액체 냉각 및 환기 의류

Liquid cooling and ventilation garment
우주왕복선/국제우주정거장에서 액체 냉각 및 환기복을 입은 남자특수 차량 이동 장치(EMU)

액상 냉각 의복(LCG)은 땀과 노천 대류 냉각으로 인한 증발 냉각이 작동하지 않는 환경에서 착용자의 체온을 제거하기 위해 사용하는 폼 피팅 의복이나 착용자는 체온의 자율 조절을 방해하는 생물학적 문제가 있다.

액상 냉각 및 환기 의류(LCVG)에는 추가 압착 방지 환기 덕트가 있어 착용자의 가장자리에서 습한 공기를 빨아들여 착용자의 건조함을 유지한다.숨을 내쉬는 공기가 슈트 안으로 들어갈 수 있는 완전히 둘러싸인 슈트에서는 내쉬는 공기가 촉촉하고 습하거나 축축한 느낌을 줄 수 있다.

이 기술은 우주복과 가장 일반적으로 연관되어 있지만, 소방, 제철소에서 작업, 그리고 장기간 또는 힘든 시술 동안 외과의사에 의해 증가하는 등 노천 냉방이 어렵거나 불가능한 광범위한 지구 결합 애플리케이션에서도 사용된다.

기술

액체 냉각 의복에는 일반적으로 두 가지 부품이 있다.

  • 열수집 의복과 관
  • 순환유체에서 열을 제거하기 위한 열교환기

의복 및 튜브

의복은 일반적으로 밀착형 비스트레칭 원단 또는 밀착형 탄성 원단으로, 원단에 유연한 튜브를 꿰매어 놓는다.단일 층의 직물을 사용할 수 있으며, 안쪽의 튜브가 착용자의 피부에 직접 닿거나 직물로 분리된 외부 튜브가 사용될 수 있다.두 겹의 직물을 사용할 경우, 두 개의 직물 층 사이의 튜브를 둘러싸는 연결 채널이 형성될 수 있다.내화성이 필요한 경우, 의복은 노멕스와 같은 재료로 제작할 수 있다.

튜브는 일반적으로 몇 밀리미터 직경이며 폴리염화비닐(PVC)이나 실리콘과 같은 유연한 플라스틱으로 만들어질 수 있다.직경이 작을수록 의복 유연성은 높아지지만 열 흡수 능력은 떨어지고 액체를 튜브를 통해 밀어내는 데 필요한 압력은 증가한다.

넓은 영역을 냉각해야 하거나 외부 환경도 튜브를 가열할 때 액체가 열에 포화되어 더 이상 냉각할 수 없기 때문에 하나의 긴 튜브로는 충분하지 않을 수 있다.액체를 훨씬 더 차갑게 만드는 것은 액체가 튜브 안으로 들어가는 불편한 추위로 이어지기 때문에 선택사항이 아니다.대신 열을 흡수할 수 있는 액체의 부피를 증가시키기 위해 여러 개의 평행 튜브를 사용한다.

피부 커버력과 튜브 밀도는 용도에 따라 달라질 수 있다.의복은 단순히 반팔 셔츠일 수도 있고, 팔과 다리를 덮는 전신 슈트일 수도 있다.열 제거 요건이 낮은 경우 배관은 의복 표면에 걸쳐 수 센티미터 간격으로 배치될 수 있다.제거할 열이 매우 많은 경우 튜브 사이에 틈이 없는 촘촘한 그리드에 튜브를 배치할 수 있다.

열 교환기.

휴대용 접지접속 용도의 경우, 액체를 냉각하기 위한 열 교환기는 단순히 얼음을 보관하는 용기와 용기에서 나오는 물을 튜브를 통해 순환시키는 전기 펌프로 구성되는 매우 낮은 기술일 수 있다.돌아오는 물은 녹는 얼음으로 냉각되고 다시 관을 통해 펌핑된다.유량 조절은 펌프 속도를 변경하거나 조절 가능한 유량 밸브를 사용하여 수행한다.얼음 저장소를 다시 채우는 사이에 냉각 시스템이 작동하는 데 필요한 시간에 따라 벨트 팩, 백팩 또는 더플 백을 사용하여 얼음 저장을 달성할 수 있다.

착용자가 차량 내부에 있어야 하는 상황에서는 액체를 냉각하기 위한 냉동장치와 같이 무겁지만 장기간 작동하는 열 교환기를 사용할 수 있다.

