발열체의 열손실 분석에 의한 새로운 풍속측정 방법에 관한 연구 = A study of new wind speed measurement method by heat loss analysis of heating elements

국문 초록 (Abstract)

본 논문에서는 발열체의 열손실 분석에 의한 새로운 풍속 측정 방법을 제안하였다. 풍속 측정 시스템은 전기히터, 방열판, 그리고 온도계로 구성(방열판 양쪽에 전기 히터와 온도계를 부착함)되는 풍속센서와 지름이 100mm인 원통형 파이프로 구성된다. 측정원리는 공기의 흐름에 따라 가열된 전기히터의 온도 차이를 이용하여 공기의 흐름 속도 즉, 풍속을 측정하는 것이다.
실험결과 A형(25mm) 방열판을 사용한 경우, 풍속 측정 범위는 0.0 ~ 2.09m/sec이였고 이때 온도범위는 80℃~35.2℃이였다. B형(45mm) 방열판을 사용한 경우, 풍속 측정 범위는 0.0 ~ 2.09m/sec이였고 이때 온도범위는 74.2℃~31.7℃이였다. 최초 측정을 위해 전기히터의 가열시간이 필요한데 A형과 B형은 각각 14분 23초와 17분 04초가 소요되었다. 2가지의 실험결과 풍속의 측정범위가 0.0 ~ 0.2m/sec에서는 우수한 온도 감도를 갖고 있다는 것을 알 수 있으며, 이론과 같이 온도에 대한 풍속은 자연지수 형태로 감소한다는 것을 알 수 있었다.
본 연구에서 증명한 발열체의 열손실을 이용한 풍속 측정 방법은 큰 의미가 있으며 상품화할 경우 저속의 풍속 측정이 가능하므로 정밀 환경제어 시스템에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

In this paper, a new wind speed measurement method using heat loss analysis of heating elements is proposed. The wind speed measurement system consists of a wind speed sensor consisting of an electric heater, a heat sink and a thermometer(attaching an electric heater and a thermometer on both sides of the heat sink) and a cylindrical pipe having a diameter of 100 mm. The measuring principle is to measure the air flow rate, that is, the wind speed, by using the temperature difference of the heated electric heater according to the air flow.
As a result of the test, when the A-type (25mm) heat sink was used, the wind speed measurement range was 0.0 to 2.09m/sec, and the temperature range was 80℃ to 35.2℃. In the case of using a type B (45 mm) heat sink, the wind speed measurement range was 0.0 to 2.09m/sec, and the temperature range was 74.2℃C. to 31.7℃. For the initial measurement, the heating time of the electric heater was required. Type A and B took 14 minutes 23 seconds and 17 minutes 04 seconds, respectively. As a result of the two experiments, it can be seen that the measurement range of the wind speed has excellent temperature sensitivity at 0.0 ~ 0.2m/sec.

The wind speed measurement method using the heat loss of the heating element proved in this study has great meaning, and if it is commercialized, it can be applied to the precision environment control system because the low speed wind speed can be measured.

목차 (Table of Contents)

• 제 1장 서 론 1
• 제 1절 연구 배경 1
• 제 2절 연구 목적 2
• 제 2장 기존의 풍속 측정 방법 3
• 제 1절 풍차식 풍속계 방식 3
• 제 2절 열선 풍속계 방식 4
• 제 3절 초음파 풍속계 5
• 제 4절 풍차식, 열산, 초음파 풍속계의 측정범위 6
• 제 3장 발열체(전기히터)를 이용한 풍속 측정 방법 7
• 제 1 절 발열체(전기히터)의 열손실 풍속 측정 원리 7
• 제 2 절 풍속 센서 모듈 부품 설명 9
• 제 3 절 풍속 센서 모듈 제작 11
• 제 4 절 풍속 센서 제작 12
• 제 5 절 풍속 측정 실험에사용한 장비 13
• 제 6 절 풍속 측정 실험 순서 13
• 제 4장 실험 및 결과 고찰 16
• 제 1 절 풍속 측정 실험 결과 16
• 제 2 절 풍속 측정 실험 결과에 대한 고찰 22
• 제 5장 결론 28
• 참고문헌 29
• ABSTRACT 31