열전달

세 가지 열전달을 함께 이해하기

열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하며 대표적인 방식은 전도·대류·복사입니다. 실제 공조설비에서는 이 세 가지가 독립적으로만 일어나기보다 동시에 나타나는 경우가 많습니다.

전도는 벽체나 금속처럼 물질 내부를 통해 열이 전달되는 현상이고, 대류는 공기나 물과 같은 유체의 움직임과 함께 열이 이동하는 현상입니다. 복사는 전자기파 형태로 전달되므로 두 물체가 직접 접촉하지 않아도 발생합니다.

벽을 통한 실내외 열이동을 생각하면 실외공기에서 벽 표면까지는 대류, 벽 내부에서는 전도, 벽 안쪽 표면에서 실내공기로는 다시 대류가 일어납니다. 이를 하나의 열관류율 U로 묶으면 Q=UAΔT 형태로 계산할 수 있습니다. 여기서 Q는 단위시간당 전달되는 열량인 열전달률이며 단위는 W입니다. 열량(J)과 구분하기 위해 Q̇로 표기하기도 합니다.

간단한 적용 예

열관류율이 0.8 W/(m²·K)인 벽체의 면적이 50 m²이고 실내외 온도차가 15 K라면 Q=0.8×50×15=600 W입니다. 이는 해당 조건에서 벽체를 통과하는 열전달률을 뜻합니다.

실기 포인트: k는 재료의 열전도율, h는 표면의 대류 열전달계수, U는 여러 열저항을 종합한 열관류율이므로 서로 같은 값으로 취급하면 안 됩니다.