K)

Case 1 Case 2 Case 3 Case 1 Case 2 Case 3

02000 275.47 275.39 276.33 276.47 276.54 277.86

05000 279.71 279.63 282.18 280.90 280.83 283.79

10000 286.78 286.71 291.94 287.79 287.86 293.48

Figure 8. Average temperature histories of the water.

고이게 되는데 열선을 감아서 시공하는 경우 그 부분에도

열선이 있으므로 열선의 단락사고 등을 유발할 수 있는 가

능성이 높으므로, 유지보수의 측면에서는 Case 1이 더 효

과적이다. Figure 8은 배관 내 물의 평균온도 변화를 나타

낸다. 본 연구에서 배관 벽면의 일부는 열유속 조건을 적

용하고 그 외의 부분은 단열조건을 적용하여 열손실이 없

Fire Sci. Eng., Vol. 30, No. 1, 2016

열선의 직선시공과 감기시공의 동파방지 효과 비교를 위한 3차원 비정상 수치해석 55

다는 가정 하에 수행되어 배관 내 물의 평균온도는 열선의

출력과 직접 연관되는데 시간에 따른 열선의 출력이 일정

하므로 평균 온도 또한 선형으로 증가한다. Case 1과

Case 2는 배관의 단위 길이 당 총 투입되는 열량이 갖도록

열선의 출력을 조정하여 평균온도가 서로 같고 Case 3은

Case 1 및 Case 2에 비해 단위 길이 당 총 투입되는 열량

이 더욱 커서 그만큼 그래프의 기울기에 차이가 발생한다.

3.5 열선의 시공방법에 따른 경제성 비교

본 장에서는 열선의 시공방법에 따른 경제성을 고려해

보았다. 배관 100 m에 열선을 시공할 경우 Case 1은 100 m

의 열선이 필요하지만 Case 2와 3의 경우 138 m가 필요하

다. Case 2에서 사용하는 열선의 출력이 Case 1과 Case 3

에 비해 다소 낮지만 그 차이가 크지 않으므로 열선의 단

가 및 시공비가 동일하다고 가정할 경우 Case 1이 가장

경제적이다.

4. 결 론

소방 배관에 열선 및 배관보온재를 설치하는 경우 시방

서에는 ANSI/IEEE Std. 515에 따라서 배관 단면의 12시

방향을 기준으로 θ = 135o에 위치에 열선을 직선으로 시공

할 것을 요구하고 있다. 하지만 시방서 없이 열선을 설치

하거나 최근 이상한파로 배관의 단위 길이당 투입열량을

높이기 위해 배관에 감아서 시공된 경우를 종종 확인할 수

있어 동파 방지에 효과적인 시공방법을 확인하기 위하여

각각의 경우를 모델링하여 3차원 수치해석을 수행하여 다

음의 결론들을 유도하였다.

(1) Case 1과 Case 2의 경우에 자연대류에 의한 유동장

은 상이하고 특히 감기 시공의 경우 X축 방향 유동이 발

생하는 것을 확인하였으나 시간에 따른 배관 내 물의 최소

및 최대온도 이력은 거의 동일함을 확인하였다.

(2) 감기 시공인 Case 2는 같이 직선 시공인 Case 1에

비해 열선에 보다 높은 장력(tension)이 걸리게 되어 열선

손상의 우려가 높고, 또한 비나 눈 등이 배관보온재 내부

로 침투하여 수평 배관 하부의 배관과 배관보온재 사이에

고일 경우 열선의 단락사고 등을 유발할 수 있으므로,

Case 1이 더 효과적인 시공으로 여겨진다.

(3) 따라서 열선의 효율, 유지관리의 편의성 및 안전성

등을 고려할 때 주위 환경 조건과 배관의 종류에 따라 열

선 제조사 또는 ANSI/IEEE Std. 515에서 권장하는 충분

한 용량을 갖는 열선 및 배관보온재를 선택하여 Case 1과

같이 설치하는 것이 가장 타당하다고 할 수 있다.

(4) 단위 길이 당 동일한 출력의 열선이 주어진 경우, 감

기 시공한 Case 3은 직선 시공한 Case 1 보다 총 투입열

량이 높으므로, 물의 최소온도가 Case 1 보다 높다. 따라

서, 열선 소모량이 많지만 동파방지가 최우선 목적인 경우

는 감기 시공하는 것이 효과적임을 확인하였다.

후 기

이 연구는 서울과학기술대학교 교내 학술연구비 지원으

로 수행되었습니다.

References

1. M. Y. Choi, D. W. Lee and H. G. Choi, “Numerical

Analysis of Unsteady Heat Transfer for the Location

Selection of Anti-freeze for the Fire Protection Piping

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