자동차 실내 공기질 평가를 위한 수치해석적 연구 :A numerical study for the evaluation of the automotive indoor air quality

윤성현

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자료유형: 학위논문

저자정보: 윤성현 (아주대학교, 아주대학교 대학원)

지도교수: 최윤호

발행연도: 2015

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이 논문의 연구 히스토리 (5)

2015

자동차 실내 공기질 평가를 위한 수치해석적 연구

윤성현 기계공 2015.01 학위논문

2014

HVAC 관련 매개변수 및 탑승조건에 따른 자동차 실내의 온열쾌적성 평가모델에 관한 수치해석적 연구

윤성현 , 박준용 , 손덕영 외 2명 대한기계학회 논문집 A권 2014.09 학술저널

HVAC 작동특성에 따른 자동차 실내 공기질 평가에 관한 수치해석적 연구

윤성현 , 서진원 , 최윤호 한국생산제조학회지 2014.06 학술저널

HVAC 관련 매개변수 및 탑승조건에 따른 자동차 실내의 온열쾌적성 평가모델에 관한 수치해석적 연구

윤성현 , 박준용 , 손덕영 외 2명 대한기계학회 춘추학술대회 2014.04 학술대회자료

2013

자동차용 HVAC 시스템의 air-vent 고려 여부에 따른 차 실내 온열쾌적성 평가에 관한 연구

윤성현 , 서진원 , 최윤호 외 2명 한국전산유체공학회 학술대회논문집 2013.05 학술대회자료

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자동차를 비롯한 탈것에 관련된 사업은 현재 친환경으로 시장이 이동하고 있으며, 기존에 개발된 제품들은 그 대응에 있어 한계가 오고 있다. 그와 동시에 사람이 자동차를 이용하는 시간이 증가함에 따라 거주공간으로써의 기능을 구현해야 한다는 인식이 생기고 있다. 차 실내의 친환경은 인체를 위한 것으로 운전자의 시각, 촉각, 청각에 관한 안락함을 추구하며 이에 대한 감성 기술, 즉 자동차 실내 환경의 질 향상에 관한 연구는 세계적으로 활발하게 수행되고 있으며 해외에 비해 한국의 경쟁력이 비교적 약한 분야로 꼽히기도 한다. 자동차 실내 환경의 질은 인간의 온열쾌적성, 자동차 실내 공기질, 그리고 냄새 및 소음 등의 요소를 종합하여 평가가 이루어진다. 이 중 실내 공기질을 저해시키는 물질로는 대표적으로 이산화탄소, 휘발성 유기화합물, 배기가스 등이 있다. 특히 이산화탄소 및 휘발성 유기화합물은 각각 졸음운전과 새차증후군의 원인이 되어 교통사고 등의 문제와 직접적으로 연결되므로 이를 빠른 시간에 저감시키는 실험적, 해석적 연구가 활발히 수행되고 있지만 현재까지 수치해석적으로 평가하는 방법에 대한 기준이 정립되어 있지 않다.
본 연구에서는 이산화탄소 농도 및 휘발성 유기화합물 저감 속도에 영향을 미치는 매개변수를 선정하고, 다양한 매개변수에 대한 저감 속도 해석 및 예측모델을 도출하였다. 이를 위해 요인 설계 실험계획법을 이용하여 다양한 매개변수(재순환 비율, 탑승조건, 토출각도, 작동풍량, 작동 모드)에 따른 오염가스 저감특성 평가를 수행하여 실내 공기질 평가 데이터를 확보하였다. 이를 통하여 수치해석을 수행하지 않고 실내 공기질을 파악할 수 있는 예측모델을 도출하였다. 이는 향후 오염물질 농도 해석을 수행하지 않고 실제 인체에 영향을 미치는 이산화탄소 및 휘발성 유기화합물의 농도를 빠르게 평가할 수 있다. 이는 효과적인 차 실내 공기질 유지를 위한 공조시스템의 설계 및 제어로직 수립에 이용할 수 있을 것으로 사료되며, 적정 수준의 실내 공기질을 제어할 수 있는 적절한 방안이 될 것으로 예상한다.

Industry and the market related to the vehicle including the car are currently focusing on the environmental products. At the same time, as the time of using the car is increased, the recognition that the car has to perform its function as a living space is gradually occurred. Eco-friendly car interior is for human body which pursues the comfortable of the driver’s sense of touch, hearing and sight. The development of technique for human sensitivity and the research of indoor environmental quality in automotive cabin are being performed actively in the world. Compare to the world, South Korea has weak competitiveness in this field yet. Indoor environmental quality in automotive cabin is evaluated by human thermal comfort, indoor automotive air quality, odor quality and noise. Pollutants that hinder the indoor air quality are carbon dioxide, volatile organic compound, human breath and so on. Especially, carbon dioxide and the volatile organic compound are respectively caused the drowsy driving and the new car syndrome. These are directly connected to the problem such as car accident and human death. The experimental and numerical studies about decreasing the pollutants in short time are being performed but the standard evaluation method has not been established yet.
In this study, the parameters which influence the decreasing speed of the concentration of carbon dioxide and volatile organic compound in the automotive were selected. Numerical study was performed and prediction model equations were derived. In order to derive this result, design of experiments were used and the evaluation data of the indoor air quality were obtained by performing the assessment of the characterization of contaminated gas emissions according to various parameters such as air recirculation ratio, boarding condition, operation airflow, HVAC mode and ventilation angle. This can rapidly assess the concentration of contaminants affecting the actual human body without performing further numerical analysis of pollutant concentrations. This is considered to be used to design a better HVAC system and control logic and expected to be a suitable approach to control the automotive indoor air quality.

#자동차 #실내환경

제 1장 서론
1.1 연구 배경 및 목적
1.2 국내 및 국외 연구 동향
1.3 연구 방법
제 2장 자동차 실내의 이산화탄소 농도 저감 평가를 위한 수치석적 연구
2.1 개요
2.2 지배방정식
2.2.1 연속방정식, Navier-stokes 방정식
2.2.2 화학종 방정식
2.2.3 난류 모델
2.3 환기 효율
2.4 격자의존성 평가
2.5 계산영역 및 HVAC 관련 매개 변수
2.5.1 HVAC 모드에 따른 질량 배분율
2.5.2 토출각도 선정
2.5.3 탑승조건과 환기모드
2.6 인체 호흡 설정
2.7 환기모드에 따른 차 실내 이산화탄소 농도 설정
2.8 HVAC 작동풍량 별 환기효율 및 국소평균 공기연령 분포
2.9 계산결과
2.9.1 시간에 따른 이산화탄소 농도변화 결과
2.9.2 이산화탄소 권장농도(1,000ppm) 도달 시간
2.9.3 선정된 매개변수의 영향도 분석
2.9.4 매개변수별 풍량과 시간에 따른 차 실내 이산화탄소 농도 변화
2.9.5 이산화탄소 농도변화 평가방정식 도출
제 3장 자동차 실내의 휘발성 유기화합물 농도 저감 평가를 위한 수치해석적 연구
3.1 개요
3.2 VOC 측정 부위 및 면적
3.3 VOC 초기농도 모사
3.4 계산결과
3.4.1 VOC 농도 해석 매개변수 선정 및 농도 감소 결과
3.4.2 VOC 농도변화 평가방정식 도출
제 4장 결론
참고문헌
ABSTRACT

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