[스크랩] 태양열 조리기 여러종류
출처 http://www.ecotry.com/02%C0%DA%B7%E1%BD%C7.htm
1. 개요
태양열조리기는 태양에너지를 이용하여 음식을 요리하는 기구인데, 이에는 세 가지 기본형태가 있으며 그 첫째는 열 상자(hot box)라고 불리 우는 것으로 적어도 한 장 이상의 유리가 덮이고 내부는 검은 판이 단열재로 둘러싸인 단순히 태양열을 이용한 굽는 용기(oven)라 할 수 있다.
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․ 세면대 내부에 빛의 반사를 위하여 은박지를 깔고 냄비의 외부는 빛의 흡수를 위해 검은색으로 칠합니다. ․ 냄비는 태양에너지를 최대로 이용할 수 있게 반사되는 빛이 모이는 초점(focus)에 위치시켜 둡니다. ․ 세면대가 태양광선을 직접 받을 수 있게 세면대를 벽돌이나 돌, 자갈, 책 등으로 기울여 고정합니다. ․ 라면도 해 먹고, 요리도 해 봅시다. |
두 번째는 반사표면을 단 판들이 달려 있는 것으로 좋은 일사 조건하에서는 100℃이상의 온도를 몇 시간 이상 유지시킬 수 있다. 이 경우 태양열을 집중시키기 위해서 특수한 형태의 시스템을 채택하였는데, 1920년대에 아봇(Abbot)이 구상한 이 종류의 태양열조리기는 포물형 거울과 열전도체로서 기름을 사용하여 높은 온도에 달한 기름으로 저장용량을 향상시킬 수 있는 것으로 저녁에도 요리를 할 수 있었다고 한다. 또 한 인도의 국립물리연구소에서는 회전하는 알루미늄 포물경을 사용해서 반사형 태양열조리기를 디자인 하였다. 그리고 위스콘신(Wisconsin)대학교에서는 알루미늄으로 코팅된 플라스틱필름을 사용한 여러 종류의 조리기를 개발하였는데, 그 중 하나는 표준 우산대에 설치하여 가지고 다니거나 접어 둘 수도 있는 형태였으며, 그 밖에도 구형 또는 실린더 형의 집중형 태양열조리기도 사용되었다.
세 번째 형태는 평판형집열기를 태양열조리기로 사용하는데, 이 기구는 집열기와 단열된 요리실 두 부분으로 되어 있으며 요리실은 증기통으로 요리를 그릇에 담아 넣어 둘 수 있는 곳이다. 집열기는 두장 또는 세장의 투명유리판으로 되어있고 금속판에 파이프가 부착되어 수직으로 설치되어 있으며, 이 파이프는 집열기 위에 있는 요리실로 연결되어 있다. 하이티(Haiti)에 설치되어 있는 조리기의 경우 집열기의 크기는 0.8M×1.55M이고, 그 위에 연결된 요리실속에는 (직경)20㎝×(깊이)12.5㎝인 알루미늄 요리그릇이 들어 있다.
조리기의 상품화 전시회 중 국제적으로 처음 열렸던 것은 1975년 로스앤젤레스(L.A)에서 열린 국제태양에너지학회(International Solar Energy Society : ISES)의 국제회의에서 부터이다.
그러나 향후 태양열조리기는 열파이프 등 더욱 개발된 시스템을 사용하여 집열기에서 얻은 열을 보다 더 장시간 저장해 둘 수 있게 해서 늦은 저녁이나 이른 아침에도 요리를 할 수 있도록 개발되어야 할 것이다. 우리는 태양열조리기 중 첫 번째 형태인 상자형태양열조리기인 솔라박스쿠커(Solar Box Cooker)에 대해 실험해 보겠는데, 보통 이 상자형태양열조리기는 금속재료를 사용하거나 플라스틱, 나무, 진흙 등을 쓰지만 여기서는 폐품재활용차원에서 빈 라면상자 또는 종이과일상자를 이용한다. 사실, 일반적으로 태양열조리기는 단열이 잘 될 경우, 섭씨 95도에서 135도까지 온도가 올라가 음식을 요리하기 적당하나, 우리는 종이상자를 사용하므로, 효율이 약간 저하될 것이다.
