![](https://img1.daumcdn.net/relay/cafe/original/?fname=http%3A%2F%2Fdigitalagro.com%2Fneowiz%2Fuserfiles%2Fyj_1101_1_0.jpg)
열에너지는 ‘물질분자의 운동’으로 나타나는 물리량으로 저장이 불가능하며 필요한 양만큼 다른 곳에서 가져오지 않으면 안된다. 열에너지를 절감하는 기술은 이동하는 곳을 차단하면 줄일 수 있는데, 열에너지의 이동방법에 대하여 알아보자.
시설온실의 열에너지를 줄이는 방법
대류현상은 공기의 열팽창에 의하여 밀도가 낮아져 상승되는 현상으로 따뜻한 공기가 온실상부로 이동되는 현상이다. 온실 밖은 온도가 낮아 접촉되는 공기에 의하여 열에너지가 소모되며 이 현상을 줄이는 방법은 온실에 찬바람이 들어가는 것을 방지하고 커튼을 낮게 설치해야 한다.
대류(convection)에 의한 열 이동
대류열전달은 열이 가해진 기체나 액체의 열팽창에 의한 비중차이에 의하여 발생되는 현상으로, 열에너지가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하게 한다. 일반적으로 분자의 운동에너지로 전달이 되는 전도 열전달보다도 대류 열전달이 빠르고 양도 훨씬 크다.
우리가 옷을 입은 것도 몸에 닿은 공기가 열팽창에 의하여 몸 밖으로 나가는 것을 방지하기 위한 조치이며, 동물들이 몸에 털을 유지하는 것도 대류현상으로 몸체로부터 열에너지가 손실되는 것을 막아 체온을 유지하기 위한 조치인 것이다.
하우스의 개폐기를 내렸어도 외부에 바람이 심하게 부는 날은 외부로부터 찬바람이 유입되고 들어온 공기량만큼 외부로 나가야 하기 때문에 열에너지 손실이 크다.
따라서 개폐기를 내리고 외부에서 블록이나 돌로 꼭꼭 눌러주어 바람이 들어오는 현상을 막아 대류로 손실되는 열량을 줄여야 한다.
또한 커튼을 낮게 설치하여 더운 공기가 온실 상부로 이동되는 것을 막아 따듯한 공기가 작물주변에 머무르게 하여야 난방비를 줄일 수 있다.
전도(conduction)에 의한 열 이동
열에너지는 분자의 운동으로 나타나는 물리량으로 온도가 높은 곳은 분자의 운동이 활발하며 온도가 낮은 곳은 분자의 운동이 작게 나타난다. 분자의 운동이 활발한 지역에서 운동이 낮은 지역으로 접촉분자의 운동으로 열에너지가 전달되는 것을 전도라고 한다. 즉 물체의 어느 두 점간에 온도차가 있으면 분자의 운동에 의하여 열에너지 전도가 일어나는데, 이때 단위 면적당 열 이동량은 온도구배에 비례하고 물체 두께에 반비례하며, 물체의 열전도율에 영향을 받는다.
전도에 의한 전달열량은 물질분자의 운동으로 전달되기 때문에 분자의 거리가 가까울수록, 분자의 운동이 열에 의하여 민감하게 반응할수록 크게 나타난다. 따라서 금속과 같은 고체는 분자가 밀집되어 있고 거리가 가까워 열전도가 잘 일어나며, 공기와 같은 기체분자는 분자간의 거리가 멀어 열전도가 잘 일어나지 않는다.
대류와 전도를 이용한 단열재
우리가 이용하는 단열재는 물질의 이와 같은 특성을 고려한 것으로 대류현상인 공기의 유동을 막기 위해 막을 치고, 그 속에 공기를 담을 수 있도록 하여 전도를 줄이는 방법을 이용한 것이다.
이중유리창은 2겹의 유리사이에 얇은 층의 공기를 담은 형태로 열에너지의 이동을 차단하는 단열창이다. 그 원리는 양쪽의 유리는 공기의 유동을 막아 대류를 방지하고 중간의 공기층은 전도를 막아 열전달을 차단하도록 되어있다.
우리가 오리털 점퍼를 입으면 따뜻한 것도 똑 같은 원리를 이용한 것으로 점퍼의 외피와 내피는 대류를 막는 작용을 하고 중간의 오리털은 공기를 많이 포함할 수 있도록 하여 전도를 막도록 되어 있는 것이다.
단열재로 많이 사용하는 스치로폴도 공기 거품을 화학재로 감싸 이것을 성형시킨 것이다. 화학재로 감싼 것은 대류를 막고 속의 공기층은 전도를 방지하도록 하여 열전달을 차단하도록 한 것이다.
따라서 농업시설에 비닐을 치는 것은 대류를 막는 것이며 그것을 2중 비닐로 하는 것은 전도도 줄여 그만큼 열에너지 소모를 줄이게 되는 것이다. 농업시설에 비닐 한 겹만 더 씌워도 연료비를 20~30% 줄일 수 있다.
복사(radiation)에 의한 열 이동.
열에너지가 전자기파의 형태로 전달되는 현상을 말한다. 즉, 물체는 표면온도와 방사율에 따라 열에너지를 방사하고 주변으로부터 방사된 열에너지를 흡수한다. 태양으로부터 지구에 빛으로 열에너지가 전달되는 현상이나 난로를 쪼일 때 따뜻하게 열을 느끼는 현상이 이것이다. 온실에서 단파장의 햇빛이 지면에 쪼여지면(복사) 장파장 되어 피복재를 뚫고 나가지 못하게 하여 온실이 따뜻한 것이다.
따라서 시설의 구조는 겨울철에 빛이 많이 들어오고, 여름철에는 차단하는 구조를 가져야 하는 것이다.
출처:농경과원예