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工學碩士學位 請求論文
건물의 자연실온 수증기량 측을 한
실험 수치 연구
Experimental and Numerical Studies for Predicting
of the Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
2006년 2월
仁荷大學校 大學院
建築工學科(計劃 攻)
李 權
工學碩士學位 請求論文
건물의 자연실온 수증기량 측을 한
실험 수치 연구
Experimental and Numerical Studies for Predicting
of the Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
2006년 2월
指 敎授 徐 承 稷
이 論文을 工學碩士學位 論文으로 提出함
仁荷大學校 大學院
建築工學科(計劃 攻)
李 權
이 論文을 李 權의 碩士學位 論文으로 認定함
2006 年 2 月 24 日
主審 (인)
副審 (인)
委員 (인)
- 1 -
국문 요약
건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실험 수치 연구
仁 荷 大 學 校 大 學 院建 築 工 學 科
李 權
실내 쾌 과 련된 환경 요소인 습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수
와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은 습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은
구조 문제를 야기하기 때문에 건물의 내구성을 제한하는 주요한 요소들 에
하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의
악화를 래할 수 있다 그러므로 실내에서 습기 문제를 해결하는 것은 건물의
내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공
한다는 에서 반드시 필요하다
이에 본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을
측하기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과
방습량에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자
연 실온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하
여 모델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로
써 건물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다
1 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 상 습도는 외
기와 유사한 거동을 보 다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에
의한 수증기 달이 실내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라
고 할 수 있다
- 2 -
2 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 건물에서 실내 수증기량 상
습도의 측정값과 계산값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상
습도를 측하기 해서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수
있다
3 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온 측
정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차이를
보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무소 건물
에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산하기 해
서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한다
4 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량은 평균
1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s 다
5 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
6 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으로
간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오차는
0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
- 3 -
Abstract
Experimental and Numerical Studies for Predicting of the
Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
LEE DONG KWEONDepartment of Architectural Engineering
Graduate School of Inha University
Moisture in the building is associated with indoor comfortable variables
such as temperature and air quality Moisture damage is one of the most
important factors limiting a building`s service life because high moisture
level can cause metal corrosion wood decay and structure deterioration
In addition to the building`s construction damage moisture migration
through building envelops can lead to poor interior air qulity as high
ambient moisture levels result in microbial growth Consequently solving
moisture problem in the building is essential to improve a building service
life limit microbial growth and provide occupants with comfortable
environment
In this paper an accurate model of coupled heat and moisture transfer in
building envelops and indoor air a mathematical method in predicting indoor
moisture generation rate is developed The developed method can be served
as a useful tool in predicting indoor temperature and moisture content more
accurately Moreover to perform a validation of the proposed mathematical
method in predicting indoor temperature and moisture content we measured
a series of indoor temperature and moisture for the model building and real
- 4 -
office building
The results are as follows
1 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
trend of indoor moisture content and relative humidity follows those of the
ambient air It shows that moisture migration through ventilation is more
important factor than that through building envelops in predicting indoor
moisture content and relative humidity
2 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
calculated level of indoor moisture content and relative humidity is lower
than the measured level It shows that indoor moisture generation rate is the
important factor
3 In the case of assuming that there is a latent heat caused by indoor
moisture generation difference of indoor temperature between the calculated
and measured value is 07 for the model building 0 for the real office
building
4 Moisture generation rate caused by moisture absorption and desorption
of building materials and room goods is 1045times 10- 6 s for the model
building 794times 10- 6 s for the real office building
5 In the case of assuming that there is indoor moisture generation rate
difference of moisture content between the calculated and measured value is
10 for the model building 0 for the real office building The difference of
relative humidity is 2 for the model building 0 for the real office
building
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
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PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
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PW=CIN10008310T181000
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RHK=100
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RHK=RH
- 63 -
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ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
工學碩士學位 請求論文
건물의 자연실온 수증기량 측을 한
실험 수치 연구
Experimental and Numerical Studies for Predicting
of the Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
2006년 2월
指 敎授 徐 承 稷
이 論文을 工學碩士學位 論文으로 提出함
仁荷大學校 大學院
建築工學科(計劃 攻)
李 權
이 論文을 李 權의 碩士學位 論文으로 認定함
2006 年 2 月 24 日
主審 (인)
副審 (인)
委員 (인)
- 1 -
국문 요약
건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실험 수치 연구
仁 荷 大 學 校 大 學 院建 築 工 學 科
李 權
실내 쾌 과 련된 환경 요소인 습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수
와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은 습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은
구조 문제를 야기하기 때문에 건물의 내구성을 제한하는 주요한 요소들 에
하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의
악화를 래할 수 있다 그러므로 실내에서 습기 문제를 해결하는 것은 건물의
내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공
한다는 에서 반드시 필요하다
이에 본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을
측하기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과
방습량에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자
연 실온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하
여 모델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로
써 건물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다
1 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 상 습도는 외
기와 유사한 거동을 보 다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에
의한 수증기 달이 실내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라
고 할 수 있다
- 2 -
2 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 건물에서 실내 수증기량 상
습도의 측정값과 계산값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상
습도를 측하기 해서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수
있다
3 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온 측
정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차이를
보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무소 건물
에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산하기 해
서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한다