․ 나무판, 은박지, 못, 종이. 접착제, 연필, 자, 나사, 위셔 등으로 소시지조리기를 만들어 봅시다.
․ 모눈종이를 사용하여 보조판 모양을 만든 뒤 나무판에 붙이고 자르면 보조판이 됩니다.
․ 보조판과 보조판 사이는 얇은 나무나 두꺼운 종이로 배(카누)모양을 만들고 내부는 은박지를 입힙니다.
․ 나사와 워셔를 이용하여 배모양을 버팀판에 끼웁니다.
․ 소시지를 2개의 긴 못 사이에 끼우고 조리기를 작동합니다.
그러나 비록 종이로 만들어도 우유를 데워 먹거나 컵라면을 끓여 먹을 수 있으므로 각자 열심히 만들어 보자. 그리고 이 실험에서 안정성을 최대한 유지하고 환경친화를 위해 폐품활용과 함께 재료의 안전성을 고려하여 유리 등 특정재료 사용을 배제하였다.
․ 태양에너지를 이용한 냉장고입니다.
․ 냉장고의 지붕과 바닥은 어떠한 재료도 가능하나, 벽면은 2중으로 만들어 내부에 숯을 넣습니다.
․ 상자 외부에 둘러쳐진 이중으로 된 철망안의 숯은 흘러내린 헝겊에 의해서 자동으로 습도가 유지됩니다.
․ 원리는 상자의 외부로 수분을 증발시키는데 기화열이 필요한데, 이 에너지를 상자 내부에서 흡수함으로써 내부는 냉각시키는 방법입니다.
․ 조립식으로 만들면 재사용이 가능합니다.
2. 상자형 태양열조리기 만들기
이제부터 태양열조리기를 만들어 보자. 가장 단순한 형태인 열상자를 이용한 태양열조리기를 만들기로 한다. 이 열상자를 이용한 태양열조리기를 상자형 태양열조리기(솔라 박스 쿠커 :Solar Box Cooker)라고 하는데, 간단히 태양상자라는 이름으로 부른다. 여하튼, 태양상자는 여러 종류의 재질로 만들 수 있는데 한 개 또는 여러 개의 반사면을 태양열을 모이기 위해 사용한다. 개략적인 그림은 아래 그림과 같으며, 이 경우 단열이 잘 될 경우 95℃에서 135℃까지 온도가 올라가 음식을 요리하기에 적당해 진다. 이러한 태양열조리기는 무엇보다도 지구상의 풍부한 태양에너지를 사용하는데 무공해이며, 무한정 있고, 무비용인 3무 에너지이다.
이 태양열조리기는 온도가 갑자기 올라가는 일이 없고 불씨도 없으므로 실험하기에 안전하고, 간단히 음식을 조리하기에 좋습니다. 따라서 컵라면을 끓이거나 우유나 물을 덥히고 습기찬 음식물을 건조하기에 좋으며 학생들이 가정에서나 학교에서 언제나 태양이 있는 한 이용가능하다. 이 태양열조리기를 만드는데 있어서 여기서는 가장 흔한 재료만을 사용하여 실험이 이루어지도록 하였다. 즉 언제든지 주위에서 쉽게 구할 수 있는 종이상자, 테이프, 가위, 비닐, 은박지 등 비용이 많이 들지 않고, 위험하지 않은 재료들만으로 실험을 할 수 있게 하여 호기심 많은 학생들로 하여금 공해문제에 대한 인식과 함께, 에너지절약, 그리고 태양에너지 이용에 대한 개념을 이해시키기에 적합한 실험이 되게 하였다.
