우포너코리아(주) / 김현욱 이사

일반인뿐만 아니라 건축 및 설비에 종사하는 전문가들에게도 ‘복사냉난방 시스템’이라고 하면 다소 생소한 것이 사실이다. 하지만 지난 10여 년간 유럽 전역에서 널리 쓰이는 복사냉난방 시스템은 북미 지역뿐 아니라 최근에는 아시아 지역에서도 꾸준한 성장세를 보이고 있다. 사실 복사난방에 대한 원천기술은 우리나라에서 시작되었다고 할 수 있다.

​지금으로부터 7천 여 년 전 구들장을 통해 최초로 바닥 복사난방을 해왔으며, 1970년대에는 집집마다 이 구들장을 걷어내고 그 자리에 물 배관을 통해 온수를 순환시켜 난방을 하는 방식을 세계 최초로 적용하여 일반화시킨 곳이 바로 우리 한국이다. 이렇듯 우리에게 매우 친숙한 복사난방 시스템이지만 주택에 국한되어 적용해 왔으며 냉방까지 시도하지 못한 채 이제는 그 기술의 원천을 유럽에 자리를 내주고 말았다.

​현재 ISO 및 ASHRAE 기준으로 체계화되어 다시 국내로 돌아온 이 기술에 대해 자세히 알아보기 위해 복사냉난방 시스템에서 이용되는 열전달에 대해 먼저 소개하고 복사냉난방의 정의와 시스템의 특장점에 대해 소개하도록 하겠다.

복사냉난방 솔루션의 열전달에 대한 이해 열전달의 3가지 형태인 전도, 대류 및 복사를 보다 정확히 이해하는 것은 친환경 건축물을 설계 하는데 핵심적인 요소라고 할 수 있다.

​열전달은 두 물질 간 온도차에 의해 열평형이 이루어질 때까지 일어나게 된다. 열역학 제2법칙에 따라 열은 낮은 온도에서 높은 온도로 이동하지 않는다. 다 시 말해 열은 자연적으로 높은 온도에서 낮은 온도로 이동하게 된다. 이와 같은 전도, 대류 및 복사를 통한 열전달 중 복사냉방 시스템은 주로 복사에 초점을 두지만 나머지 2가지의 열전달 방식 도 함께 활용한다. 복사냉난방 시스템에서 각각의 열전달이 일어나는 방식에 대해 알아보겠다.

전도 전도는 인접한 두 물체 간에 일어나는 열전달 방식이다. 복사냉난방 시스템에서는 일단 매설된 PEX 파이프와 콘크리트 슬래브 사이에서 전도에 의해 열이 전달된다. 열전달률은 물체의 전도 율, 파이프 표면 및 파이프와 슬래브 간 온도차에 따라 달라진다. 냉각된 슬래브와 인접한 물체(예 를 들어, 가구 및 거주자) 사이에 전도에 의한 열이 전달되기도 한다.

대류 대류는 공기의 흐름이나 유체를 통해 열이 전달된다. 따뜻해지거나 냉각된 표면과의 접촉을 통해 공기 밀도차가 발생하고 이에 따라 자연대류 현상이 일어난다. 자연대류는 냉각된 천장면의 공기층이 높은 밀도에 의해 하강하며 공기 순환을 유발하여 열전달이 이루어진다.

복사 복사냉방 시스템에서 현열의 전달은 주로 복사를 통해 이루어진다. 복사는 공간으로 방출되는 전자기파를 통해 열전달이 이루어진다. 따뜻한 표면으로부터 방출된 파(wave)가 가까이 있는 상대적으로 차가운 표면에 닿으면 그 표면은 그 에너지를 흡수, 재복사, 반사, 또는 투과하게 된 다. 복사의 한 예로 태양으로부터의 일사가 있는데, 이는 단파 복사(Short-wave Radiation) 형태로 진공의 우주공간을 거쳐 지구 표면을 따뜻하게 한다. 열전달률은 여러 가지 요소에 영향을 받는데 표면의 흡수율, 반사율, 방사율, 파장, 온도 그리고 냉각된 표면과 거주자 사이의 공간 적 관계가 이에 해당한다. 복사냉방에서 거주자로부터 발산되는 전자기 파장은 차가운 표면을 향하여 방출되고 그 결과 거주자는 시원해지는 효과를 경험하게 된다.

2017년 3월 기획연재(40~41페이지)

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