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아래 권규혁님 만화에서 예시된 '검정색 휠' 의 열발산 효과에 대해 궁금하다보니, 어떻게든 열발산율이 좋다 쪽으로 믿고싶은 마음에 리플토론을 이어가게 되었던거 같습니다. 일반적으로.. 휠에 검정색에 가까운색이나 dark grey, gun metal 색을 도색하는 이유는 알다시피, 스포츠성이 강해 입자의 발산이 많은, 브레이크 패드의 분진에 의해, 미관상 관리하기 힘든점 때문인걸로 알고있습니다.
그 외에도 color 로서의 Black 은 '완벽주의' '카리스마' 등을 Characterization 시켜주는 추상적인 효과와 고성능이미지를 주는 시각적인 효과만 생각했는데, 권규혁님이 제시해준 SR-71 블랙버드 전략기의 동체 색깔에 사용된 검정색이 열흡수와 발산에 유리하다는 내용이 있어, 새롭게 받아들여졌습니다. 복사열의 흡수 부분은, 초딩때 먹지를 돋보기로 태우는 실험을 통해 다른색에 비해 유리하다는 점을 누구나 알고있었지만, 발산부분은 생소한 얘기라서요.
김순익님이 도입부에 인용한 흑체(黑體 - black body) 의 개념은, 검색을 해보니.. color 를 칭하는게 아니라, 우리가 알고있는 Black 의 이상적인 image 를 상징화 시킨 물질을 말하는 거 같네요. 특정 물질이 아니고, 복사열을 잘 흡수하는 분자구조를 가진 물체를 '가시광선을 흡수해 최소의 반사율을 보여주는 검정색' 에 비유한 명칭인듯 싶습니다.
알아보며 궁금한건.. 문헌에 규정되어 있는 '검정색이 복사열 흡수와 발산에 유리하다.' 라는 말이, 단지 가시광선(빨주노초파남보의) 에만 국한되는 것인지, 복사열의 대부분을 차지하는 적외선도 포함되는지에 관한겁니다. 아닐 가능성이 높아보입니다만요. 단.. 가시광선을 통해 복사되는 열의 퍼센테이지가 2%~3% 가 된다는 전제가 있어, 이부분이 복사열 흡수뿐 아니라 발산에도 연관된다면, 검정색(어두운색)의 열발산 효율은 틀리지 않다는 생각에 도달합니다.
전체 열의 2%~3% 라는 비율은, 뜨겁다 아니다를 분류하는 척도가 충분히 되기 때문이죠.
사우나 욕탕의 온도를 보면, 40도와 43도의 체감차이가 엄청남을 느낄 수 있습니다. SR-71 가 마하3 로 비행할때 예를 들어 1000 도의 열을 기체에 발생시킬때, 검정동체의 열발산도 2%~3%를 도울 수 있다면.., 20도~30도..실제 마하3 에서 발생하는 기체의 최고온이 얼마일지는 모르겠지만, 김순익님의 예문에 올려진 화씨온도차이와 비슷한 수치가 생성될수도 있겠다는 생각이 듭니다.
적어도 전체 복사열의 2%~3%를 차지하는 가시광선 영역에선, 짙은색이 흡수하는 영역이 분명 많아, 반사시키는 명도가 적기때문에 우리눈에 어둡게 보이는게 분명한 사실입니다. 그러므로 실제 복사열의 대부분을 차지하는 적외선이 아니여도 분명한 온도차이를 갖고 있는거로 봐집니다. 검정색 차 지붕이 한여름 태양에 노출되었을때, 하얀색 차 지붕의 온도와 적지만 분명한 차이를 갖게 되는거죠.
물론 휠 부분에서, 이러한 색깔의 차이가 만들어내는 방열성의 차이를 따져보면 미미해서.. 대류나 전도에 의한 열차이에 비하면 무시해도 좋을정도라는게 인정됩니다. ^^
틀린부분있으면 또 좀 알려주세요.
깜장독수리..
2009.03.12 19:47:15 (*.229.107.156)

아..요글은, 아래 리플에 먼저 쓰신거라 위의 제 스크립트를 전적으로 전제하진 않았군요.
