6.쾌적체감온도 - 건기온새 - 중요

복사열( 냉복사.난복사) 과 인체의 쾌적 체감 온도

인간이 느끼는 쾌적한 공간의 조건은 어떤 것인가?

쾌적한 체감 온도는 실내 온도 만이 아니고, 건기온새의 효과에서 확인할 수 있듯이 열에너지의 이동량과 많은 상관관계가 있습니다.

이 열에너지 이동이 어떻게 인체의 따뜻한 느낌, 차가운 느낌에 영향을 줄까?

그 메카니즘을, 한번 찾아 보았습니다.

■ 쾌적한 실내 조건

인간이 느끼는 더위, 추위의 감각은 일반적으로는 온도의 높낮이에 의하는 것이라고 생각하기 쉽지만, 실제로는 단지 온도 만이 아니고, 열에너지 이동량에 영향을 받는  습도, 기류 속도, 복사 등의 영향을 종합한 결과이다 라고 생각할 수 있습니다.

이러한 요소가 최적으로 컨트롤 되어야  비로소 쾌적한 거주 공간이 탄생하는 것입니다.

■ 인체의 방열 구조

인간의 몸에서는, 항상 체온이 방열되고 있습니다.

체온이 방열될 때, 벽이나 천정이 축적하고 있는 열량과 인체로부터 방열되는 열량의 차이가 적을 때 그 만큼 쾌적함을 느낄 수 있습니다.

인체로부터의 방열의 요소는 증발 25%, 대류 30%, 복사 45%로 분류할 수 있습니다.

이러한 요소들에 의하여 인체로부터의 빼앗기는 방사열 에너지가 극단적으로 증가하면 춥다」(또는 차갑다)고 느끼고, 방사 에너지 방사가 극단적으로 적게 되면(또는 많이 받으면) 「덥다」(또는 「뜨겁다」)고 느낍니다.

■ 복사열과 체감 온도

인간이 「덥다」 「춥다」라고 느끼는 감각은, 단순하게 실온만으로 결정되는 것은 아니고, 실제로는 복사열이나 실온, 습도, 기류 속도 등이 복합적으로 작용하여 인체의 열에너지 이동량을 변화시키고 그 결과가 얻을 수 있는 체감 온도에 영향을 주고 있는 것입니다.

복사열이란, 벽이나 천정, 가구, 인테리어 등 모든 물질로부터 나오고 있어서 이 수열면(受熱面)에서 열이 발생하는 것을 말하며, 체감 온도에 가장 영향을 주는 것이 복사열입니다.

체감 온도는 다음의 간단한 계산방법으로 얻을 수 있습니다.

체감 온도 =  (실온＋벽이나 마루나 천정의 복사 온도)/2

즉, 실온이 30도 일 때, 벽의 온도가 20도라면 체감 온도는 25도라는 것이 됩니다.

사람이 기분 좋고 따뜻하다고 느끼는 것은, 마루·벽·천정으로부터의 복사선에 의하는 것이 크고, 이 복사선(열량)을 받아 따뜻함을 느낄 때, 사람은 「쾌적감」을 얻을 수 있습니다.

（더움）（시원함）

■ 냉(冷)복사열

냉복사는, 실온이 낮은 것이 아니고, 마루·벽·천정·창의 표면 온도가 낮기 때문에 신체로부터 각 표면으로 향해 열방사(복사)를 하여 방열하는 것을 말합니다.

그 때문에, 겨울철에 실내 난방을 높여도 전혀 따뜻함을 느끼지 않고, 발 밑이 차가워지거나 으슬으슬 한기를 느끼게 됩니다. 이런 상태로는 난방비를 늘인다고 해서 쾌적감은 얻을 수 없습니다. 건물의 몸체(마루·벽·천정·창)의 온도가 상승하면 추위를 느끼지 않게 되어 있습니다.

반대로, 여름 철에 건물의 몸체(마루.벽·천정)의 온도를 내리면 실온이 그다지 내리지 않아도 인체로부터의 방사열 에너지량은 증가해 시원하게 느낄 수 있습니다.

[건기온새 효과]

■ 난(煖)복사열

겨울철에 난방을 하고 방 전체를 따뜻하게 하기 위해 시간이 걸리는 것은 스토브가  방사하고 있는 열에너지가 벽체의 온도를 올려 벽체의 온도가 상승되면서 벽체로부터 어느 정도의 복사열이 방출되게 될 때까지 시간이 걸리기 때문입니다.

벽체로부터의 복사열(마루·벽·천정의 열에너지 방사)이 높으면 실온은 낮아도 신체가 느끼는 온도는 높아집니다. 복사열[원적외선 방사]이 높으면, 실온은 20℃에서도 충분히 따뜻함을 느낄 수 있어 난방은 그다지 강한 것을 필요로 하지 않습니다.

복사열이 높으면, 낮은 실온으로도 「기분 좋은 쾌적감」을 얻을 수 있습니다.

[건기온새 효과]

■ 기류의 영향

냉,난방을 하면, 따뜻한 공기는 상승하고 차가운 공기는 하강합니다. 이 변화에 의하여 대류가 일어납니다. 특히 겨울에 창가에 서면 서늘한 추위를 느낀 것을 경험하였을 것입니다. 이것은 냉복사와 함께 차가워진 공기가 강하하여 기류(대류)를 발생시키고 차가워진 공기가 하강하여 발 밑이 차가워지는 현상입니다. 이 현상을 냉복사 콜드 트러스트라고 말합니다. 실내에서 마루 천정의 공기 온도를 균일하게 유지하여 온도 차에 의한 대류를 일으키지 않게 하는 일도 쾌적성을 좌우합니다.

또, 바람이 체표의 열이 빼앗아 가기 때문에 기류에 의한 체감온도의 변화가 크다고 할 수 있습니다. 바람에 의한 체감 온도는 링케의 계산식으로 얻을 수 있습니다.

체감 온도=t4·√V

t=기온(℃), V=풍속(m/s).

바람이 불면 체표의 열이 빼앗기기 때문에 체감 온도는 낮아집니다. 바람이 1 m 강해지면 체감 온도는 1도 떨어집니다.

■ 습도의 영향

습도는 인간의 생활과 관계가 깊고, 더위나 추위의 감각을 정량적으로 나타내 보이는 체감 온도에 매우 큰 영향을 줍니다. 예를 들면 기온이 높은 여름 철에서도 습도가 낮은 경우, 체감적으로는 그다지 더위를 느끼지 않습니다만, 습도가 높으면 기온에 비해서는 상당히 찌는 듯이 덥게 느끼게 됩니다.

습도에 의한 체감 온도는 미스나르의 계산식으로 얻을 수 있습니다.

체감 온도=t0.435(t10)(0.8―h/100)

t=기온(℃), h=상대습도(%).

기온이 10℃이상 일 때는 습도가 오르면 오를수록 덥게 느끼고, 10℃이하 일 때는 습도가 오르면 오를수록 춥게 느낍니다.

■정리

인간이 쾌적 온도를 느끼기 위해서는, 열 에너지량 변화에 영향을 미치는, 기온, 열복사, 기류, 습도라는 여러 요인에 의해 결정되됩니다.

하나 하나의 현상을 보면 모두 일상 생활에서 경험한 할 수 있는 현상들 입니다.

게다가 쾌적성은 인간의 오감으로 느끼기 때문에 냄새(공기 질), 소리, 색채, 명암 (채광·조명) 등도 영향을 끼치는 중요한 요소입니다.