생명유지 탯줄 사용으로 사용자의 이동이 부분적으로 방해될 경우 탯줄을 통해 냉각액도 공급할 수 있다.

공간 응용 프로그램

우주비행사들은 흔히 차량 외 활동(EVA) 시 편안한 코어 체온을 유지하기 위해 액체 냉각 및 환기복을 착용한다.LCVG는 우주비행사의 피부에 직접 접촉하는 유연한 튜브 네트워크를 통해 냉각수를 순환시킴으로써 이 임무를 수행한다.물은 열을 몸 밖으로 끌어내어 노심 온도를 낮춘다.그런 다음 물은 재순환되기 전에 열 교환기로 냉각되는 1차 생명 유지 시스템(PLS)으로 되돌아간다.

독립 우주복에서는 열은 궁극적으로 얇은 얼음판(별도의 공급원에 의해 형성됨)으로 전달된다.우주에서 극도로 낮은 압력 때문에 가열된 얼음은 수증기로 바로 승화하며, 수증기는 수증기에서 방출된다.

얼음 승화기는 미세한 모공을 가진 소결 니켈 판으로 구성되어 있는데, 이는 물이 판에 손상되지 않고 얼게 할 수 있도록 크기가 된다.그래서 열을 제거해야 할 때는 모공 속 얼음이 녹고 그 사이로 물이 통과하여 얇은 시트를 형성하여 (건조 얼음처럼) 승화시킨다.열을 제거할 필요가 없을 때, 이 물은 판을 밀봉하는 재냉동을 한다.얼음의 승화 속도는 제거해야 할 열의 양과 정비례하므로 움직이는 부품이 필요 없는 시스템을 스스로 조절하고 있다.달의 EVA 때는 배출가스 온도가 44°F(7°C)로,[1] 예를 들어 아폴로 12호 사령관의 첫 번째 EVA(3시간 44분) 때는 4.75파운드(2.15kg)의 급수가 승화돼 894.4 BTU/h(262.1W)가 소산됐다.[2]오염으로 인해 결국 모공이 막히고 판을 교체해야 한다.[3]

종속 우주복(제미니 프로그램에 사용되거나 아폴로 프로그램에 탑재된 달 궤도 안과 같은 것)에서는 탯줄 연결을 통해 열은 다시 숙주 우주선으로 옮겨지는데, 여기서 열은 궁극적으로 우주선 자체의 열 제어 시스템을 통해 방사되거나 승화된다.

우주 환경은 본질적으로 진공이기 때문에 열 대류를 통해 열을 잃을 수 없고 훨씬 느린 과정인 열 방사선을 통해서만 직접 발산할 수 있다.따라서 우주의 환경이 극도로 차가울 수 있음에도 불구하고 과도한 열 증식은 불가피하다.LCVG가 없다면 이 열을 방출할 수 있는 수단이 없을 것이고 EVA 성능뿐만 아니라 정장 탑승자의 건강에도 영향을 미칠 것이다.아폴로/Skylab A7L 정장과 함께 사용되는 LCVG는 약 2,000 BTU/h(590 W)[4]의 속도로 열을 제거할 수 있다.

NASA의 Exterveillicular Mobility Unit과 함께 사용되는 LCVG는 주로 스판덱스로 구성되며 나일론 트리코트 라이너가 있다.[5]그 관들은 폴리 염화 비닐로 만들어졌다.

갤러리

  • 아폴로/스카이랩 A7L(LCVG 포함)

  • 올드 오를란 LCVG

  • 현재 Orlan LCVG

참고 항목

참조

  1. ^ 카슨, 모리스 A. "아폴로 포터블 라이프 지원 시스템 성능 보고서"제2차 휴대용 생명시스템 컨퍼런스. 1971페이지
  2. ^ 카슨, 모리스 A. "아폴로 포터블 라이프 지원 시스템 성능 보고서"제2차 휴대용 생명시스템 콘퍼런스. 1971페이지
  3. ^ 토마스, 케네스 S, 그리고 해롤드 맥맨.미국 우주복, 120페이지와 그 뒤에.Springer Science & Business Media, 2011.
  4. ^ Carson, Maurice A.; Rouen, Michael N.; Lutz, Charles C.; McBarron, James W. II. Biomedical Results of Apollo – Section VI – Chapter 6 – Extravehicular Mobility Unit. Lyndon B. Johnson Space Center. Archived from the original on 2007-03-21. Retrieved 2007-01-07.
  5. ^ Freudenrich, Craig C. "How Spacesuits Work". How Stuff Works. Retrieved 2007-01-18.

외부 링크