1) 브레이크에 관한 내용은 전적으로 이해됩니다. 단, 레이싱카에서 브레이크셋으로 향한 흡기덕트로 공기를 강제 압송해 캘리퍼, 패드와 로터 냉각을 돕는 장치를 쓰는데.. 요 경우도 conduction (전도) 에 속하는지 궁금합니다.
2) 흑체의 어의는, 아래글의 리플토론에선 거의 모티브로 삼지 않았고, 좀전에 시간이 나서 검색해보고 알았습니다. 상징적인 어의란걸 알았습니다. blue color / white color 로 구분 짓듯이요.^^
3) 빛을 통한 가시광선 속에 2%~3% 복사열 에너지가 내포된다는 문헌을 봤습니다. 여기서 의문점은.. 색이 열과 관계없다면, 왜.. 검정색 물체가 돋보기를 댔을때 뜨거워지느냐는 부분입니다. 같은 조건에서 하얀종이가 잘 타지 않는게 이상합니다. 냠.. 복사열이 정녕 색깔과 관계 없는걸까요?
* 아래에서 토론된 휠의 열발산 문제는, 브레이크계통에 국한된 내용은 아니였습니다. 브레이크에 의한 전도열이건 타이어내 공기의 마찰에 의한 대류열(혹은 radiation) 이건, 휠자체에 발생하는 열을 방출하는데 검정색 휠이 미미하더라도 효과가 있을까..에 대한 토론이였던거 같습니다. 지난번 Q&A 란에서의 리어디퓨저 효과에 대한 토론때도 염기태님과 잠시 대화했지만, 이번에도 그렇고.. 그 효과가 많건 적건 ' 있느냐 없느냐 ' 에 관한게 메인잇슈라 봅니다. 다른 효과에 비해 미미하다는 부분은 당연히 인정되는 요소라 보고요.^^;
파란금속의 예는 잘 이해됩니다. SR-71 의 기체가 열간중에 푸른색으로 변하는건 산화와는 관계가 없을지 모르겠네요. 냉간에는 다시 평소의 블루블랙으로 돌아올테니까요. 고무의 열전도율에 대해선 끄덕여 집니다. 타이어 내의 공기분자의 활발한 활동이.. 휠이 뜨거워지는데 더 큰 영향을 줄거 같습니다. 레이스 뒤.. 타이어를 만져보면, 싸이드월은 뜨겁긴 하지만, 트레드부위보다는 덜 뜨겁습니다. ^^
1) 브레이크에 관한 내용은 전적으로 이해됩니다. 단, 레이싱카에서 브레이크셋으로 향한 흡기덕트로 공기를 강제 압송해 캘리퍼, 패드와 로터 냉각을 돕는 장치를 쓰는데.. 요 경우도 conduction (전도) 에 속하는지 궁금합니다.
2) 흑체의 어의는, 아래글의 리플토론에선 거의 모티브로 삼지 않았고, 좀전에 시간이 나서 검색해보고 알았습니다. 상징적인 어의란걸 알았습니다. blue color / white color 로 구분 짓듯이요.^^
3) 빛을 통한 가시광선 속에 2%~3% 복사열 에너지가 내포된다는 문헌을 봤습니다. 여기서 의문점은.. 색이 열과 관계없다면, 왜.. 검정색 물체가 돋보기를 댔을때 뜨거워지느냐는 부분입니다. 같은 조건에서 하얀종이가 잘 타지 않는게 이상합니다. 냠.. 복사열이 정녕 색깔과 관계 없는걸까요?