4 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량은 평균
1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s 다
5 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
6 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으로
간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오차는
0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
- 3 -
Abstract
Experimental and Numerical Studies for Predicting of the
Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
LEE DONG KWEONDepartment of Architectural Engineering
Graduate School of Inha University
Moisture in the building is associated with indoor comfortable variables
such as temperature and air quality Moisture damage is one of the most
important factors limiting a building`s service life because high moisture
level can cause metal corrosion wood decay and structure deterioration
In addition to the building`s construction damage moisture migration
through building envelops can lead to poor interior air qulity as high
ambient moisture levels result in microbial growth Consequently solving
moisture problem in the building is essential to improve a building service
life limit microbial growth and provide occupants with comfortable
environment
In this paper an accurate model of coupled heat and moisture transfer in
building envelops and indoor air a mathematical method in predicting indoor
moisture generation rate is developed The developed method can be served
as a useful tool in predicting indoor temperature and moisture content more
accurately Moreover to perform a validation of the proposed mathematical
method in predicting indoor temperature and moisture content we measured
a series of indoor temperature and moisture for the model building and real
- 4 -
office building
The results are as follows
1 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
trend of indoor moisture content and relative humidity follows those of the
ambient air It shows that moisture migration through ventilation is more
important factor than that through building envelops in predicting indoor
moisture content and relative humidity
2 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
calculated level of indoor moisture content and relative humidity is lower
than the measured level It shows that indoor moisture generation rate is the
important factor
3 In the case of assuming that there is a latent heat caused by indoor
moisture generation difference of indoor temperature between the calculated
and measured value is 07 for the model building 0 for the real office
building
4 Moisture generation rate caused by moisture absorption and desorption
of building materials and room goods is 1045times 10- 6 s for the model
building 794times 10- 6 s for the real office building
5 In the case of assuming that there is indoor moisture generation rate
difference of moisture content between the calculated and measured value is
10 for the model building 0 for the real office building The difference of
relative humidity is 2 for the model building 0 for the real office
building
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
이 論文을 李 權의 碩士學位 論文으로 認定함
2006 年 2 月 24 日
主審 (인)
副審 (인)
委員 (인)
- 1 -
국문 요약
건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실험 수치 연구
仁 荷 大 學 校 大 學 院建 築 工 學 科
李 權
실내 쾌 과 련된 환경 요소인 습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수
와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은 습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은
구조 문제를 야기하기 때문에 건물의 내구성을 제한하는 주요한 요소들 에
하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의
악화를 래할 수 있다 그러므로 실내에서 습기 문제를 해결하는 것은 건물의
내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공
한다는 에서 반드시 필요하다
이에 본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을
측하기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과
방습량에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자
연 실온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하
여 모델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로
써 건물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다
1 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 상 습도는 외
기와 유사한 거동을 보 다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에
의한 수증기 달이 실내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라
고 할 수 있다
- 2 -
2 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 건물에서 실내 수증기량 상
습도의 측정값과 계산값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상
습도를 측하기 해서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수
있다
3 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온 측
정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차이를
보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무소 건물
에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산하기 해
서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한다
4 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량은 평균
1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s 다
5 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
6 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으로
간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오차는
0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
- 3 -
Abstract
Experimental and Numerical Studies for Predicting of the
Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
LEE DONG KWEONDepartment of Architectural Engineering
Graduate School of Inha University
Moisture in the building is associated with indoor comfortable variables
such as temperature and air quality Moisture damage is one of the most
important factors limiting a building`s service life because high moisture
level can cause metal corrosion wood decay and structure deterioration
In addition to the building`s construction damage moisture migration
through building envelops can lead to poor interior air qulity as high
ambient moisture levels result in microbial growth Consequently solving
moisture problem in the building is essential to improve a building service
life limit microbial growth and provide occupants with comfortable
environment
In this paper an accurate model of coupled heat and moisture transfer in
building envelops and indoor air a mathematical method in predicting indoor
moisture generation rate is developed The developed method can be served
as a useful tool in predicting indoor temperature and moisture content more
accurately Moreover to perform a validation of the proposed mathematical
method in predicting indoor temperature and moisture content we measured
a series of indoor temperature and moisture for the model building and real
- 4 -
office building
The results are as follows
1 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
trend of indoor moisture content and relative humidity follows those of the
ambient air It shows that moisture migration through ventilation is more
important factor than that through building envelops in predicting indoor
moisture content and relative humidity
2 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
calculated level of indoor moisture content and relative humidity is lower
than the measured level It shows that indoor moisture generation rate is the
important factor
3 In the case of assuming that there is a latent heat caused by indoor
moisture generation difference of indoor temperature between the calculated
and measured value is 07 for the model building 0 for the real office
building
4 Moisture generation rate caused by moisture absorption and desorption
of building materials and room goods is 1045times 10- 6 s for the model
