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김호영의 "웰빙리모델링"

	집도 병(病)이 생깁니다. 지은 지 오래될수록 대개 병이 깊어집니다. 벽에 곰팡이가 피는 집은 중증상태입니다. 집이 아프면 거기에 사는 사람에게 병을 건넬 수도 있습니다. 집에 생기는 병을 예방할 수도 있고 고칠 수도 있습니다. 건강한 집으로 리모델링하는 방법을 찾아 함께 떠나보실까요. '웰빙'삶은 건강한 주택에서 시작합니다.

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	건물의 적정 에너지량 공식 ② 조회 : 2,767추천 : 5

작성자	김호영	작성일	2005/03/22 15:42

겨울철에 몸을 보온하기 위해 파카를 입습니다. 파카를 건축물 외벽으로 가정합시다. 지난 회에는 이를 테면 파카의 열관류율(k)값을 구했습니다. 파카를 입었는데도 추위를 느낀다면 열을 많이 뺏기고 있다는 것 입니다. 체온과 몸을 둘러 싸고 있는 공기의 온도 차이가 크기 때문 입니다. 난방이 돼 있는 실내와 영하 날씨의 장소에서 파카를 입고 있을 때 차이를 연상해볼 수 있습니다. 건축물에 단열을 했더라도 실?내외 온도차이가 있다면 실내에 공급된 열량을 외부로 뺏길 것 입니다. 때문에 단열이란 열을 빼앗기지 않는다는 것을 의미하기 보다는 열을 빼앗기는 시간을 지연시켰다고 이해하셔도 됩니다. 열관류율값의 물리적 단위는 <W/m2K> 입니다. 단위면적당, 단위온도당, 단위시간당 빠져나가는 열에너지를 나타냅니다. 따라서 건축물의 난방에 필요한 에너지량을 계산할 때에는 온도를 감안하지 않을 수 없습니다. 이번 회에는 건축물에서 온도와 관련된 물리적 현상을 감안해 작성된 수식을 설명 드리겠습니다. 먼저 단어 및 기호부터 말씀 드리겠습니다. -aus는 출처의 의미입니다. 독일공업규격의 실험측정값 분류(Tab)를 참고하라는 것 입니다. -bzw.는 내지는, 또는(or)이란 뜻 입니다. - 는 독일공업규격의 권장 실내 온도라는 의미입니다. 거실 침실 주방은 영상 20도, 욕실은 영상 24도, 계단실은 영상 10도를 유지할 수 있도록 설계하라고 권장하고 있습니다. 이 온도는 실험을 통하여 얻은 값으로 일반적으로 건강한 성인이 쾌적하다고 느끼는 온도를 나타냅니다. 이 온도라도 개인적 차이, 건강상태 등에 따라 추위나 더위를 느끼는 정도는 다를 수 있습니다. - . 위의 기호와 달리 오른쪽 위에 대시(')가 붙은 것을 주목하십시오. 실내 열은 온도차이가 있는 실외로만 빠져 나가는 게 아니라 실내의 이웃한 공간으로도 빠져 나갈 것 입니다. 예컨대 위의 독일공업규격 권장 실내온도에서 욕실이 영상 24도로 맞춰져 있고 거실이 영상 20도라면 욕실 열은 거실로도 빠져 나갈 것 입니다. 이웃집 거실과 접하는 경우를 생각해 봅시다. 이 경우에도 20도로 간주하고 계산해야 할 까요? 그렇지 않습니다. 이웃집의 경우 장시간 집을 비울 수도 있습니다. 파이프가 얼어 동파되지 않을 정도의 난방만 할 것입니다. 때문에 이웃집의 경우에는 거실의 실내온도를 15도(독일공업규격 기준)로 가정하여야 합니다. 그래서 독일공업규격은 이웃한 실내 공간의 조건에 따라서 온도를 어떻게 결정해야 하는 지를 정해놓고 있습니다. - 는 규준실외온도입니다. 그렇다면 규준실외온도란 어떻게 봐야 할까요. 수식에서는 독일공업규격에서 정하는 실외온도에다 공간을 둘러싸고 있는 건축자재의 질량 m을, 공간을 구성하는 자재의 연면적으로 나눈 함수값( )을 더한 값이라고 표현돼 있습니다.  = += -독일공업규격에서 정하는 실외 온도( )는 그 지역의 기후조건에 따라 다르기 때문에 지역마다 다른 값을 같습니다. 해당 지역의 실외온도는 먼저 20년간 관측된 최저 온도 가운데 2일간의 평균값이 10번 이하로 내려간 온도를 그 지역의 실외온도로 정하고 있습니다. 참고로 독일 베를린의 실외온도는 영하 14도, 브레멘은 영하 12도, 뮌헨은 영하 16도로 규정돼 있습니다. - = 의 의미를 짚고 넘어가겠습니다. 