자동차 내장재 예열성형을 위한 적외선 오븐 내부 열전달 특성의 실험 및 수치적 연구

최근 세계 각국의 환경규제로 인하여 천연섬유 소재 친환경 자동차 내장부품 연구가 활발히 수행되고 있으며, 이러한 천연소재 자동차 내장재의 최종 성형단계인 프레스 성형공정에 앞서 일반적으로 예비성형체 예열공정을 거치게 된다. 예열공정은 주로 적외선 복사열을 이용한 간접방식의 가열기전을 적용하게 되며, 이때 열전달 메커니즘으로 복사열전달과 자연대류에 의한 열전달이 복합적으로 작용하게 된다. 우수한 성능의 최종제품 생산을 위해서 예비성형체로의 균일한 열전달을 통한 예열이 매우 중요하나, 일반적으로 예비성형체 컨베이어 입구와 출구를 통한 열손실을 비롯하여 여러 원인으로 인하여 열전달의 불균일성이 발생하게 된다. 그러므로 적외선 오븐 내부의 불균일한 온도분포를 최소화하기 위하여 열전달 메커니즘 및 온도 분포에 정확한 이해를 바탕으로 한 장치의 설계는 매우 중요하다. 본 연구에서는 적외선 오븐 내부 온도 분포 및 열전달 특성에 대한 보다 상세한 정보를 얻기 위하여 적외선 오븐 모형을 제작할 뒤 오븐 내부의 여러 위치에 열전대를 설치하여 온도분포를 계측하였다. 또한 상용프로그램인 ANSYS Fluent를 이용하여 각 열원 배치 및 오븐 형상 등 여러 파라메터의 변화에 따른 비정상 열전달 특성에 대하여 수치해석을 수행한 뒤 실험계측 결과와 비교분석하였다.