building 794times 10- 6 s for the real office building
5 In the case of assuming that there is indoor moisture generation rate
difference of moisture content between the calculated and measured value is
10 for the model building 0 for the real office building The difference of
relative humidity is 2 for the model building 0 for the real office
building
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
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- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 1 -
국문 요약
건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실험 수치 연구
仁 荷 大 學 校 大 學 院建 築 工 學 科
李 權
실내 쾌 과 련된 환경 요소인 습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수
와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은 습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은
구조 문제를 야기하기 때문에 건물의 내구성을 제한하는 주요한 요소들 에
하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의
악화를 래할 수 있다 그러므로 실내에서 습기 문제를 해결하는 것은 건물의
내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공
한다는 에서 반드시 필요하다
이에 본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을
측하기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과
방습량에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자
연 실온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하
여 모델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로
써 건물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다
1 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 상 습도는 외
기와 유사한 거동을 보 다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에
의한 수증기 달이 실내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라
고 할 수 있다
- 2 -
2 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 건물에서 실내 수증기량 상
습도의 측정값과 계산값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상
습도를 측하기 해서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수
있다
3 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온 측
정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차이를
보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무소 건물
에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산하기 해
서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한다
4 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량은 평균
1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s 다
5 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
6 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으로
간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오차는
0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
- 3 -
Abstract
Experimental and Numerical Studies for Predicting of the
Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
LEE DONG KWEONDepartment of Architectural Engineering
Graduate School of Inha University
Moisture in the building is associated with indoor comfortable variables
such as temperature and air quality Moisture damage is one of the most
important factors limiting a building`s service life because high moisture
level can cause metal corrosion wood decay and structure deterioration
In addition to the building`s construction damage moisture migration
through building envelops can lead to poor interior air qulity as high
ambient moisture levels result in microbial growth Consequently solving
moisture problem in the building is essential to improve a building service
life limit microbial growth and provide occupants with comfortable
environment
In this paper an accurate model of coupled heat and moisture transfer in
building envelops and indoor air a mathematical method in predicting indoor
moisture generation rate is developed The developed method can be served
as a useful tool in predicting indoor temperature and moisture content more
accurately Moreover to perform a validation of the proposed mathematical
method in predicting indoor temperature and moisture content we measured
a series of indoor temperature and moisture for the model building and real
- 4 -
office building
The results are as follows
1 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
trend of indoor moisture content and relative humidity follows those of the
ambient air It shows that moisture migration through ventilation is more
important factor than that through building envelops in predicting indoor
moisture content and relative humidity
2 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
calculated level of indoor moisture content and relative humidity is lower
than the measured level It shows that indoor moisture generation rate is the
important factor
3 In the case of assuming that there is a latent heat caused by indoor
moisture generation difference of indoor temperature between the calculated
and measured value is 07 for the model building 0 for the real office
building
4 Moisture generation rate caused by moisture absorption and desorption
of building materials and room goods is 1045times 10- 6 s for the model
building 794times 10- 6 s for the real office building
5 In the case of assuming that there is indoor moisture generation rate
difference of moisture content between the calculated and measured value is
10 for the model building 0 for the real office building The difference of
relative humidity is 2 for the model building 0 for the real office
building
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
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- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 2 -
2 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 건물에서 실내 수증기량 상
습도의 측정값과 계산값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상
습도를 측하기 해서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수
있다
3 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온 측
정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차이를
보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무소 건물
에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산하기 해
서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한다
4 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량은 평균
1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s 다
5 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
6 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으로
간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오차는
0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
- 3 -
Abstract
Experimental and Numerical Studies for Predicting of the
Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
LEE DONG KWEONDepartment of Architectural Engineering
Graduate School of Inha University
Moisture in the building is associated with indoor comfortable variables
such as temperature and air quality Moisture damage is one of the most
important factors limiting a building`s service life because high moisture
level can cause metal corrosion wood decay and structure deterioration
In addition to the building`s construction damage moisture migration
through building envelops can lead to poor interior air qulity as high
ambient moisture levels result in microbial growth Consequently solving
moisture problem in the building is essential to improve a building service
life limit microbial growth and provide occupants with comfortable
environment
In this paper an accurate model of coupled heat and moisture transfer in
building envelops and indoor air a mathematical method in predicting indoor
moisture generation rate is developed The developed method can be served
as a useful tool in predicting indoor temperature and moisture content more
accurately Moreover to perform a validation of the proposed mathematical
method in predicting indoor temperature and moisture content we measured
