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1[7급 국가직 전달현상] 21년 1회차
그림과 같이 유리 폭(width)이 각각 0.45 cm이며 그 사이 공기층의 폭이 0.9 cm인 이중창이 있다. 이와 동일한 단열 효과를 내기 위한 단일창을 사용할 때, 단일창의 유리 폭[cm]은? (단, 모든 창의 깊이(depth)와 높이(height)는 같고, 정상상태에서 유리와 공기를 통한 폭 방향으로의 열전도만 고려하며, 공기와 유리의 열전도도는 각각 0.03 W m-1 K-1와 0.9 W m-1K-1이다)

문제 이미지
1
2.79
2
3.44
3
27.9
4
34.4
해설

이중창과 같은 단열 효과를 내는 단일 유리의 폭은 27.9 cm이다. 단위 면적당 전도 열저항의 직렬 합을 같게 놓으면 된다.

이중창의 열저항은 유리 두 장과 공기층의 합이다.
R=2×0.00450.9+0.0090.03=0.01+0.3=0.31 m2 K W−1R = 2 \times \dfrac{0.0045}{0.9} + \dfrac{0.009}{0.03} = 0.01 + 0.3 = 0.31\ \mathrm{m^2\,K\,W^{-1}}

단일창은 L0.9=0.31\dfrac{L}{0.9} = 0.31 이므로 L=0.279 m=27.9 cmL = 0.279\ \mathrm{m} = 27.9\ \mathrm{cm}이다. 열전도도가 낮은 공기층이 저항의 대부분을 차지한다.

  • 2.79 cm: 열저항이 이중창의 10분의 1에 그쳐 m 와 cm 환산을 한 자리 잘못한 값이다.
  • 3.44 cm: 이 두께의 유리 열저항은 이중창의 약 8분의 1로 단열 효과가 같지 않다.
  • 34.4 cm: 이중창보다 열저항이 커져 필요한 두께를 넘는다.

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