A measurement apparatus is designed and fabricated to measure the effective thermal conductivity of a VIP (Vacuum Insulation Panel) core specimen under various vacuum states and external loads. Using the apparatus, the effective thermal conductivity $\It{k_{eff}}$ of open-cell rigid PU foam, glass paper, silica gel and artificial staggered beam are measured and compared with theoretical models. Theoretical model of open-cell rigid PU foam has relative error of 8%; on the other hand, those of glass paper and silica gel deviate over 20%. That of staggered beam shows over 60% of relative error. Among the four specimens, glass paper and staggered beam are better than others in view of $\It{k_{eff}}$, while glass paper is preferred for the longer service time as a core of the VIP.
본 논문에서는 시편의 유효열전도계수를 측정하기 위한 측정 장비 제작 및 이를 사용한 측정 결과에 관한 연구를 기술하였다. 진공단열체의 열전달은 대부분 심재를 통해 일어나는데, 심재의 유효열전도계수는 고체열전도계수, 가스열전도계수 그리고 복사열전도계수로 나타낼 수 있다. 이들 열전도계수에 대한 이론적 모델은 이미 제시되어 있으나, 그것이 진공단열체 심재의 열전달에 적용이 가능한지 여부는 아직 검증되지 않았다. 그 이유는 기존의 유효열전도 계수의 측정 방법이 심재가 실제로 처하게 되는 조건, 즉 압축하중 및 진공상태를 만족하지 못하기 때문이다. 이 때문에 진공상태에서 유효열전도계수를 측정할 수 있는 새로운 측정장비를 고안, 제작하였다. 새로운 측정장비는 유효열전도계수를 측정하는 GHP와, 진공상태를 조절하는 진공 시스템, 그리고 시편에 가해지는 하중을 조절할 수 있는 pressure pad 로 구성되어 있다. 제작된 측정장비의 검증을 위해 표준시편과 진공단열체를 사용한 측정을 하였으며, 그 결과 표준시편의 경우 최대 2.6%의 상대오차를, 진공단열체의 경우 최대 9.6%의 상대오차를 보였다. 모든 경우에서 불확실도는 4% 근처의 값을 보였다.
제작된 측정장비를 통해 경질 폴리우레탄폼, 글라스페이퍼, 실리카겔, 그리고 엇갈린 격자 구조의 유효열전도계수 측정 실험이 이루어졌다. 고진공에서의 유효열전도계수는 고체열전도계수와 복사열전도계수의 합으로 볼 수 있는데, 이것의 측정값과 이론값을 각각 비교해 보았다. 그 결과, 경질 폴리우레탄폼은 8%의 상대오차를 보였으나, 글라스페이퍼와 실리카겔은 20%가 넘는 상대오차를 나타냈으며, 엇갈린격자 구조는 60%가 넘는 오차를 보였다. 모든 시편의 측정 결과를 비교해 본 결과 성능 면에서, 즉 낮은 유효열전도계수라는 점에서 글라스페이퍼와 엇갈린 격자구조가 다른 재료보다 우수했으며, 진공단열체의 성능 유지라는 측면에서는 글라스페이퍼가 가장 우수한 것으로 나타났다