a series of indoor temperature and moisture for the model building and real
- 4 -
office building
The results are as follows
1 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
trend of indoor moisture content and relative humidity follows those of the
ambient air It shows that moisture migration through ventilation is more
important factor than that through building envelops in predicting indoor
moisture content and relative humidity
2 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
calculated level of indoor moisture content and relative humidity is lower
than the measured level It shows that indoor moisture generation rate is the
important factor
3 In the case of assuming that there is a latent heat caused by indoor
moisture generation difference of indoor temperature between the calculated
and measured value is 07 for the model building 0 for the real office
building
4 Moisture generation rate caused by moisture absorption and desorption
of building materials and room goods is 1045times 10- 6 s for the model
building 794times 10- 6 s for the real office building
5 In the case of assuming that there is indoor moisture generation rate
difference of moisture content between the calculated and measured value is
10 for the model building 0 for the real office building The difference of
relative humidity is 2 for the model building 0 for the real office
building
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 3 -
Abstract
Experimental and Numerical Studies for Predicting of the
Non Air-Conditioned Room Temperature
and Moisture Content
LEE DONG KWEONDepartment of Architectural Engineering
Graduate School of Inha University
Moisture in the building is associated with indoor comfortable variables
such as temperature and air quality Moisture damage is one of the most
important factors limiting a building`s service life because high moisture
level can cause metal corrosion wood decay and structure deterioration
In addition to the building`s construction damage moisture migration
through building envelops can lead to poor interior air qulity as high
ambient moisture levels result in microbial growth Consequently solving
moisture problem in the building is essential to improve a building service
life limit microbial growth and provide occupants with comfortable
environment
In this paper an accurate model of coupled heat and moisture transfer in
building envelops and indoor air a mathematical method in predicting indoor
moisture generation rate is developed The developed method can be served
as a useful tool in predicting indoor temperature and moisture content more
accurately Moreover to perform a validation of the proposed mathematical
method in predicting indoor temperature and moisture content we measured
a series of indoor temperature and moisture for the model building and real
- 4 -
office building
The results are as follows
1 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
trend of indoor moisture content and relative humidity follows those of the
ambient air It shows that moisture migration through ventilation is more
important factor than that through building envelops in predicting indoor
moisture content and relative humidity
2 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
calculated level of indoor moisture content and relative humidity is lower
than the measured level It shows that indoor moisture generation rate is the
important factor
3 In the case of assuming that there is a latent heat caused by indoor
moisture generation difference of indoor temperature between the calculated
and measured value is 07 for the model building 0 for the real office
building
4 Moisture generation rate caused by moisture absorption and desorption
of building materials and room goods is 1045times 10- 6 s for the model
building 794times 10- 6 s for the real office building
5 In the case of assuming that there is indoor moisture generation rate
difference of moisture content between the calculated and measured value is
10 for the model building 0 for the real office building The difference of
relative humidity is 2 for the model building 0 for the real office
building
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 4 -
office building
The results are as follows
1 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
trend of indoor moisture content and relative humidity follows those of the
ambient air It shows that moisture migration through ventilation is more
important factor than that through building envelops in predicting indoor
moisture content and relative humidity
2 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is 0 the
calculated level of indoor moisture content and relative humidity is lower
than the measured level It shows that indoor moisture generation rate is the
important factor
3 In the case of assuming that there is a latent heat caused by indoor
moisture generation difference of indoor temperature between the calculated
and measured value is 07 for the model building 0 for the real office
building
4 Moisture generation rate caused by moisture absorption and desorption
of building materials and room goods is 1045times 10- 6 s for the model
building 794times 10- 6 s for the real office building
5 In the case of assuming that there is indoor moisture generation rate
difference of moisture content between the calculated and measured value is
10 for the model building 0 for the real office building The difference of
relative humidity is 2 for the model building 0 for the real office
building
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
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Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
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한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 5 -
6 In the case of assuming that indoor moisture generation rate is
constant as an average rate value difference of relative humidity between
the calculated and measured value is 0
In conclusion the importance of the effect of the indoor moisture
generation rate on accurately predicting indoor temperature and moisture
content for a building system has been demonstrated Finally In this paper
the model is validated in predicting indoor teperature moisture content and
relative humidity
- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
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[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
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Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
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T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
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T=TOUT(K)+273
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- 54 -
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ELSE
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C REDIATION COEFFICIENT
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C 남측벽체
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- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
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C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
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C 동측벽체
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- 56 -
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C 천정
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- 57 -