이 실험은 태양이 강렬하고 구름과 바람이 없는 청명한 날에 가장 잘 되며, 음식물을 잘게 여러 조각으로 나누어 줄수록 좋고, 물은 조금씩 여러 개의 작고 검은색 얇은 금속냄비에 담겨져 있을수록 빨리 태양열조리기가 작동된다. 자 그럼 이제부터 태양상자를 만들어 보자.
3. 작동순서
○ 준비물
태양상자 컵라면, 찬물, 찬 우유
먼저 컵라면을 끓여 먹을 경우 컵라면에서 속 내용물(라면과, 양념스프 등)을 꺼내 따로 놓고 빈 컵라면 컵 내부에 찬물을 적당히 넣고 태양상자에 넣는다. 효율을 높이기 위해서는 빈 컵라면 컵 대신 검은 컵 또는 검은 용기를 이용할 수 있으면 좋다.
○ 찬 우유라든지 물 등을 따뜻하게 마실 경우는 컵에 담아 그대로 태양상자에 넣으면 된다.
○ 다음에 태양열빛을 잘 받기 위해, 태양이 잘 비치는 곳으로 간다. 여기서 태양이 잘 비치는 곳이란 태양을 가리거나 음지인 곳이 아닌 양지 바른 곳을 말한다. 따라서 학교운동장의 한 가운데 또는 남쪽 교실 창가 측이라든가 남측 베란다, 건물옥상 등이 좋은 위치이다.
○ 이제 위치가 선정되었으면 태양상자를 햇빛이 비치는 쪽으로 ①, ②번이 보이게 놓는다.
○ ①번 반사면 덮개를 적당히 조절하여 태양빛이 태양상자 속 컵라면 컵과 흡수면(검은 종이)에 잘 반사되도록 한다.
○ 비닐 덮개는 항상 바람에 날리지 않도록 잘 덮고, 30분정도 햇빛에 둔 후에 물이 덥혀졌나 확인한다. 구름과 바람 그리고 태양빛의 강도에 따라 덥혀지는 속도가 달라, 소요되는 시간이 변화된다.
○ 물이 덥혀졌으면 이 컵에 라면과 양념스프를 넣고 다시 태양상자에 놓아 두어 햇빛을 받도록 합니다. 그리고 적당한 시간이 지났다고 생각되어지면 컵라면을 꺼내서 먹는다.
○ 이 실험과정을 온도계를 써서 확인한다. 온도계는 태양열조리기 안쪽과 바깥쪽의 온도를 확인하는데 직사광선에 가능한 한 영향을 받지 않게 한다.
○ 친구들의 태양열조리기와 비교하여 효율을 개선하도록 노력한다.
4. 고급수준의 태양열조리기 (고등학교이상 고학년 수준입니다.).
우산형 태양열조리기 예(일본)
※ 우산형 태양열조리기 제작순서Step1 우산을 분리하기
우산의 끝에 달린 캡을 제거하고, 우산살과 덮개천을 조심스럽게 분리한다.
동일한 우산으로 위 과정을 한번 더 반복한다. 두 쌍의 분리되어진 우산살과 덮개천이 준 비된다.
Step2 덮개천을 조각내기
우산 덮개를 조각별로 잘라낸다. 우리는 8개의 조각으로 나누었다.
Step3 우산살과 폴연결대를 분리하기
살과 폴대를 연결시킨 연결대 부분에 감겨져 있는 철사를 풀어 살과 폴연결대를 분리한다.
Step4 하나의 우산살의 길이와 우산 덮개의 한 조각에서 호 길이를 측정한다.
Step5 포물형 만들기
우리가 만드려는 우산은 태양빛을 반사시켜 하나의 초점에 모아지도록 하는 정밀한 모양의 포물형 우산이다. 8개의 삼각형 모양의 덮개 조각은 특정한 모양을 이루어 수학적 방정식에 의해 함께 결합되어야 한다. 정확한 포물형 우산을 만들기 위한 수학적 방정식은 매우 복잡하다.
