집과 열의 이동원리

겨울철이다. 최근 몇년동안은 겨울철이라고 표현하기에는 다소 민망할 정도의 겨울날씨의 연속이었다. 올해의 경우 겨울시즌이 끝나려면 적어도 내년 2월말이나 3월 초순 정도까지는 기다려야 한다. 물론 지역에 따라서 4월 중순은 넘여야 봄다운 기운을 느낄 수 있는 곳도 있다. 강원산간지방같은 경우 말이다. 기본적으로 동네자체의 위치가 높은 곳이 대부분이다. 나의 시골집 같은 경우는 해발 600M정도에 위치하고 있을 정도다. 서울로 치면 왠만한 산 꼭대기에 위치하고 있다는 것이다. 거기다가 기본적으로 1000M이상의 주변산들에 둘러싸여 있는 입지니 오랜기간 동안 추운 것이다. 그 동네사람들 표현으로는 일년이 여름반 겨울반이라고 한다.

 

겨울철이라서 당연히 가정의 유지비, 특히 연료비 때문에 신경이 쓰일  것이다. 특히 건강이 좋지 못한 시니어분들의 입장에서는 날씨가 춥지않은 것이 좋을 것이다. 그렇지만 개인적인 견해로는 겨울은 겨울다워야 한다는 입장이다. 그래야만 면역력에도 좋다고 한다. 사실 지구온난화로 영향인지는 잘 모르겠으나 지난 몇년간은 겨울다운 겨울이 실종된 것처럼 느껴진 경험을 가지고 있다.

 

위 그림은 학창시절 과학시간에 배웠던 열의 이동원리를 보여주는 그림이다. 전도(Conduction), 대류(Convection), 방사(Radiation). 물론 졸업한지가 오래되어서 기억이 가물가물할 정도의 연배라면 생각이 잘 안 날 수도 있겠다. 이 예전 과학시간에 배웠던 기본원리가 우리가 살고 있는 집과 깊은 관계가 있다. 특히 주택의 에너지 효율성과 깊은 관계가 성립된다는 것이다.

 

우리의 몸은 전도, 대류, 복사의 열 이동에 의해서 전체 열 손실의 약80% 정도를 잃고 있다고 한다. 나머지 20%는 수분증발에 의해서라고 한다. 겨울철 연료비 아낀다고 하면서 난방 안하고 있는 집들이 있을 것이다. 복사의 기본원리에 의해서 우리 몸보다 차가운 벽체에게 열을 빼앗기고 있다는 것이다. 열을 가지고 있는 모든 물체는 열의 차이에 의해서 열이 높은쪽에서 낮은쪽으로 이동하는 것이다. 그래서 우리 몸의 온도를 적절히 유지하기 위해서 난방이 필요하고 옷이 필요한 것이다. 열이동의 기본원리 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동한다는 것을 잊지 않도록 하자.

 

실내의 공기는 보일러나 전열기구에 의해서 데워진다. 공기가 데워지면 공기의 밀도가 낮아진다. 공기속에 포함된 입자들의 운동량이 증가하면서 팽창하고 밀도가 낮아지는 것이다. 밀도가 낮으니 뜨거워진 공기가 가벼워져서 위로 상승하는 것이다. 이 대류현상은 실내와 실외의 기압차이와 온도차이에 의해서 외부공기가 실내도 들어오고 실내의 공기가 외부로 나가게 되는 Stack effect(연통효과)와 관련이 되는 원리이기도 하다. 바로 연료비와 직결되는 문제다. 그래서 소위 웃풍이나 외풍이 있는 집들은 외부의 공기가 들어오는 통로를 찾아서 차단하는 것이 중요하다. 그렇지않고 열심히 난방을 한다면 한마디로 외부로 연료비가 줄줄 새어나가고 있을 가능성이 높은 것이다. 에너지효율성이 꽝이란 것이다.

 

단열재는 다들 알고 있을 것이고. 그런데 단열재에도 종류가 많다. 내화재, 초내화재, 보온재, 보냉재, 초보냉재 등이 있다고 하는데 주택에 사용되고 있는 일반적인 단열재와는 좀 구분이 된다. 사실 열을 끊는다는 단열보다는 지연시킬 수 있는 재료로 보는 것이 좀 더 적절한 표현이 아닐까한다.