안녕하세요. 진진입니다.
오늘은 어렵지만, "단열"에 대해 이야기하도록 하겠습니다. 다음 순서대로 이야기해 볼게요.
1. 용어정리
2. 열이동 - 전도, 대류, 복사
3. 이슬점 Due Point4
4. 열교
용어 정리
단열을 이해하는 데 있어 제일 중요한 것이 용어입니다. 그래서 가장 많이 듣는 용어들 위주로 최대한 쉽게 서술해 보겠습니다.
1. 열전도율
2. R 값
3. 열관류율
열전도율
말 그대로 "하나"의 물체가 열을 전달하는 값입니다. 열전도율이 높을수록 단열에 나쁘고, 낮을수록 좋습니다.
라면의 면발을 쫄깃하게 먹으려고 쇠젓가락으로 면을 휘휘 젓다가, 계란을 넣어야 해서 깜박하고 끓는 냄비에 젓가락을 잠시 놓은 체 다시 잡으려다가 손을 데었어요. 그 잠깐 사이에 전도율이 높은 쇠젓가락은 끊는 물의 온도를 그대로 받은 겁니다. 만약 열전도율이 낮은 나무젓가락이었다면, 아무런 문제도 없었겠죠. 쇠젓가락이 열을 나무젓가락 보다 훨씬더 잘 전달 합니다. 즉 열전도율이 높다고 말을 할 수가 있는 것이지요.
예를 들면 공기의 경우 0.025 W/mK입니다. 인터넷 자재몰에서 가장 흔히 볼 수 있는 글라스울의 열전도율이 0.036W/mK이므로, 공기가 이 글라스울보다 열전도율이 훨씬 더 좋네요. (움직이지 않는 공기 이어야 합니다.)
그러고 보면 어렸을적에 매년 쪼그라든 솜이불의 솜을 튼다고 (저희동네에서는 그렇게 불렀어요) 어머니가 동네 이불집에 맡기셨던 기억이 나네요. 그럼 새롭게 부풀어 올라 포실포실한 솜이불이 더 따뜻했던 이유가, 솜 사이로 열전도율이 낮은 공기를 더 많이 머금고 있어서 그런게 아닌가 하는 생각이 듭니다.
이것이 Batt Insulation (글라스울 등등 솜처럼 생긴 단열재들)의 기본 원리 입니다. 그러니, 이런 종류의 단열재를 시공하면서, 두께를 확보하지 않고 우구려 넣으면서 제대로된 성능을 기대해서는 안되겠죠.
여러분이 기억할 것
1. 하나의 물체에 대한 물성 이다. 낮을수록 좋다
2. 열전도율은 물체 고유의 성질로 변하지 않는다.
R 값
단열재 고르려면 꼭 등장하죠? 단연 최고로 많이 듣는 용어입니다. R 값은 "열저항" 을 이야기합니다. 열저항이 높을수록 열전달이 잘 안되겠죠?
R 값의 사전적 의미는 "하나"의 물체의 열전도율 X 두께로 어떤 물체로 만든 어떤 특정 제품의 열저항값입니다. 똑같은 글라스울이이라도 두께가 다른 제품이 있고, 두께가 두꺼운 제품일수록 열저항값은 높습니다.
그러니, 상식적으로 물체가 두꺼우면 두꺼울수록 열전달이 잘 안됩니다. 우리나라 사람들은 수학을 잘하니까 열전도율과 두께만 가지고 파박~ 계산을 해 내는데, 미쿡 사람들은 그냥 귀찮아서 R 값을 제품에 표기합니다. 그래서 보통 단열재 포장지에 R19, R32 이렇게 표기되어 있죠? 그리고 저 값이 높을수록 두께는 두껍고 비쌉니다.
출처: https://www.rockwool.com/
위 그림에 R 38이라고 쓰여있는 것을 확인하실 수 있습니다. 저것이 저 락울이라는 자재의 열전도율과 두께 등을 고려해서 나온 열저항값, 즉, R 값입니다.
그런데,
여기서 체크 포인트!!! 우리가 흔히 보는 이 R 값은, 우리가 자주 쓰는 "미터법" 표기가 아닙니다. 이는 미국에서 쓰는 단위 개념 (Imperial units)입니다. 이 R 값을 우리가 알고 싶은 최종 보스 국토교통부가 고시한 "열 관류율" 을 얻기 위해서는, 우리나라가 쓰는 미터법 Metric (SI) 값으로 바꾸어 계산해야 합니다.
R-value (in I-P) = RSI-value (in SI) × 5.678263337
RSI-value (in SI) = R-value (in I-P) × 0.1761101838
그래서 우리가 쓰는 열저항값은 R 값이 아닌 RSI 값입니다. 이 RSI 값을 이용해 열관류율을 계산해야만 제대로 된 열관류율을 얻을 수가 있습니다.
여러분들이 기억할 것!
1. R 값은 열저항값이다. 이 값이 높으면 좋다! 그리고 비싸고 두껍다!
2. 보통 미국에서 온 자재들의 R 값은 미국 양반들 단위다. 우리나라식 열저항 표기는 RSI이다.
3. 열저항값은 두께에 따라 다르다. 똑같은 물체라도 두께가 두꺼우면 열저항값은 높다.
열관류율
사전적 의미의 열관류율은 모든 자재의 열저항값을 합한 값의 역수입니다.
벌써부터 짜증 나시죠..... 뭔 소리야 도대체!
위에 열저항값 (RSI) 기억하시죠.. 그 값을 합하면 합할수록 당연히 열이 잘 침투하지 못하겠죠...
예를 들어 글라스울 한 놈이 싸우는 것보다는, 스티로폼하고 연합해서 싸우면 훨씬 더 열이란 놈을 잘 물리칠 수 있잖아요
여기서 키포인트!!!!
어라! 한 놈이 싸우는 것이 아니라, "여러 놈"이 싸우네!
바로 이 "여럿"이라는 말에 밑을 쫙 그으셔야 합니다.
그래서 저는 벽이 아니라, 벽구조체 Wall Assembly라는 말을 자주 씁니다. 여러 개의 자재들이 모여서 하나의 벽체를 구성하고 이 여러 개의 자재들의 조합으로 결국은 열관류율 값을 계산할 수 있고, 이 열관류율이 국토교통부에서 정한, 건축물의 에너지 설계 기준의 척도가 되는 것입니다.
예를 들어 극단적으로 글라스울 140mm + 스티로폼 50mm로 벽체를 만들었다고 가정하겠습니다.
계산하기 쉽게 글라스울 열전도율은 0.05, 스티로폼은 0.03이라고 하겠습니다.
열관류율을 구해 보자고요.
이 벽체의 열관류율은 [글라스울 140mm의 열저항 + 스티로폼 50mm의 열저항 의 역수]입니다.
열저항은 어떻게 구할까요?
열전도율 X 두께입니다.
그래서 최종적으로 열관류율 계산식은 다음과 같습니다.
열저항의 합은 (0.05 X 140) + (0.03X50) = 8.5공
열관류율은 각 자재의 열저항의 합의 역수니까...
1/8.5 = 0.117647.....입니다.
여러분들이 기억할 것!
1. 열관류율은 자재가 하나가 아닌 여러 개의 합입니다.
2. 열관류율은 낮을수록 좋습니다.
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