Step6 그래프 만들기
8개의 조각은 모두 같은 형태의 모양을 이룬다.
Step7 그래프 자르기
우리는 위에서 만들어진 그래프를 매우 정확하게 잘라야 한다. 이것은 우리가 덮개 조각을 잘라 조리기의 크기와 모양을 정확하게 본뜨기 위한 표본이 될 것이다.
Step8 표본을 사용하여 반사판을 잘라내기
평평한 곳에 반사판 재료를 펼친 위에 표본을 대고 그 모양대로 마킹한다. 각각의 조각들에서 마킹된 선보다 5mm안쪽으로 반사판을 잘라낸다. 이 과정을 8조각에 모두 반복한다. 마지막으로 각 반사판 조각의 모서리를 둥글게 오려낸다.
Step9 덮개조각에 정확한 모양의 반사판 조각을 부착하기
클립을 이용거나 풀칠을 하여 접착한다.(이 때, 반사면이 위쪽을 향하도록 한다.)
8개의 조각들이 준비되어진다.
Step10 8개의 조각을 4쌍으로 만들기
재봉하기 전 두 조각씩 취하여 한 쪽 부분을 정확히 바느질한다.
주변에 삐져나오는 덮개 천부분을 모두 잘라낸다.
Step11 4쌍의 조각들을 모두 재봉하기
재봉틀을 이용해 4개 그룹의 조각들을 반사면이 윗쪽을 향하도록 하여 재봉한다. 역시 주변에 삐져나오는 부분은 잘래낸다.
Step12 중심부분에 원모양의 천 붙이기
8개의 조각들이 우산 덮개의 중심에서 만나는데 우리는 이 부분에 강화할 수 있는 둥근 천을 붙여야 한다. 둥근 천의 중심에 작은 구멍을 뚫으면 훨씬 쉽게 중심부분을 맞추어 재봉할 수 있다.
Step13 우산살과 반사판 덮개의 연결고리 만들기
8개의 덮개조각들에 하나씩의 살을 잇게 해 주는 연결고리 8개를 만든다.
Step14 8개의 살에 힌지의 위치를 정하기
우산살을 폴대에 연결시키기 위한 힌지는 8개의 살 모두가 조합되어야 한다. 이것의 적절한 위치를 잡아준다.
Step15 연결고리로 이어주기
반사판 덮개에 8개의 연결고리를 부착하고 볼트와 너트를 이용해 우산살들과 각각 연결한다.
Step16 말발굽 모양의 조각을 만들어 덮개에 부착하기
덮개의 적절한 위치에 말발굽을 길게 늘어뜨린 모양의 판대를 부착한다.
역시 볼트와 너트를 이용해 튼튼하게 만든다.
Step17 우산 분할을 강화하기
우산 분할은 잘 구부러지는 플라스틱대나 목대로 강화시킬 필요가 있다.
Step18 폴대와 우산살을 연결대로 연결하기
연결대를 줄로 잘 가다듬어 표본을 뜨고 이 표본을 사용하여 철사로 연결을 한다. 우산살들이 차례대로 잘 연결되도록 주의한다.
Step19 반사판 덮개가 달린 상부부분과 연결대가 있는 폴대를 결합하기
우산의 모양이 완성된다. 포물형태가 균형을 이루도록 조절해 준다.
Step20 삼각대와 연결하기
위의 과정에 따라 만들어진 우산형 태양 조리기를 회전 가능한 조인트를 이용하여 삼각 대에 연결해준다.
5. 기타 참고사항
태양열조리기는 어떤 특정지역에서 매우 유용하게 사용되어진다. 위치, 기후, 조리 만족도, 조리 습관, 태양 조리기 유형등의 요인들을 포함하여 검토하여야 한다. 즉, 태양열조리기는 다음과 같은 지역에서 특히 더 유용할 것이다.