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200 FORMAT(3F153)
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400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
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REAL LE
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READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
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10 CONTINUE
C 실의 크기
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- 58 -
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C 벽체의 물성치
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C 벽체의 두께
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C 천정의 물성치
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C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
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- 59 -
C 남측 벽체의 기
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WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
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C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
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WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
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WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
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WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
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- 60 -
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C 남측벽체의 수증기량
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C 서측벽체의 수증기량
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- 61 -
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C 동측벽체의 수증기량
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C 천정의 수증기량
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- 62 -
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DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
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- 63 -
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20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
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- 6 -
- 목 차 -
제 1 장 서 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
11 연구 배경 목 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 1
12 연구 범 방법 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2
제 2 장 비 고 찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
21 자연 실온 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
22 습기의 이론 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
221 재료의 흡middot방습 기능 (Moisture Storage Function) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
222 수분 달계수 (Liquid Transport Coefficients) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
223 물질 달 (Mass Transfer) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
제 3 장 구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
31 건물의 열수지 습기 평형 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
32 구조체의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
33 실내 공기의 열 습기 평형식 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 15
34 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 16
- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
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- 7 -
제 4 장 측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
41 자연실온 수증기량 측정 실험 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
411 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
412 측정 장비 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
413 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
42 비정상 자연실온 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
421 비정상 자연실온 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
422 비정상 수증기량 해석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
423 수치해석 기본가정 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 23
제 5 장 시 뮬 이션 결 과 분 석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
51 수치해석과 실험결과 분석 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
511 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
512 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
513 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
514 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
제 6 장 사 례 연구 (case study ) middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
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그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 8 -
61 실험개요 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
62 수치해석과 실험결과의 분석 고찰 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
621 벽체의 수직면 일사량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
622 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
623 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
624 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
625 실내 수증기 발생량을 상수값으로 고려한 경우 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
제 7 장 결 론 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 43
참고 문헌 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 45
부 록 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 46
자연실온 계산 로그램
실내 수증기량 상 습도 계산 로그램
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- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
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- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
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[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
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Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
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표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
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C 동측벽체
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- 56 -
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C 천정
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- 59 -
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- 60 -
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- 61 -
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- 62 -
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- 9 -
- 표 목차 -
[표 1] 콘크리트 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[표 2] 흡입에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 3] 확산에 의한 수분 달 계수 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 8
[표 4] 건물의 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 19
[표 5] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[표 6] 평균 수증기량 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[표 7] 모델 건물 벽체의 재료 물성치 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
[표 8] 평균 자연실온 비교 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
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measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 10 -
- 그 림 목차 -
[그림 1] 연구의 체 흐름도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 4
[그림 2] 자연실온과 난방 냉방부하 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5
[그림 3] 연 냉방도일 난방도일 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 6
[그림 4] 상 습도에 따른 재료의 함습량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 7
[그림 5] 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 9
[그림 6] 물의 열 습기 수지 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 13
[그림 7] 모델 건물 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 18
[그림 8] 다층벽의 열수지 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 20