* 아래에서 토론된 휠의 열발산 문제는, 브레이크계통에 국한된 내용은 아니였습니다. 브레이크에 의한 전도열이건 타이어내 공기의 마찰에 의한 대류열(혹은 radiation) 이건, 휠자체에 발생하는 열을 방출하는데 검정색 휠이 미미하더라도 효과가 있을까..에 대한 토론이였던거 같습니다. 지난번 Q&A 란에서의 리어디퓨저 효과에 대한 토론때도 염기태님과 잠시 대화했지만, 이번에도 그렇고.. 그 효과가 많건 적건 ' 있느냐 없느냐 ' 에 관한게 메인잇슈라 봅니다. 다른 효과에 비해 미미하다는 부분은 당연히 인정되는 요소라 보고요.^^;
파란금속의 예는 잘 이해됩니다. SR-71 의 기체가 열간중에 푸른색으로 변하는건 산화와는 관계가 없을지 모르겠네요. 냉간에는 다시 평소의 블루블랙으로 돌아올테니까요. 고무의 열전도율에 대해선 끄덕여 집니다. 타이어 내의 공기분자의 활발한 활동이.. 휠이 뜨거워지는데 더 큰 영향을 줄거 같습니다. 레이스 뒤.. 타이어를 만져보면, 싸이드월은 뜨겁긴 하지만, 트레드부위보다는 덜 뜨겁습니다. ^^
2009.03.12 20:49:15 (*.134.82.88)
수업 중간에 쉬는 시간에 잠깐 쳐다보는 거라 일단 쓰는 곳까지 쓰겠습니다.
1. 공기를 불어 넣는 것은 공기에 열을 전달하는 것입니다. convection입니다. 부가적으로 유동의 크기가 강해지면 열전달이 커집니다. 선풍기를 돌리면 더 시원한 것과 같은 겁니다.
3. 검은색은 광선중에 반사시키는 파장대가 다른 색에 비해 약간 더 적은 것 뿐입니다.
제가 가끔 일반인과 공학적인 이야기를 할 때 항상 느끼는 것이지만 사물을 다양한 관점에서 바라보고 가지고 있는 편견을 깨야 하며 어떤 현상에 대해 그 현상이 일어나기 위한 전재조건들에 대해서도 고려가 되어야 된다는 사실입니다. A가 B인건 C가 있을 때이다. 가 사실인데 C는 홀랑 빼버리고 A가 B이다 이래버리면 항상 옳은 건 아니지요.
1. 공기를 불어 넣는 것은 공기에 열을 전달하는 것입니다. convection입니다. 부가적으로 유동의 크기가 강해지면 열전달이 커집니다. 선풍기를 돌리면 더 시원한 것과 같은 겁니다.
3. 검은색은 광선중에 반사시키는 파장대가 다른 색에 비해 약간 더 적은 것 뿐입니다.
제가 가끔 일반인과 공학적인 이야기를 할 때 항상 느끼는 것이지만 사물을 다양한 관점에서 바라보고 가지고 있는 편견을 깨야 하며 어떤 현상에 대해 그 현상이 일어나기 위한 전재조건들에 대해서도 고려가 되어야 된다는 사실입니다. A가 B인건 C가 있을 때이다. 가 사실인데 C는 홀랑 빼버리고 A가 B이다 이래버리면 항상 옳은 건 아니지요.
2009.03.12 21:18:31 (*.229.107.156)

답변 고맙습니다.
1) 1번 내용에 질문 드린건, 염기태님이 말씀하신 브레이크의 냉각요소는.. ' conduction (전도)' 이 대부분이라셔서 확인하기 위해 질문 드린겁니다. 흡기덕트를 활용한 브레이크 냉각효율이 꽤 비중이 있는걸 보면, ' convection (대류) ' 에 의한 냉각효과 비중도 크다는 반론이 타당한 셈이라 봐도 될런지요.
2) 검정색이 가시광선의 반사파장대가 적다는건 이해되네요. 그러나 그 결과로 보여지는 열흡수의 차이가 '사실' 임에.. 색깔과 복사열의 상관관계가 없다는 부분이 인정되지 않는다는 말씀입니다.
반론처럼 보이는 내용이 공방되다보면 자칫 논쟁으로 오류될수도 있지만, 실은.. 공학전공자 분과 대화하면서 많이 배웁니다. 과학의 업적과 역할에 경외심을 갖고있고, 이론과 실제의 발견과 적용에 필연성을 공감하지만.. 과학의 근간이 되는 '동기' 는 '편견'을 인용해 말씀하신 직관과 상상력이라 봅니다. '다양한 사고' 를 기초로 하지않고는 과학이 발전할 수 없는것이죠. 증명되지 않은 상황을 유추하고 추론해보는것이, 과학에 반 하는 일이라 보지않습니다.
이러한 부분이.. 이성과 감성을 유기적으로 존속시키는 일이라 믿어지네요.
토론에 참여해준 김순익님과 염기태님께 감사드립니다.
