열의 이동
열의 이동에는, 전도, 대류, 복사 이렇게 세 가지가 있습니다.
우리가 단열이란 주제로 이야기를 할 때, 자주 접하는 말들과 연관 지어 보면,
열교는 전도에 관계된 말이고,
기밀은 대류와 관련이 깊으며,
열반사 단열재는 복사열과 관계가 있는 말들입니다.
예를 들어 추운 겨울날 온돌방 아궁이에 군불을 때면, 장작의 열기가, 온돌 밑의 고래를 덥히고(복사, 대류) 이 고래를 채운 열기는 구들장에 전달이 되어 서서히 구들장 위의 방바닥이 따뜻해지기 시작합니다.(전도, 구들장은 고래와 방을 연결하는 열교입니다.) 이때 누군가 나가려고 문을 열면, 방안의 온도는 순식간에 내려가겠죠 (대류). 하지만, 문을 열었다고 해서 아랫목 온돌의 열기가 바로 식어버리는 것은 아닙니다. 다시 문을 닫으면, 서서히 온돌의 복사열과, 온돌과 접해있는 공기가 덥혀져서 대류가 일어나면서 다시 방안은 훈훈해집니다. 얼마 후, 아까 방에서 나갔던 양반이 다시 들어오고 그 양반이 쓰고 있던 안경에 하얗게 김이 서렸습니다. 이는, 방안의 따뜻해서 습기를 상대적으로 많이 가지고 있던 공기가 차가운 안경이라는 물체에 닿아 순간적으로 온도가 내려가고 이때, 온도가 내려감으로 인해서 공기가 쪼그라들고 쪼그라듬과 동시에 공기 분자 사이사이 가지고 있던, 물을 토해내는 것입니다.(결로) 이걸 유식한 말로 이슬점 아래로 내려갔다. Due Point를 지나쳤다 이렇게 이야기합니다.
결로란, 공기 중에 포함된 물이 어떤 물체를 만나 공기의 온도가 이슬점 아래로 내려가면 공기에 더 이상 머물러 있지 못하고 물체에 응결해 버리는 현상입니다. 그리고 이물의 양은 "상대습도" 가 많으면 많이 생기고 적으면 적게 생깁니다. 여름철에 냉장고에서 꺼낸 콜라캔에 물방울이 겨울철보다 많이 맺히는 것 역시 여름철 "상대습도"가 많기 때문입니다. 여기서 상대란 말을 잘 보셔야 합니다. 즉 공기는 온도에 따라서 상대적으로 물을 포함할 수 있는 양이 다릅니다.
그럼 이 세가지, 전도, 대류, 복사 중에서 가장 열 손실이 쉽게 일어나는 것은 어떤 것일까요? 당연, 대류입니다.
그러니 온돌을 이용하는 우리의 난방 장치와, 대류를 이용하는 외국의 난방장치의 효율은 어떤 것이 좋을까요? 당연 온돌이겠죠. 하지만, 시간이 오래 걸린다는 단점 또한 존재합니다.
열교 - 전도
경량목조주택은 나무로 된 스터드를 세우고 그 사이사이에 단열재를 넣어 단열을 합니다. 그럼 그 스터드 있는 부위는 단열재를 넣은 부분과 비교하여 단열이 안되기 때문에, 모든 열이 그 나무를 통해 들어오거나 나가거나를 하게 됩니다. 물론, 나무가 철이나 콘크리트에 비해 열전도율이 낮기 때문에 나무로 된 목조주택이 훨씬 단열이 잘 된다는 주장에 이해는 갑니다.
하지만 주택에서 단열을 이야기할 때는 단열재의 조합으로 이야기해야 하지, 구조체 자체를 가지고 이야기하기에는 무리가 있어 보입니다.
그래서 이 열교를 끊어내기 위해서 스터드를 적게 사용하거나, 스터드를 외기에 닿지 않도록 외단열을 추가하는 방식이 점점 더 많이 채택되고 있는 실정입니다.
기밀 - 대류
위에 설명드린 대로 열의 이동이 가장 빠르고 많이 일어나는 것은 단연 대류로 인한 열의 흐름입니다.
즉 열이 공기를 타고 이동을 하는데 기온차가 많이 나면 날수록 대류의 움직임 또한 빨라져 순식간에 애써 가둬뒀던 열기가 빠져나가게 됩니다.
그렇기 때문에 단열의 완성은 기밀에 있다는 말이 생겨나는 것입니다.
이 기밀을 위해 하우스랩을 설치할 때 기밀 테이프로 틈새를 밀봉해 주어야 하며, 모든 구멍, 예를 들면, 전기 콘센트 박스나, 파이프가 관통하는 부분 역시 기밀 테이프로 세심하게 작업해 주어야 합니다.
* 목구조 기밀작업에서 가장 힘든 부분이 지붕의 서까래와 벽체의 윗부분이 만나는 지점 입니다. 그래서 제 모델에서는 메인 서까래 작업시 처마를 하나도 만들지 않고, 웸루프 만들어 주면서 처마를 만들어 주는 방식을 도입 했습니다.
위 그림의 붉으색 동그라미가 그려진 부분을 보면, 서까래가 처마를 내기 위해 밖으로 나와 있지 않고, 벽체의 선과 일렬로 맞춰져 있습니다. 이렇게 되면, 벽체의 판넬과, 지붕의 판넬이 일자형태로 만나게 되면서 그 위에 씰링테이프로 (Zip Tape) 이음매가 없는 기밀 작업이 수월해 집니다.
Bloor Door Testing 만약 여러분의 집이 위풍이 심하다면.. 이 테스트를 권장해 드립니다. 그런데 집이 오래 되거나, 새집이더라도 이런 기밀 작업이 잘 되어 있지 않은 경우, 열을 가지고 있는 공기가 밖으로 새나가 많은 에너지를 잃게 됩니다. (외부 찬바람이 들어온다는 이야기는 결국 내부에 있는 따뜻한 공기가 외부로 빠져나간다는 이야기 입니다. ) 바로 이러한 바람이 새는 구멍을 이 테스트로 발견해 틈을 매꿈으로써 문제를 해결 할 수가 있습니다. |
복사열-열반사 단열재 열반사 단열재를 설치할 때는 열이 반사될 수 있는 공간 확보가 제일 중요합니다. 즉 열반사 단열재위에는 반드시 공기층이 있어야 그 역할을 잘 수행한다고 볼 수 있습니다.
보통 단열을 이야기하면, 두께만 강조하시는 분들이 많습니다.
하지만, 위의 열흐름 세 가지를 전부 컨트롤할 줄 알아야 하고, 이러한 일들을 하기 위한 자재들과 공법들을 예산에 맞게 최대한 효율적으로 잘 사용하는 것이 단열 설계의 핵심입니다.
그리고, 단열과 결로는 같은 개념(열교)으로부터 출발합니다. 많은 집들을 인스펙션해 보면, 물을 컨트롤하지 못해 발생하는 하자가 대부분입니다.
그나마 우리 눈에 보이는, 예를 들면 파이프 누수나, 지붕에서 비가 샌다든지 하는 문제는 눈이 보이니까 바로바로 대처를 할 수 있지만, 이 결로로 인해 생기는 문제는 대부분 눈에 보이지 않고 구조체 안에서 충분한 문제를 일으키고 난 후에야 우리 눈에 보이게 됩니다.
단열을 이해하고, 결로가 생길 환경 자체를 만들어 주지 않는 설계와 공법을 선택하시길 바라겠습니다.
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