[그림 9] 다층벽의 습기평형 차분계산 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 22
[그림 10] 각 수직벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 25
[그림 11] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 26
[그림 12] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 27
[그림 13] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 28
[그림 14] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 29
[그림 15] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 30
[그림 16] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 31
[그림 17] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 32
[그림 18] 건물의 평면도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 33
[그림 19] 모델 건물 벽체의 재료 구성도 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 34
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 11 -
[그림 20] 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 35
[그림 21] 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 36
[그림 22] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 23] 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 37
[그림 24] 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 38
[그림 25] 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 39
[그림 26] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 27] 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 40
[그림 28] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 41
[그림 29] 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 42
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 12 -
Nomenclature
A 벽체 면 []
C 비열 [JK]
c 수증기량 []
dt 계산 시간 간격
D 수증기 확산 계수 [s]
G 수증기 발생량 [h]
H 증발 잠열 [J]
h t 표면 열 달 계수 [WK]
hm 표면 습기 달 계수 [ms]
m 질량 []
n 환기횟수 [회h]
p 압력 [kPa]
R 기체상수 [ 8314times10-2 barkmolK]
S 일사량[W]
T 온도 [K]
V 체 []
Greek Letters
α 흡수율
β 형태계수
ε 방사율
λ 열 도율 [WmK]
ρ 도(kg)
σ b 스테 볼츠만 상수 (567times10-8WK4)
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 13 -
Δt 계산 시간간격 [s]
Superscript
air 공기
in 실내
out 외부
Subscript
1hellipm (외부면 부터)
in 실내
n 자연실온
out 외부
set 설정온도
si 내표면
sky 천공
so 외표면
w 벽체
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
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그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 1 -
제 1 장 서 론
1 1 연구 배 경 목
오늘날 사람들의 생활은 부분 실내 공간에서 이루어지기 때문에 실내 공
간의 쾌 한 환경에 한 심이 날로 높아지고 있다 실내 쾌 과 련된 환경
요소로는 온도 습도 기류 MRT 공기 질 소음 빛 등이 있으며 이 에서도
습도는 온도 공기 질과 같은 쾌 변수와 깊은 련이 있다고 할 수 있다 높은
습도는 건물 구성 재료의 부식과 같은 구조 문제를 야기하기 때문에 건물의
내구성을 제한하는 주요한 요소들 에 하나이며 건물 외피를 통한 습기 이동
은 미생물의 성장과 같은 실내 공기질의 악화를 래할 수 있다 기존의 연구에
서 Spengler at al(1991)은 상 습도 70 이상이면 곰팡이가 성장할 수 있다고
제시했다 한 건축물 외피의 단열성능에도 습기는 많은 향을 미치며 실내
열 환경 평가에서도 습기에 의해 쾌 감이 크게 변한다 결과 으로 실내에서
습기 문제를 해결하는 것은 건물의 내구성을 향상시키고 미생물과 곰팡이의 성
장을 제한하고 쾌 한 환경을 제공한다는 에서 반드시 필요하다
그 지만 이와 같이 실내의 쾌 요소로서 습기의 요성에도 불구하고 습
기와 련된 연구는 많이 부족한 것이 사실이다 그 이유로는 부분의 건물 외
피는 다공질의 재료로 이루어져 있기 때문에 습기 달 과정이 매우 복잡한 형
태로 이루어지며 재료의 물성치에 한 연구도 미흡하기 때문이다 한 습기
문제는 열 달 습기 달 공기유동 화학 생물학 반응과 같은 복합 인 요
소의 작용으로 일어나기 때문에 이것을 총체 으로 이해해야 하는 어려움이 있
다
건물에서 습기 문제는 일반 으로 높은 실내 습도 수 과 건물 외피를 통한
수분과 습기의 이동 건물 구조체 내middot외부 결로 상의 결과이다 따라서 습도
문제는 실내 온도와 습도 외기 기상조건 건물 외피 구조와 큰 련을 갖는다
고 할 수 있다 외기 기상 조건은 일정하기 때문에 기존의 건물에서 습기에 의
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 2 -
한 문제를 방하기 해서는 실내 온도와 습도를 조 하는 것이 필수 이라
할 수 있다
실내 습기 발생원으로는 크게 인체를 비롯하여 인간의 생활 활동에 수반되
어 발생하는 습기와 건물을 구성하고 있는 다공질의 벽체나 실내에 놓여 있는
각종 물체의 흡middot방습성에 의해 발생하는 습기로 나 수 있다 자의 경우에는
주거 공간에서 취사middot세탁middot목욕middot난방에 의한 것이고 후자의 경우는 다공질의 재
료가 주변 공기의 상 습도가 상승하면 수분을 흡수하고 상 습도가 감소하면
역으로 수분을 방습하는 것이다
본 연구에서는 자연 상태에서 건물의 자연 실온과 수증기량 변동을 측하
기 한 수학 모델링을 제시하고 실측값을 이용해 구조체의 흡습량과 방습량
에 의한 실내 수증기 발생량을 산정한 후 이를 통해 보다 정량 으로 자연 실
온과 수증기량을 측하고자 한다 한 이를 실제 사무소 건물에 용하여 모
델링의 타당성을 확인하고 자연 실온과 실내 수증기량 변동을 측함으로써 건
물에서의 습기 문제를 해결하는데 기 인 자료를 제공하고자 한다
1 2 연구 방 법 범
본 연구에서는 건물의 비공조시 즉 자연상태에서 자연실온과 수증기량 변
동을 측하기 한 수학 모델링을 제시하고 건물 재료의 흡middot방습에 따른 실
내 수증기 발생량을 통해 실내 발생 잠열을 고려한 보다 정량 인 자연실온과
실내 수증기량을 측하고자 한다 따라서 콘크리트 단일 건물 에서 측정한 자
연실온 값과 수증기량을 시뮬 이션 값과 비교 분석을 통해 시뮬 이션의 타
당성을 평가하 다 한 실제 건물에 용 가능성을 평가하기 해 실제 사무
소 건축물에서 측정과 시뮬 이션을 수행하 다 본 연구에서 분석한 건물은
공조가 이루어지지 않고 재실자가 없는 단순한 모델이며 실제 공조가 이루어
지고 재실자가 존재하는 건물에 한 분석은 차후 연구 범 로 설정하 다
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 3 -
연구 방법으로는 모델 건물의 자연실온과 수증기량에 한 수치계산을 실시
하기 해 수치해석 로그램을 작성하여 실제 상황을 시뮬 이션 하 다 이
때 일사 외기온도 풍속 상 습도 등의 기후요소에 한 값들은 실측 데이터
를 이용하 다 단 수직 벽면에 입사하는 일사량은 수평면 일사량을 직산분
리하여 계산하는 로그램을 작성했고 수증기량에 련된 값은 습공기 계산식
과 이상기체 방정식을 이용하여 구하 다 한 작성한 로그램에 한 타당
성을 분석하기 해 모델 건물에 한 실증 실험을 실시하고 그 결과를 비교
분석하 다
실증 실험을 통하여 작성한 로그램을 타당성을 검증하 다 그리고 자연
실온과 수증기량 측 로그램을 이용하여 실제 건물의 용 가능성을 평가하
기 해 사무소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값을 비교 분석하고 타당성을
평가하 다
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 4 -
본 연구의 진행을 한 흐름은 그림 1과 같다
그 림 1 연구의 체 흐 름 도
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 5 -
제 2 장 비 고 찰
2 1 자연실온
냉난방을 하지 않은 건물 자체의 단열 축열 성능으로써 외기 조건과 차
별된 실내온도를 형성하게 되며 이를 건물의 자연실온이라고 말할 수 있다
그림 2 자연실온과 난방 냉방부하
그림 2는 건물에 자연실온을 용한 냉난방 부하 계산 개념도이다 외기온도
와 실내 설정온도의 차이로 계산된 부하와 비교할 때 동계의 경우 부하가 감소
하고 하계의 경우는 증가함을 보이고 있다 이는 부하계산시 외기 온도와 실내
설정온도와의 차이가 아닌 자연실온과의 차이로써 계산해 주어야 보다 정확한
부하를 산정할 수 있음을 의미한다
자연실온 용의 효과에 해 건물의 기간부하 계산법인 냉난방도일법에서
도 쉽게 확인할 수 있다 냉난방도일은 실내설정온도와 외기온도와의 차이에
냉난방일수를 곱하여 계산한다 그림 3은 연 냉난방 도일을 나타내는 것으로
서 이를 근거로 부하 계산을 할 경우 과 한 설비 용량과 에 지 소비량이 추
정될 수 있는 것이다 이러한 결과가 발생하는 것은 건물 구조체의 열 성능에
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 6 -
의한 향으로 비공조시에도 실내온도와 외기온도는 지 않은 차이가 있기 때
문이다1)
그림 3 연 냉방도일 난방도일
2 2 습 기의 이론 고 찰
2 2 1 재 료 의 흡 middot 방 습 기능 (Moisture Storage F unction)
다공질의 건축 재료에서 물 분자는 주변 공기와 평형상태에 도달할 때까지
모세 상에 의해 재료의 공극에 채워진다 평형 함수율이란 고체 재료를 일
정한 온습도의 습한 공기 속에 장시간 놓아두고 주변 공기와 평형이 될 때의
재료의 함수율을 말하는데 재료의 흡middot방습 능력에 큰 향을 미치는 인자이다
평형 함수율은 온도와 습도에 의해 변하지만 상온의 범 (0~40)에서는 상
습도에 의해 결정되며 습도 역(30~70)에서는 거의 직선으로 간주할 수
있다
1) 윤성훈 2004건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학원 건축공학과
(계획 공) 2001 2
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 7 -
그림 4 상 습도에 따른 재료의 함습량
그림 4는 상 습도에 따른 재료의 함습량 곡선을 나타낸다 액체 상태의 물
에 하고 있는 재료내의 공극은 포화 wf까지 수분으로 채워질 것이다
이 수분양 wf는 상 습도 100에서 재료의 함습량이다 공극 내부에서 발
생하는 공기 때문에 다공률[]에 의해 결정되는 최 함습량 w max 값보
다 wf값은 다 wf
를 과하는 수분의 양은 벽체 내의 온도 구배에 의해 결
로를 발생시킬 수 있다
표 1 콘크리트 재료의 함습량
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 8 -
표 1은 상 습도에 따른 콘크리트 재료의 합습량을 나타낸다 상 습도가
증가함에 따라 재료의 함습량은 증가하는 것을 알 수 있다 여러 재료의 평형
함습량 곡선은 흡습과정과 방습과정에서 평형 함습량이 다른 경우가 있으며
이러한 상을 자기이력 상이라고 한다 그러나 흡습량과 방습량의 오차는
은 값이기 때문에 무시할 수 있다
상 습도[] 0 33 43 63 80 85 93 100
함습량[] 0 23 26 44 53 55 85 175
2 2 2 수분 달 계 수 (L iq uid Transport Coefficients)
다공질의 재료에서 습기 달 메커니즘은 모세 수분 달이지만 건축 재
료에서 수분 달을 확산 상으로 간주하는 것이 일반 이다 건축 재료에서
수분 메커니즘은 크게 두 가지로 나 수 있다
bull 흡입에 의한 수분 달 건축 재료가 강수로 인해 표면이 완 히 젖었을
때 모세 상에 의해 수분이 달된다
bull 확산에 의한 수분 달 공극에 축 된 수분은 강우가 멈췄을 때 확산에
의해 달된다
확산에 의한 수분 달은 천천히 이루어지기 때문에 확산에 의한 수분 달
계수는 일반 으로 흡입에 의한 수분 달 계수 값보다 다
다음 표2 표3은 콘크리트의 흡입과 확산에 의한 수분 달 계수를 나타낸
다
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 9 -
표 2 흡입에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 140 157 175
습기 달계수[s] 3times 10- 10 8times 10
- 9 2times 10- 8 3times 10
- 8 5times 10- 8 2times 10
- 7
표 3 확산에 의한 수분 달 계수
함습량[] 0 35 87 122 140 157 175
습기 달계수[s]2times
10- 11
2times
10- 10
25times
10- 10
13times
10- 9
72times
10- 9 2times 10 - 8 7times 10 - 8
2 2 3 물질 달 (Mass Transfer)
혼합물에서 어떤 화합물질의 농도 차이에 의해 물질이 이동하는 것을 물질
달이라고 한다 온도 기울기에 의해 열 달이 일어나는 것과 마찬가지로 물
질 달에서는 화학물질의 농도 기울기가 물질의 이동을 일으킨다 건조 공기로
수증기가 확산되는 것도 물질 달의 한 라고 할 수 있다
그림 5는 기체 혼합물의 확산에 의한 물질 달을 나타낸다 서로 다른 기체
가 같은 온도와 압력 상태에서 칸막이로 분리된 챔버를 고려해보자 칸막이가
제거된다면 기체는 확산에 의해 달될 것이다 더 큰 농도는 체 당 더 많은
분자수가 있다는 것을 의미한다 x축을 따라 기체 A의 농도가 감소하는 반면
