캠핑용 EPA급 펠렛난로 형상에 따른 전산유동해석 비교 연구

Comparative study of computational flow analysis according to the geometry of EPA-grade pellet stove for camping

여가문화의 변화와 코로나 바이 러스의 여파로 인해 캠핑에 대한 수요가 급중하고 있으며, 이로 인한 캠핑장비들이 우후축순으로 제품화되어 시장에 쏟아지고 있다. 여러 캠핑장비 중 동절기 캠핑을 위해서는 난방기구가 필수적이며, 다양한 종류의 화목난로, 석유난로 또는 펠릿난로 제품들이 시중에 판매되고 있다. 그러나 캠핑용 목적의 난로에서 배출되는 미세먼지나 CO₂ 등의 대기오염물질에 대한 규제가 없어 무분별하게 배출되고 있는 실정 이다. 일반적인 화목난로, 보일러 및 펠랫난로는 미국에너지부(DoE) 산하 미국환경보호청 (EPA) 의 대기오염물질 배출기준을 만족하는 숭인된 제품만 판매가 가능하나 캠핑용 펠릿난로는 소용량으로 해당 규제에 제외되어 있어 대기오염물질 배출허용기준을 만족하는 제품의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 EPA 배출허용기준을 수용할 수 있는 캠핑용 펠릿난로의 개발을 위해 3가지 형상의 펄렛난로 전산유동해석을 수행하여 결과를 비교하였다. 기본적인 형상 설계로는 열효율을 고려하여 로켓스토브의 형태를 따랐으며, 연소가스의 유동 흐름, 유속 분포, 압력 구배 및 온도 분포를 해석 하기 위해 ANSYS社 Fluent를 Solver로 사용하였다. 본 전산유동해석 결과를 바랑으로 캠핑용 펠렛난로의 최적 설계 형상을 제안하였으며, 추후 시제품의 테스트를 통해 EPA 승인을 획득할 수 있는 수준의 효율적이고 친환경적인 캠핑용 펠릿난로를 개발하고자 한다.