독일공업규격에서 정한 실외온도를 보정하란 의미라고 말씀드릴 수 있습니다. 질량이 큰 건축자재로 구성된 공간일수록 열을 저장하는 능력이 뛰어나 실외온도의 변화에 영향을 덜 받기 때문에 이를 고려해 주는 것입니다. 예를 들어보겠습니다. 허술한 판자집의 경우 벽체가 얇아 바깥기온이 크게 떨어지면 실내의 온도도 빠른 시간에 내려갈 것입니다. 반면, 두꺼운 콘크리트 벽체로 구성된 실내의 경우에는 콘크리트 벽체가 열을 저장하고 있기 때문에 바깥의 온도가 떨어져도 곧바로 반응을 보이는 것이 아니라, 오랜 시간에 걸쳐 반응을 보일 것입니다. 독일공업규격에서 정한 외기온도는 그 지역에서 1년에 한 번 나타날까 말까 할 정도의 극한 날씨입니다. 콘크리트 벽체가 반응을 보이는 시간이 2일 또는 3일 이라면 그 동안 외기의 온도는 상승해 극한 값을 벗어날 것입니다. 때문에 가벼운 벽체로 구성된 건물과 무거운 벽체로 구성된 건물은 구별해 주어야 두 건물이 빼앗기는 열에너지를 공평하게 고려해 주었다고 볼 수 있습니다. 바로 이러한 현상을 고려해 보정이 필요한 것입니다. -건축자재의 단위면적당 질량<kg/㎡>은 해당 자재의 밀도<kg/㎥>에 두께<m>을 곱해 구할 수 있습니다. 목재(독일어로 Holz)는 철(Stahl)보다 가볍고 열전도율도 낮습니다. 열전도율이 높은 자재로 지은 건축물은 표면온도가 낮아 실내에 있는 사람에게 불쾌합니다. 이런 물리현상을 감안해 철에는 단위면적당 질량에 0.5를, 목재에는 단위면적당 질량에 2.5를 곱하라고 규정해놓고 있습니다. 다른 건축자재(Rest)의 경우에는 질량을 그대로 계산하라는 의미입니다. -    .위의 설명을 수식으로 표현한 것 입니다. A실의 단위면적당 질량을 구한다고 가정합시다. A실의 외기와 접한 벽체를 a라로 표기돼 있습니다. a는 A실에만 속하기 때문에 단위면적당 질량을 계산할 때 계수 1을 곱합니다. 반면 A에 접하여 B실이 있다면, B실과 A실의 사이에 있는 벽체 b는 A실에도 속하고 동시에 B실에도 속하게 됩니다. 때문에 단위면적당 질량을 계산할 때에 반만 고려해 주어야 하기 때문에 0.5를 곱하여 이를 교정해 주는 것입니다. -이렇게 구한 단위면적당 질량을 해당 공간의 외벽체 면적으로 나눈 값이 600<kg/㎡>이면 독일공업규격에서 정한 실외온도를 그대로 사용하면 됩니다. 다시 말해 질량보정온도  = =0 입니다. 단위면적당 질량이 600<kg/㎡>에서 1400<kg/㎡>사이면 2도<K>를, 1400<kg/㎡>를 넘으면 4도<K>를 보정해줘야 합니다. -자 그러면, 베를린에 건축물을 짓는다고 합시다. 어떤 실의 단위면적당 질량을 계산했더니 750<kg/㎡>이 나왔습니다. 규준실내온도는 20도를 유지하도록 설계하려고 합니다. 독일공업규격의 방식으로 구하는 규준 실내 외 온도차( )는 얼마이겠습니까? 먼저 규준실외온도를 구하여야 합니다.         = + =(-14)+2=-12 규준실외온도는 독일공업규격에서 정한 20년간 측정하여 구한 값보다 2도 높다는 것을 알 수 있습니다. 규준실내온도를 이 값으로 뺀 값이 바로 규준 실내 외 온도차이 입니다. = - =20-(-12)=32<K> 입니다. -지난회에서 구한 건축자재의 규준 열관류율(kN) 은 2.6<W/㎡?K>이었습니다. 여기에다 이번 회에 구한 규준 실내?외 온도차이 32<K>을 곱하면 단위 면적당 그리고 단위시간당 외벽을 통해 빠져 나가는 열량<W/㎡>을 구할 수 있습니다. 83.2<W/㎡> -이상 말씀 드린 것은 지상에 설치하는 건물의 단위면적당 벽체를 통하여 빠져 나가는 열량을 계산하는 방식이었습니다. 지하에도 건물을 설치하지 않습니까? 다음 회에는 지하에 설치하는 건물의 경우 단위면적당 빠져 나가는 열량을 구하는 방식을 설명 드리겠습니다. 추천 5 목록보기 당사의 허락 없이 본 글과 사진의 무단 전재 및 재배포를 금합니다.

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