기체 B의 농도는 증가할 것이다 물질 달은 농도 방향으로 일어나기 때문
에 기체 A는 오른편으로 기체 B는 왼편으로 이동할 것이다 충분한 시간이 경
과한 후에 A와 B의 농도는 균일해질 것이다
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 10 -
그림 5 혼합기체에서 확산에 의한 물질 달
물질 달은 기체에서 뿐만 아니라 액체와 고체에서도 일어난다 그러나
질 달은 분자 간격에 큰 향을 받기 때문에 확산은 기체 액체 고체의 순
서로 빠르게 일어난다
1 ) 물질 A의 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(1)과 같이 나
타낼 수 있다
ρ A=mAV
(1)
혼합물의 체 농도는 각각의 물질 농도를 합한 값과 같고 식(2)와 같이 나
타낼 수 있다
ρ= sumn
i=1ρ i (2)
혼합물에서 물질 A의 양은 mass fraction이며 식 (3)과 같이 나타낼 수 있다
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 11 -
wA=ρAρ
(3)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (4)와 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1wi=1 (4)
2) 물질 A의 몰 농 도
혼합물의 체 당 물질 A의 질량을 A의 농도라고 하며 다음 식(5)와 같이
나타낼 수 있다
c A=n AV
=m AM A
V=
ρ A
M A
(5)
혼합물의 체 몰 농도는 각각의 물질 몰 농도를 합한 값과 같고 식(6)와 같이
나타낼 수 있다
c= sumn
i=1c i
(6)
혼합물에서 물질 A의 양은 mole fraction이며 식 (7)과 같이 나타낼 수 있다
x i=c ic
(7)
따라서 각각 물질의 mass fraction을 합한 값은 1이므로 식 (8)과 같이 나
타낼 수 있다
sumn
i=1x i=1 (8)
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 12 -
3 ) 이상 기체 방 정 식
이상기체 혼합물에서 어떤 성분의 농도 와 몰 농도는 이상기체 법칙을 통해
그 성분의 부분 압력과 련된다 식(9)와 식(10)은 어떤 성분의 농도와 몰 농도
를 나타낸다
ρ i=p iR iT
(9)
Ci=p iRT
(10)
여기서 Ri는 물질 i의 기체 상수이고 R은 universal 기체 상수이다
4) F ick ` L aw
농도구배가 존재하는 계에서 물질은 분자의 움직임에 의한 확산속도를 갖
고 이때 발생하는 물질 달량은 농도구배(농도차거리)에 비례한다 식 (11)은
몰 달량를 식(12)는 도 달량를 나타낸다
J A z=-DABdcAdz
=- cDABdyAdz
(11)
j A z=-DABdρAdz
=-ρDABdwAdz
(12)
여기서 DAB는 혼합 물질에서 어떤 성분의 확산 계수를 나타내는데 차원은
다음과 같다
[ MoleL 2t ]= [ X ]
[ MoleL 3 ][ L ]
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 13 -
there4 [ X ]= [ L2
t ] 는 s
제 3 장
구조 체 실내 공 기의 열 습 기 평 형
3 1 건물의 열 수지 습 기 평 형
그림 6은 모델 건물의 열평형 방정식과 습기평형 방정식을 수립하기 한
개념도를 나타낸다 건물 외표면에는 일사의 유입과 외기와의 류 열 달
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 14 -
류 습기 달 천공과의 복사열교환 등이 작용하며 바닥에서는 지면으로부터의
열 도 습기 도가 일어나게 된다 내부에서는 실내공기와의 류 열 달
류 습기 달이 일어난다 한 인체 기기 발열 조명 발열 거주자 활동에
의한 수증기 발생이 존재하지만 비거주 공간을 상으로 삼았기 때문에 이에
한 부분은 고려하지 않았다
그림 6 건물의 열 습기 수지
3 2 구조 체 의 열 습 기 평 형식
자연실온 수증기량 해석을 한 건물 시스템은 크게 건물 벽체와 실내공
기로 나 어진다 수학 모델링의 과정은 다음과 같은 과정으로 일반화 된다
(1) 건물 외피에서 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (2) 건물 외피와 실
내 공기 사이에서의 열과 습기 달 모델 방정식을 수립한다 (3) 수치해석을
통해 경계조건으로 표 되는 외부 기상조건에 따른 비정상상태의 실내 자연실
온과 수증기량을 구한다
각 구조체의 1차원 열 달 방정식 습기 달 방정식 은 식 (13) 식 (14)
와 같다
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 15 -
ρw c pwpartTwpart t
=partpart x ( λw
partTwpartx ) (13)
part c wpart t
=partpartx (Dw
part c wpartx ) (14)
이질 재료의 층과 층 사이( x= n)에서 열과 습기 달은 다음과 같이 나타
낼 수 있다
λ1w
partT 1w
partx |x= n
=λ2w
partT 2w
partx |x= n
(15)
T1w | x= n=T
2w | x= n (16)
D1w
partc1w
partx |x= n
=D2w
partc2w
partx |x= n
(17)
c1w | x= n= c
2w | x= n (18)
구조체의 외표면 실내측에 한 경계조건은 다음과 같이 설정할 수 있다
λ wpartT w
partx |x= 0
=houttw (T out-T so)+αS+( 1+cosβ
2 ) σ ε(T sky4-T so
4)
(19)
λwpartTwpartx |
x= M=h intw (T in-T si)
(20)
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 16 -
Dwpart cwpart x |
x= 0=h
outmw (c out-c so) (21)
Dwpart cwpart x |
x= M=h
inmw (c in-c si) (22)
Lewis Relation은 외표면과 내표면 습기 달계수 houtmw h inmw
을 결정하기
하여 이용될 수 있다
h m=hT
ρ airCairp
(23)
3 3 실내 공 기의 열 습 기 평 형식
실내공기의 열평형식 습기 평형식은 각각 식(24) 식(25)와 같다
V ρ a c pad T in
d t=Q 1+Q 2+Q 3+Q 4
(24)
Q 1 벽체로부터의 열 달량[W]
Q 2 환기에 의한 열 달량[W]
Q 3 실내 수증기 증발 잠열량 [W]
Q 4 인체 조명 기기로부터의 발열량[W]
Vd c ind t
=M 1+M 2+M 3 (25)
M 1 벽체로부터의 수증기 달량 [kgs]
M 2 환기에 의한 수증기 달량 [kgs]
M 3 실내 수증기 발생량 [kgs]
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 17 -
식(24)는 실내 공기 온도에 한 열평형식으로 본 연구에서의 상 모델은
비거주 공간이므로 Q 4는 고려하지 않았다 한 재료의 흡middot방습에 의한 잠열
이 실내 온도에 미치는 향을 평가하기 해 Q 3를 고려한 경우와 Q 3
를 고려
하지 않은 경우로 나 어 분석하 다
식(25)는 실내 공기 수증기량에 한 습기평형식으로 M 3는 실내 수증기 발
생량을 나타내는데 이는 거주자의 취사 목욕 세탁 난방 등의 활동에 의한 수
증기 발생과 재료의 흡middot방습에의한 발생으로 크게 나 어 볼 수 있다 본 연구
에의 상 모델은 비거주 공간이므로 거주자의 활동에 의한 수증기 발생량은
고려하지 않고 재료의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량만을 분석하 다
3 4 실내 수증기 발 생 량
식(25)는 다음과 같이 표 할 수 있다
M 3=Vd c ind t
-M 1-M 2
(26)
실내 수증기 발생량 M 3를 구하기 해 시간에 따른 실내 수증기량의 미분
값인 dc indt
의 값을 구해야 한다 그러나 실내 수증기량의 직 미분은 미분값
이 불안정할 수 있다 수증기 발생원이 수증기를 방출할 때 발생량은 지수
으로 증가하고 방출을 멈췄을 때는 지수 으로 감소한다 Bennett et al은 포
름알데히드 측정을 하여 측정한 농도 데이터로부터 포르알데히드 방사량을
평가하기 하 로그램을 개발했다 Stirling interpolation polynomial fitting
이 오염물 농도를 미분하는데 이용된다 이와 유사한 방법을 이용하여 실내 수
증기량 c in은 Stirling interpolation polynomial fitting에 의해 미분된다
Stirling interpolation polynomial은 Gauss interpolation의 진과 후진의 평균
값으로 구한다
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 18 -
방정식에 다른 하나의 미지값은 건물 외피와 실내 공기와의 습기 달량인
비정상 습기 달량 M 1 값이다 기존의 연구에서 M 1
의 평균값은 003times 10- 6
[middotmiddots]으로 은 값이므로 실내 습기 발생량 M 3을 구하기 해 M 1
의 값은
0으로 가정한다
식 (27)은 실내 수증기 발생량을 구하기 해 측정한 수증기량 데이터를
Stirling polynomial 방법을 이용하여 미분하는 식을 나타낸다
[dc indt ]
t= t o
=1Δt (
Δc in-1+Δc in02
-16
Δ3c in-2+Δ
3c in-1
2
+130
Δ5c in-3+Δ
5c in-2
2+⋯) (27)
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 19 -
제 4 장
측정 실험 자연실온과 수증기량 해 석
4 1 자연실온 수증기량 측정 실험
4 1 1 실험개 요
건물의 자연실온 수증기량 로그램의 타당성을 분석하기 하여 철근
콘크리트 건물에 측정 장비를 설치하고 실증 실험을 실시하 다 한 로그
램의 실제 건물 용 가능성을 평가하기 해 사무소 건물에서 실험을 실시하
다 철근 콘크리트 건물 모델은 주변과의 복사 향을 최소화하고 외부 건물
에 의한 일 의 향을 받지 않는 인천의 I 학교에 치하고 있다 사무소 건
물은 인천에 치하고 있으며 인 실의 향을 최소화하기 해 옥상의 독립
된 공간에서 실험을 실시하 다 실험 건물 모델은 거주 공간이 아니기 때문에
실내에서 발생되는 열과 수증기량은 0으로 간주된다 철근 콘크리트 건물 모델
에서 실험은 여름철인 2005년 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 고 사
무소 건물에서는 2005년 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시하 다
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 20 -
그림 7 모델 건물
4 1 2 측정 장 비
실험모델에 한 수평면 일사량 외기온도 상 습도 풍속 등의 기상 데이
터를 10분 간격으로 측정하 다 수평면 일사량 측정은 인천의 I 학교 옥상
에 설치된 자동 기상 측기 DAV16 를 사용하 다 수평면 일사량은 직산분
리 계산식을 사용하여 각 방 의 수직 벽면 일사량으로 환산되고 외기온도와
상 습도는 습공기 계산식을 통해 수증기량으로 환산된다
건물 모델 내부 공기 온도 상 습도 수증기량은 TH-CALC 8722 사용하여
10분 간격으로 측정하 다
4 1 3 모 델 건물
철근 콘크리트 건물 모델의 크기는 17mtimes17mtimes21m로 두께 015m의 단일
재료이고 방 는 정남향이다 표 4는 건물의 물성치를 나타낸다
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 21 -
표 4 건물의 물성치
열 도율 14 [WmK]
비열 880 [JkgK]
도 2100 [kg]
투습율 47 [ng(smPa)]
두께 015 [m]
4 2 비 정 상 자연실온 수증기량 해 석
4 2 1 비 정 상 자연실온 해 석
그림 8 다층벽의 열수지 차분계산 모델
그림 8은 다층벽의 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이에 있는
경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하면 경계면 m 에서의 계산식은
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 22 -
m-Δx L2~ m-Δx R2의 열용량이 m 에 집 하고 m-1~ m 사이와
m~ m+1 사이의 열 항을 각각 RL RR이라 하면 구조체 내부 각 층의 온
도에 한 차분식은 식 (28)과 같다
Tm-Tm
Δt | m= 105(CAPL+CAPR) 1
RR(T
m+1 -T
m)-
1RL
(Tm-T
m-1 )
(28)
여기서
CAPL= c L ρ LΔxL (29)
CAPR= c R ρ RΔxR (30)
RL=ΔxLλL
(31)
RR=
ΔxRλR
(32)
외표면 경계조건(m=0)은 일사 외기와의 류열 달 그리고 천공과의 복
사열 교환에 의한 유효복사량이며 식 (33)과 같다
+( 1+cosβ2 ) σ ε(T sky
4-(Tso )
4)-
1RL
(T so+1 -T
so))
(33)
내표면 경계조건(m=M)은 식 (34)와 같으며 각 벽체간의 온도 차이가 크지
않기 때문에 내부 복사열 교환은 생략하고 실내공기와의 류열 달만 있는
것으로 하 다
T si-Tsi
Δt |m= M
=1
05 C AP R (h intw (T si-T in)-
1R R
(T si-1-Tsi))
(34)
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 23 -
실내 공기온도 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 류열 달 환기
에 의한 열 달 잠열부하량을 고려하 으며 열 수지식은 식 (35)와 같다
T in-T
in
Δt=
1c aρ aV
(Q 1+Q 2+Q 3+Q 4)
(35)
여기서 Q 1은 구조체로부터의 열 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로부
터의 류열 달만을 고려하 으며 식(36)과 같다
Q 1= hintw sum
6
k= 1AkT si k
(36)
Q 2는 환기에 의한 열 달량을 나타내며 식(37)과 같다
Q 2= nV c aρ a(Tout-T in)
(37)
Q 3는 실내 수증기 발생량에 따른 실내 증발잠열량을 나타내며 식(38)과 같다
Q 3=HtimesGtimesVtimes1
3600 (38)
4 2 2 비 정 상 수증기량 해 석
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 24 -
그림 9 다층벽의 습기평형 차분계산 모델
그림 9는 다층벽의 습기평형 차분계산 모델을 나타낸 것이다 이종재료 사이
에 있는 경계면의 좌 우 첨자를 L R 로 구별하며 구조체 내부 각 층의 습
기에 한 차분식은 식 (39)와 같다
cm-cm