○ 위치와 기후
- 적도 기준 위도 30도 이내인 지역
- 일년 중 가장 햇빛이 잘 들고 건조한 기후
- 안개, 먼지, 강풍이 거의 없는 지역
- 조리기의 도난이나 훼손등의 염려가 없고 햇빛이 잘 드는 집에서 가까운 곳
○ 현재의 일반집에서 사용되는 재래식 조리 방법의 단점
- 부엌 내에서 일어나는 고온과 연기발생으로 인한 공기오염과 폐나 눈등의 질병
- 무거운 연료 운반시 발생하는 어려움
- 심각한 화재나 이로 인해 발생하는 사고, 어린이의 안전
- 연료의 비용과 부족
- 목재 운반에 걸리는 시간
- 불충분한 요리 연료로 야기되는 식단 변경에 의한 영양부족 현상
- 안전치 못한 수질로부터 발생하는 질병
- 토질 비료의 상실과 목재 침식
○ 조리와 식사 습관
- 요리는 습관적으로 야외에서 행해진다.
- 검은 용기가 잘 이용되며 감당하기에 좋다.
- 주식이 정오나 정오 이후에 있으며, 해가 진 이후에는 오랜 시간 동안 음식이 준비되지 않는다.
- 대부분의 음식들이 오랜 시간을 요구한다.
○ 태양열조리기 채택
- 태양 조리기는 가족수, 조리용기유형, 제작 재료와 내구성, 무게, 이동성 등을 고려하여 이미 채택되었는가?
- 대부분의 여성들이 일반적인 조리법과 순서를 잘 알고 있는가?
태양열조리기 대회(우리나라)
- 효율이 좋은 조리기와 이를 잘 만들 수 있는 재료인가?○ 태양열조리기의 장점
- 비상시에 생명을 구한다.
전기, 가스, 나무가 이용될 수 없을 때에 불 공급은 불안해진다. 이 때 태양열조리기들이 그 일을 수행한다.
- 수질에 의한 질병을 감소시킨다.
태양열조리기들은 콜레라등의 수질에 의한 질병의 전염을 막기 위해 수질을 살균,소독할 수 있다. 이러한 질병들은 전 세계적으로 매일 5만명의 목숨을 빼앗는다.
- 영양분을 향상시킨다.
연료 부족은 사람들이 연료를 수송해야 하는 거리를 멀게 한다. 가족들은 오랜 요리 시간을 요구하는 영양가가 부족한 음식을 먹는다. 이것은 영양실조를 야기한다. 태양열조리기들은 이러한 문제를 감소시키고 온화한 조리 온도로 인하여 비타민의 파괴를 막아준다.
- 공기 오염을 줄인다.
실내에 가득 메우는 연기가 발생되는 불은 눈을 짜증나게 하고 상해를 입힌다. 그리고 하루에 200대의 담배를 피우는 것과 같은 폐질병의 문제를 야기할 수도 있다.
- 아이들을 보호한다.
태양열조리기들은 바람 부는 날 불에 의해 일어나는 화재나 심각한 화상의 위험에서 벗어나게 해준다.
- 부엌을 시원하게 유지한다.
- 돈과 시간을 절약하게 한다.
연료 부족은 나무를 모으고 수송하는데 많은 시간이 소비되도록 한다. 지구상의 몇몇의 도시 가정들은 수입의 30-50%를 요리 연료비로 소비한다. 태양열조리기에서 음식은 타지 않으며 휘젓을 필요도 없다. 또한 비타민 등의 영양성분이 파괴되지 않는다. 음식들은 습윤하게 유지되고 육류는 매우 부드럽게 요리된다. 태양열조리기는 다양한 재료들을 이용해 만들기가 쉬우며 연료는 무료다.