지상물체의 표면온도 계산을 위한 파장별 태양복사 흡수특성 모델링 연구

Abstract

본 논문은 대기층을 통한 파장별 태양복사를 고려한 3차원 지상 물체의 표면 온도 분포를 예측하는 소프트웨어를 개발하는데 도움을 줄 것이다. 다양한 가스로 구성된 대기층을 통과하는 파장별 태양복사 에너지를 계산하기 위해서 LOWTRAN7을 이용하였으며, 여기서 얻어진 결과는 파장별 흡수 또는 총괄흡수 방식으로 에너지보존방정식에 반영하였다. 원통형 물체 위의 시간별 표면온도 분포를 나타내기 위해서 준 내재적 방법을 사용하여 계산하였으며 물체의 파장별 표면 복사 특성을 이용하기 위해서 태양복사를 흡수하거나 물체의 표면 방사가 이루어지는 모델을 사용하였다. 본 논문에서는 개발된 S/W의 성능 향상을 위하여 파장별 태양복사 분석 방법과 총괄태양복사 분석 방법을 각각 적용하여 본 결과 이들 두 방법 사이에는 약 3% 이내의 차이를 나타내었으나 두 방법 모두 실용적 관점에서 충분한 결과를 나타내었음을 알 수 있었다. This paper is aimed at the development of a software that predicts the surface temperature profiles of three-dimensional objects on the ground by considering the spectral solar radiation through the atmosphere. The spectral solar radiation through the atmosphere is modeled by using the well-known LOWTRAN7 code which analyzes the detailed spectral transmission characteristics by considering the atmospheric gas layers. In this paper, the transient temperature distribution over a cylinder is calculated by using the semi-implicit method. The spectral radiative surface properties such as the absorptivity and emissivity of the objects are used to model the effects of the solar irradiation and the surface emission. Both the detailed spectral modeling and the simple total modeling for the solar radiation absorption show fairly good agreement with each other by showing less than 3% difference in surface temperature.