1) 1번 내용에 질문 드린건, 염기태님이 말씀하신 브레이크의 냉각요소는.. ' conduction (전도)' 이 대부분이라셔서 확인하기 위해 질문 드린겁니다. 흡기덕트를 활용한 브레이크 냉각효율이 꽤 비중이 있는걸 보면, ' convection (대류) ' 에 의한 냉각효과 비중도 크다는 반론이 타당한 셈이라 봐도 될런지요.
2) 검정색이 가시광선의 반사파장대가 적다는건 이해되네요. 그러나 그 결과로 보여지는 열흡수의 차이가 '사실' 임에.. 색깔과 복사열의 상관관계가 없다는 부분이 인정되지 않는다는 말씀입니다.
반론처럼 보이는 내용이 공방되다보면 자칫 논쟁으로 오류될수도 있지만, 실은.. 공학전공자 분과 대화하면서 많이 배웁니다. 과학의 업적과 역할에 경외심을 갖고있고, 이론과 실제의 발견과 적용에 필연성을 공감하지만.. 과학의 근간이 되는 '동기' 는 '편견'을 인용해 말씀하신 직관과 상상력이라 봅니다. '다양한 사고' 를 기초로 하지않고는 과학이 발전할 수 없는것이죠. 증명되지 않은 상황을 유추하고 추론해보는것이, 과학에 반 하는 일이라 보지않습니다.
이러한 부분이.. 이성과 감성을 유기적으로 존속시키는 일이라 믿어지네요.
토론에 참여해준 김순익님과 염기태님께 감사드립니다.
2009.03.12 22:39:35 (*.134.82.88)
1. 저는 conduction이 대부분이라고 이야기 한 적은 없습니다. 아래 쓰레드를 읽어 보니 convection이야기는 없고 radiation과 conduction이야기만 있었던 걸로 기억해서 굳이 새로운 개념을 넣을 필요가 없다고 느꼈을 뿐이고 일반 양산 차에서는 conduction에 의한 냉각 효과는 크게 고려하지 않는 듯 합니다. 만약 고려된다면 브레이크 더스트 커버 같은 게 그런 모양을 하고 있을 리가 없지요. 참고로 convection을 증가시키려면 핀 구조가 되어야 합니다.
2. 검정색이 열을 많이 흡수하지만 많이 내보내는 것하고는 상관 없습니다. 밑에 보니 검은색 박스 이야기를 누군가 하셨던 거 같은데 그건 자체 온도가 높기 때문이고 자체 온도가 동일한 상황에서는 상관 없습니다. 이건 제한조건을 제대로 이해하지 못한데서 생긴 겁니다.
다양한 사고는 중요하긴 합니다만 그건 증명할 수 없는 경우 필요한 것이지 위의 경우는 제가 보기엔 몇 가지 제한된 사실로 성급한 일반화를 하는 것 밖엔 안됩니다.
2. 검정색이 열을 많이 흡수하지만 많이 내보내는 것하고는 상관 없습니다. 밑에 보니 검은색 박스 이야기를 누군가 하셨던 거 같은데 그건 자체 온도가 높기 때문이고 자체 온도가 동일한 상황에서는 상관 없습니다. 이건 제한조건을 제대로 이해하지 못한데서 생긴 겁니다.
다양한 사고는 중요하긴 합니다만 그건 증명할 수 없는 경우 필요한 것이지 위의 경우는 제가 보기엔 몇 가지 제한된 사실로 성급한 일반화를 하는 것 밖엔 안됩니다.
2009.03.12 18:42:07 (*.134.82.88)
그리고 블랙버드 마하 3.0으로 비행하면 기수 부분은 600~700K 까지 올라간다는 사실을 어디선가에서 줏어 들었습니다. 근데 익렬님 Celcius하고 Kelvin은 아시는지 갑자기 궁금해 졌습니다. ^^
2009.03.12 20:56:24 (*.127.196.142)
SR71을 개발하기전 모의실험에 의한 결과로 마하3을 유지하는데 800K 이상이 될것이라 예상했었고...
SR71은 1000K 이상이 발생하였다고 합니다
얼마였을지는 만들고 타본사람만 알겠지요... 확실한건 독특하게 티타늄 알로이를 80%나 사용했어야한 기체였다는것입니다 (나머지 20%는 복합소재였고...)
