의류건조기 내 시료거동 분석을 통한 최적 건조조건 제안

Abstract

본 연구에서는 의류건조기 내 건조조건에 따른 시료거동이 건조성능에 미치는 영향을 분석하고자 하였다. 이를 위해, 드럼 내부로의 뜨거운 공기 유입과 드럼회전에 의한 기계력을 조절하여 시료거동 변화를 분석하였다. 이로부터, 건조성능에 영향을 미치는 주요 거동을 파악하여, 건조구간에 따라 건조조건을 제어한 건조 프로그램을 개발하였다. 의류건조기 내 시료의 거동은 뜨거운 공기의 유입과 함께 드럼이 회전하면, 시료가 드럼 중앙부를 포함하여 후면으로 이동하며 전체 공간에서 활발히 나타났다. 반면, 뜨거운 공기만 유입되면 시료의 움직임이 없었고, 드럼만 회전할 때에는 시료가 주로 드럼 전면에서 반복적인 움직임을 보였다. 특히, 뜨거운 공기가 유입되면서 드럼회전속도를 달리했을 때, 드럼회전속도 50 rpm에서 시료가 드럼 중앙에 주로 나타나 뜨거운 공기에 노출되는 면적이 많고, 시료의 국부적인 움직임 변화가 많았다. 건조조건에 따른 건조성능을 평가한 결과, 시료의 수축과 구김회복은 수분율이 10 % 미만인 구간에서부터 급격히 나타났다. 뜨거운 공기의 유입과 드럼회전이 함께 작용할 때, 건조시간이 빠르고 구김회복이 우수했으나 수축이 크게 나타났다. 반면, 동일 시간 동안 뜨거운 공기만 유입하거나 드럼만 회전했을 때에는 수축률이 작았으나 구김이 거의 회복되지 않았다. 뜨거운 공기가 유입되면서 드럼회전속도를 달리했을 때, 드럼회전속도 50 rpm에서 건조시간이 가장 짧고 구김회복이 우수했으나, 수축과 손상이 높게 나타났다. 건조성능에 영향을 미치는 시료거동을 파악한 결과, 건조시간은 시료가 드럼 중앙을 포함하여 전체 공간을 활용하며 움직일수록 단축되었다. 수축률은 시료가 드럼 중앙에 존재하며 국부적인 움직임 변화가 클 때 심화되었다. 구김회복은 시료가 1사분면에 나타나며 tumbling 할수록 유리하였다. 손상도는 시료 간 섞임이 영향을 미치는 것을 확인하였다. 이를 통해, 건조 초반에는 뜨거운 공기만 도입하고, 건조 중반에는 드럼회전속도를 50 rpm으로, 건조 후반에는 드럼회전속도를 57.5 rpm으로 변경하고 드럼회전방향을 2초마다 전환하였다. 그 결과, 기존 50 rpm에 비해 구김회복은 향상되고, 수축과 손상도는 감소하였다.

The effect of the sample movement on the drying performance of a tumble dryer due to its mechanical action was analyzed to improve the drying performance. The movements of the cotton shirts inside the tumble dryer, represented by the sample movement patterns, occupancy, and velocity distribution, were quantitatively analyzed using sample movement indexes. The difference in the sample movement and the subsequent drying performance were evaluated by applying the hot air, rotation of the drum, and varying the drum rotation speed. The drum rotation speed of 50 rpm with hot air produced the best sample properties and a short drying period as the samples actively moved primarily in the center of the drum. The resultant effect on drying performance of the tumble dryer was statistically analyzed. The correlation and regression analysis demonstrated that the sample movements occurred at the center of the drum, frequently changing the position of the sample and reducing the drying period. The shrinkage increased as the sample moved to the center of the drum. And the samples were subjected to tumbling, wrinkle recovering improved owing to the increase in complex movement. Additionally, the damages of sample was influenced by the mixing between the samples. To improve the drying performances, we combined the drum rotation speed 50 rpm and 57.5 rpm with changing the direction of drum rotation from the moisture regain to less than 10 %. The wrinkle recovering improved and shrinkages reduced corresponding to the changes in the drum direction every 2 seconds; however, the drying period, energy consumption and the damage of the sample increased. Therefore, we introduced hot air without drum rotation at the start of the drying process, while the remaining drying conditions were maintained those of the above mentioned drying program. Consequently, compared to the results of conventional drying program, the shrinkage decreased, wrinkles recovered, and damages were reduced via the proposed drying program.