열관류율과 열저항

개념과 원리

열저항 R은 열이 흐르기 어려운 정도를 나타내고, 열관류율 U는 벽체 전체를 통해 열이 얼마나 쉽게 전달되는지를 나타냅니다. 두 값은 서로 반대 성격을 가집니다.

한 층의 전도 열저항은 R = L/k로 계산합니다. 여기서 L은 두께(m), k는 열전도율 W/(m·K)입니다.

여러 재료가 직렬로 겹쳐진 벽체에서는 각 층의 열저항과 실내·외 표면 열저항을 더합니다.

R_total = 1/h_i + Σ(L/k) + 1/h_o

그다음 전체 열관류율은 U = 1/R_total로 구합니다.

따라서 단열재를 두껍게 하거나 열전도율이 작은 재료를 사용하면 열저항은 커지고 열관류율은 작아집니다. 열관류율이 작다는 것은 같은 면적과 온도차에서 열이 덜 전달된다는 뜻입니다.

벽체를 통한 정상상태 열전달량은 Q = U A ΔT로 계산합니다. 실기에서는 두께 단위가 mm로 주어지는 경우가 많으므로 반드시 m로 환산해야 합니다.

여러 재료층과 실내외 표면을 통과하는 전체 열이동은 각 구간의 열저항을 합하여 계산한다.

실내 공기

내장재

단열재

구조체

실외 공기

R = 1/αᵢ + Σ(L/λ) + 1/αₒ

K = 1/R

항목	단위	의미
R	m²·K/W	열이 이동하기 어려운 정도
K	W/(m²·K)	벽체 전체를 통한 열의 통과 정도

계산 순서
각 재료의 L/λ 계산 → 실내외 표면저항 추가 → 전체 R 합산 → K=1/R

자주 하는 실수
실내측과 실외측의 표면 열전달저항 1/α를 빠뜨리지 않는다.

열전도율 0.8 W/(m·K), 두께 0.10 m인 재료와 열전도율 0.04 W/(m·K), 두께 0.05 m인 단열재가 직렬로 구성되어 있다고 하겠습니다. 실내·외 표면열저항은 각각 0.12, 0.05 m²·K/W로 가정합니다.

① 각 층 열저항
R₁=0.10÷0.8=0.125 m²·K/W
R₂=0.05÷0.04=1.25 m²·K/W

② 전체 열저항
R_total=0.12+0.125+1.25+0.05=1.545 m²·K/W

③ 열관류율
U=1÷1.545=약 0.647 W/(m²·K)

면적이 40 m²이고 실내외 온도차가 15℃라면:

Q=0.647×40×15=약 388 W

① mm를 그대로 L에 넣지 마세요.
열전도율 단위가 W/(m·K)이면 두께도 m로 맞춰야 합니다.

② 열저항과 열관류율의 크기 관계를 반대로 기억하지 마세요.
R이 커질수록 U는 작아집니다.

③ 표면열전달저항 포함 여부를 확인하세요.
문제에서 실내외 표면 열전달계수를 주었다면 1/h 형태로 포함합니다.

④ 여러 층의 U값을 단순히 더하지 마세요.
직렬 벽체는 열저항을 합산한 뒤 역수를 취해 전체 U값을 구합니다.