유일하게 구소련에서 마하3을 낼수있었던 MIG 25는 강철로 만든 바디였습니다
칵핏 온도가 500K 이상까지 올라갔다고 하더군요... (앞유리의 온도로인해...)
이런 상황에 Celcius하고 Kelvin을 헷깔린게 아닌지....라는 해석은... 무리가 아닐까 생각됩니다
SR71은 1000K 이상이 발생하였다고 합니다
얼마였을지는 만들고 타본사람만 알겠지요... 확실한건 독특하게 티타늄 알로이를 80%나 사용했어야한 기체였다는것입니다 (나머지 20%는 복합소재였고...)
유일하게 구소련에서 마하3을 낼수있었던 MIG 25는 강철로 만든 바디였습니다
칵핏 온도가 500K 이상까지 올라갔다고 하더군요... (앞유리의 온도로인해...)
이런 상황에 Celcius하고 Kelvin을 헷깔린게 아닌지....라는 해석은... 무리가 아닐까 생각됩니다
2009.03.12 22:18:26 (*.127.196.142)
기존의 지식으로는 이해할수없는.... 해본사람만 알수있는 영역이있습니다 (더군다나 해본사람이 관련 지식과 기술을 숨겨버린다면... 알아볼방법은 직접 해보는 방법밖에는 없겠지요)
유체역학도 마하 이전 이후에 적용되는 법칙이 다릅니다
마하의 영역까지 가보지 않았던 예전 사람들이라면 마하 이후도 동일한 유체역학 지식이 적용되리라 막연히 생각했을겁니다
러시아에서 물속에서도 300노트의 속력이 나오는 어뢰를 만들었습니다 (일반적으로 어뢰는 물의저항때문에 40~50노트정도가 최고속인데도...)
지금이야 독일에서도 연구중이고 어떤 원리에서 나온 물건인지 대충이라도 들어볼수있지만...
오래전에 러시아의 어뢰실험을 잠수함속에서 듣고 계측 기록하던 당시 미국친구들은 자신들의 눈과 귀를 의심할수밖에 없었겠지요
러시아 잠수함은 배관내에 뭐가 붙어서 배관이 점차 좁아지는걸 막기위해서 초음파를 사용했다고 합니다
모르는 사람이면 정기 오버홀 주기때 배관을 전부 뜯어내고 청소를 하던지 새로 바꾸는 방법만 생각할겁니다
기체가 강도를 유지하지 못할까봐... 혹은 녹아내려버릴까봐 티타늄합금을 사용한 기체에 검정색을 칠한 이유에 대해서... 우리가 유일하게 알수있는것은.... 그들이 언급한... 실험해보니 검정색이 고온의 열발산에 유리하더라... 라는 한줄뿐입니다
그나마 그거라도 이야기 했으니 우리들끼리 이야기 해볼수있는것이겠지요...
물론 여기에 대해 정확한 이론을 알고 계신분도 있으리라 생각됩니다만...
전 그쪽분야엔 접근성이 떨어져서 그런지 몰라도...
재미삼아 UFO의 재질토론 정도면 충분하지 않을까 라는 생각이 듭니다
유체역학도 마하 이전 이후에 적용되는 법칙이 다릅니다
마하의 영역까지 가보지 않았던 예전 사람들이라면 마하 이후도 동일한 유체역학 지식이 적용되리라 막연히 생각했을겁니다
러시아에서 물속에서도 300노트의 속력이 나오는 어뢰를 만들었습니다 (일반적으로 어뢰는 물의저항때문에 40~50노트정도가 최고속인데도...)
지금이야 독일에서도 연구중이고 어떤 원리에서 나온 물건인지 대충이라도 들어볼수있지만...
오래전에 러시아의 어뢰실험을 잠수함속에서 듣고 계측 기록하던 당시 미국친구들은 자신들의 눈과 귀를 의심할수밖에 없었겠지요
러시아 잠수함은 배관내에 뭐가 붙어서 배관이 점차 좁아지는걸 막기위해서 초음파를 사용했다고 합니다
모르는 사람이면 정기 오버홀 주기때 배관을 전부 뜯어내고 청소를 하던지 새로 바꾸는 방법만 생각할겁니다
기체가 강도를 유지하지 못할까봐... 혹은 녹아내려버릴까봐 티타늄합금을 사용한 기체에 검정색을 칠한 이유에 대해서... 우리가 유일하게 알수있는것은.... 그들이 언급한... 실험해보니 검정색이 고온의 열발산에 유리하더라... 라는 한줄뿐입니다
그나마 그거라도 이야기 했으니 우리들끼리 이야기 해볼수있는것이겠지요...
물론 여기에 대해 정확한 이론을 알고 계신분도 있으리라 생각됩니다만...
전 그쪽분야엔 접근성이 떨어져서 그런지 몰라도...
재미삼아 UFO의 재질토론 정도면 충분하지 않을까 라는 생각이 듭니다
이거 쓰레드가 하두 길어서 어서 끼어들어야 할 지 몰라 일단 그래도 익숙한 분인 이익렬님 글 밑에 껴 듭니다. 위에서 부터 찬찬히 읽어 보니 결국 결론은 검은색이 radiation이 다른 색에 비해 크냐 작냐의 여부이군요. 또는 black body의 black이 검은색이냐 아니냐의 이슈도 있군요. 제가 간단하게 정리해 드리죠.
1. 브레끼의 열전달. 아 브레끼 설계하는 사람이 당장 연락 되는 사람은 없는데 보통 일반적으로 이야기 하는 흑체 'black body'의 일반적인 온도 레인지와 브레끼 표면 온도의 레인지는 매우 상이할 것이 확실합니다. 설마 대표적 흑체로 이야기 되는 태양의 온도만큼 브레끼 온도가 올라 갈 것이라 생각하시는 분은 없으시겠죠? 대부분의 브레끼 열은 radiation이 아니고 conduction으로 방출될 것이 확실합니다. 빨간 표면은 그건 단순히 패드가 한 일의 형태가 가장 변환되기 쉬운 열에너지 형태로 바뀌어 방출되는데 그 과정에서 분자 운동이 활발해져서 빨갛게 달아 오르는 것이지 발광은 아닙니다.
2. 흑체가 검은색이냐? 블랙홀이 검은색인지 보신 적 있으신 분? 왜 블랙홀이 블랙홀인지 이유를 아시는 분이라면 흑체 복사의 흑체가 왜 검은색이 아닌지 바로 아실 듯.
3. 색은 빛의 반사하고 관련있지 열의 흡수하고는 관련 없습니다. 일단 열과 빛의 개념부터 찾으시는 것이.
결론적으로 브레끼의 열발산에서 휠의 중요한 팩터는 색이 아니고 형상이며 굳이 열발산을 좋게 하려면 효율 좋은 핀을 대빵 많이 설치하는 것이 유리하다 가 결론이 되겠습니다. 근데 휠 주변의 유동이 충분히 강해서 굳이 핀이 필요 없는 것이겠지요.
마지막으로 파란 금속은 산화된 겁니다. 산화의 정의는 아시죠? 산소가 가서 붙는 것도 산화이지만 그건 19~20세기 초반에 쓰였던 정의이고 지금은 전자를 빼앗기는 것이 산화의 정의입니다. 결국 파란 금속의 결론은 브레끼 디스크 표면의 금속이 전자를 빼앗겨서 그렇게 된 것이다 입니다. 열에 의해 분자간 결합이 일부 깨진 것이지요. 그리고 고무의 conductivity는 제 직관으로는 금속에 비해 엄청 작을 거 같은데. 쇠막대기 한쪽 끝을 불에 대고 있으면 반대쪽 끝을 잡고 있기 힘들지만 고무는 불에 노출된 부분이 탈 뿐이지 잡고 있는데는 문제 없었던 기억인데. 고무의 conductivity가 금속만큼 큰 줄은 몰랐네요.
그리고 욕탕 이야기는 온도가 중요한 게 아니고 가지고 있는 열입니다. 40도의 욕탕은 뜨거워서 들어가기 힘들지만 싸우나는 100도도 들어가지 않습니까. 일단 개념 분리가 중요합니다. 열, 온도와 빛 그리고 열전달.