Δt | m= 105(Δx L+Δ xR)
DwRΔx R
(cm+1 -c
m)-
DwLΔxL
(cm-c
m-1 )
(39)
외표면 경계조건(m=0)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계수
를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(40)과 같다
c so-cso
Δt |m= 0
=1
05ΔxL ( h outmw (c out-cso)-
DwLΔxL
(c so+1 -cso) )
(40)
내표면 경계조건(m=M)은 Lewis Relation에 의해 계산한 류 습기 달계
수를 이용하여 나타낼 수 있으며 식(41)과 같다
c si-c
si
Δt |m= M
=1
05ΔxR ( h inmw (c in-csi)-
DwRΔxR
(csi-1 -csi) )
(41)
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 25 -
실내 수증기량 변화는 각 벽체의 실내측 표면으로부터의 습기 달계수 환
기에 의한 습기 달 실내 습기발생량을 고려하 으며 습기 평형식은 식(42)과
같다
c in-cin
Δt=
1V
(M 1+M 2+M 3)
(42)
여기서 M 1은 구조체로부터의 습기 달량이며 각 벽체의 실내측 표면으로
부터의 류습기 달만을 고려하 으며 식(43)과 같다
M 1= hinmw sum
6
k= 1Ak c si k
(43)
M 2는 환기에 의한 습기 달량을 나타내며 식(44)와 같다
M 2=nV (c out-c in)
(44)
M 3는 재료의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 나타낸다
4 2 3 수치해 석 기본 가 정
본 수치 모델의 해석에 한 기본가정은 다음과 같다
(1) 벽체 지붕 바닥의 열 달 습기 달은 두께 방향의 1차원으로 보며 각
부 재료는 동일하다
(2) 실내공간을 단일 존으로 보고 실내온도와 수증기량은 치에 해 일정하
다고 본다
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 26 -
(3) 계산시간 간격은 1분이며 10분 간격 기상데이터의 보간값을 사용한다
(4) h inTw=2|T surface in-T in | 이며 실외의 경우 풍속에 따라 변화한다 류
습기 달률은 Lewis Relation 에 의해 구한다
(5) 바닥 아래면의 온도는 20 상 습도는 100로 일정하다
(6) 실내의 인체 조명 기기 발열 환기 벽체간 복사열 교환은 무시 한다
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 27 -
제 5 장
시 뮬 이션 결 과 분 석
5 1 수치해 석 과 실험결 과 분 석
실험은 기상조건이 양호한 8월 29일부터 9월 4일까지 7일간 실시하 으며
실측결과 실험모델과 동일한 기상조건에 해 계산한 수치해석 결과를 비교
하 다 계산에서 콘크리트 표면 일사 흡수율은 06 침기량은 04 [회h] 기
온도 수증기량 조건은 기 외기 온도와 외기 수증기량을 사용하 다
5 1 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 10은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 28 -
그림 10 각 수직벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
8월 29일 9월 4일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 3135 204 194 159 131의 비 을
나타냈다
5 1 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
건물 구조체의 흡middot방습을 고려하지 않은 경우에 자연실온 실내 수증기량 변
동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교 분석하 다 이는 구조
체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 시뮬 이션 결과와
발생량을 고려한 시뮬에이션 결과를 비교 분석하기 한 것이다
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 29 -
그림 11 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
그림 11은 8월 29일부터 9월 4일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 모델 건
물은 자연상태이므로 식 (24)에서 인체 조명 기기로부터의 발열량 Q 4는 0으
로 간주되고 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기 발생량을 고려하지 않았기 때문
에 Q 3는 0으로 가정된다 거동에 해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치
하고 있지만 온도 편차가 있을을 알 수 있다 측정값의 실온 평균은 283이
고 계산값의 실온 평균은 267로 평균값이 차이는 16이다 계산값이 실측
치에 해 5의 오차를 보이고 있다
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 30 -
그림 12 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 12는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은
경우 실내 수증기량 분포를 나타낸다 즉 식(25)에서 M 3=0으로 가정했을 때
의 수증기량 분포이다 구조체를 통한 수증기 확산은 기존의 연구에서
TenWhole은 0068 10minus 6middots로 Xiadshu Lu는 003 10minus 6middots로 분
석하 다 이 값은 실내 수증기량의 변동에는 큰 향을 미치지 않는 은 값이
기 때문에 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량의 변동에
가장 큰 향을 미치는 인자는 환기에 의한 수증기 달이라고 할 수 있으며
그림 12에서 보는 바와 같이 외기 수증기량과 실내 수증기량의 분포과 거의 일
치함을 알 수 있다
그림 12에서 측정값과 시뮬 이션 계산값이 큰 차이가 있는 것을 알 수 있
다 이는 구조체의 흡middot방습량을 고려하지 않은 결과이므로 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량 한 실내 수증기량 변동에 큰 향을 미치는 인자라
고 할 수 있다
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 31 -
그림 13 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 13은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
5 1 3 구조 체 의 흡 middot 방 습 에 의한 실내 수증기 발 생 량
연구에서 실내 수증기량과 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사
한 거동을 보이지만 실측값과는 큰 차이를 나타내는 것을 알 수 있었다 따라
서 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량이 실내 수증기량 분포와 상
습도에 큰 향을 미치는 주요한 인자라고 할 수 있다 따라서 측정한 실내 수
증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 계산하
다
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 32 -
그림 14 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
0
5
10
15
20
25
30
35
40
0
5
10
15
20
25
30
실내 수증기량 수증기 발생량
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 14는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량을 계산한 결과이다 거동에 해서는 실내 수증기 발
생량과 실내 수증기량이 유사한 것을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습은 주변의
상 습도에 향을 받는다 즉 주변의 상 습도가 증가하면 흡습량이 커지고
상 습도가 감소하면 방습량이 커지게 된다 측정기간동안 구조체의 흡middot방습에
의한 실내 수증기 발생량의 평균값은 62 gh=1045times 10- 6 s이다 기존의
연구에서 Xiadshu Lu는 2명의 성인과 1명의 어린이가 거주하는 건물에서 수증
기 발생량은 57times 10- 6 s TenWhole은 1명이 거주하는 건물에서 수증기 발
생량은 63times 10- 6 s라고 평가하 다 본 연구에서 건물은 거주자의 활동에
의한 실내 수증기 발생량은 고려하지 않았기 때문에 이들 값보다는 다는 것
을 알 수 있다
5 1 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
건물 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량 결과값을 고려하여 자연
실온 실내 수증기량 변동과 상 습도를 시뮬 이션한 계산값과 측정값을 비교
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 33 -
분석하 다
그림 15 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
외기온도 계산값 측정값
온도[]
8월 29일 9월 4일
표 5 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 239
자연실온 측정값 283
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
267 16 5
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
276 07 2
그림 15는 분석 기간동안 증발잠열을 고려한 자연실온 분포를 나타낸다 측
정값의 실온 평균은 283이고 계산값의 실온 평균은 276로 평균값이 차이
는 07이다 계산값이 실측치에 해 2의 오차를 보이고 있다
표 5는 증발잠열을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 자연실온 비교로서
보다 정량 인 계산을 해서는 증발잠열을 고려해야함을 알 수 있다 구조체
의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기 발생량이 많은 경우 증발잠
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 34 -
열의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 16 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
외기 계산값 측정값
수증기량[g]
8월 29일 9월 4일
그림 16은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 273 g이고 계
산값의 평균값은 300 g이다 평균값이 차이는 27 g정도로 계산값이 측
정값에 해 10의 오차를 보이고 있다
표 6 평균 수증기량 비교
비 고 평균수증기량[g]] 측정값-계산값 오차[]
외기 수증기량 168
실내 수증기량 측정값 273
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려하지 않음)
170 103 38
실내 수증기량 계산값 (수증기 발생량을 고려)
300 27 10
표 6은 실내 수증기 발생량을 고려한 모델과 고려하지 않은 모델의 평균 실
내 수증기량 비교로서 보다 정량 인 계산을 해서는 수증기 발생량을 고려
해야함을 알 수 있다 구조체의 흡middot방습량 외에 거주자의 활동으로 인한 수증기
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 35 -
발생량이 많은 경우 수증기 발생량의 고려는 더 필수 이라 할 수 있다
그림 17 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
20
40
60
80
100
120
외기 계산값 측정값
상대습도[]
8월 29일 9월 4일
그림 17은 분석 기간 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 측정값과 계
산값이 서로 유사한 거동을 보이고 있으며 측정값의 평균값은 976이고 계
산값의 평균값은 997이다 평균값이 차이는 21 정도로 계산값이 측정값에
해 2의 오차를 보이고 있다
이상의 결과는 건물의 자연실온 실내 수증기량 상 습도를 보다 정량
으로 계산하기 해서는 구조체의 흡middot방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려
해야 한다는 것을 보여주고 있다 실내 수증기 발생원으로는 구조체의 흡middot방습
에 의한 수증기 발생 뿐만 아니라 거주자의 활동이나 식물에 련되는 수증기
발생 가구 등 비품의 흡middot방습에 의한 수증기 발생등이 있으며 건물의 자연실온
과 수증기량 측을 해서는 이에 한 고려가 필수 이라고 할 수 있다
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 36 -
제 6 장 사 례 연구 (case study )
콘크리트 단일 구조체의 모델 시뮬 이션을 바탕으로 실제 사무소 건물에서
자연실온 수증기량 측에 한 시뮬 이션과 실험을 실시하 다
6 1 실험개 요
그림 18은 건물의 평면도를 나타내는데 건물은 인천 도화동에 치한 철근
콘크리트 건물로 분석을 한 상 공간의 크기는 347mtimes273mtimes234m 이
고 바닥면 은 947 이다 상 건물은 지상 5층의 건물이지만 분석을 한
상 공간은 옥탑에 치하고 북측면만 인 실에 연결되고 다른 외벽은 외기에
노출되어 있다 실험기간동안은 모델 건물은 비거주 공간이었기 때문에 거주자
의 활동이나 기기에의해 발생되는 열량이나 수증기량은 고려되지 않았다
실험은 9월 9일부터 20일까지 12일간 실시되었으며 일사량 온도 상 습도
풍속 등의 외기 기상상태가 측정되었고 모델 건물에서는 온도 상 습도 수증
기량등이 10분 간격으로 측정되었다
그림 18 건물의 평면도
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 37 -
그림 19는 모델 건물의 벽체 재료의 구성을 나타낸 것으로 인 실과 맞닿아
있는 북측면의 내벽과 바닥면 벽체에 의해 달되는 열량과 수증기량은 고려하
지 않았다 표 6은 외벽과 지붕의 벽체 재료에 한 물성치를 나타낸다
그림 19 모델 건물 벽체의 재료 구성도
표 7 모델 건물 벽체의 재료 물성치
구 분열 도율
(wmK)비열
(JkgK)도
(kg)투습율
(ng(s m Pa)두께
(m)
지 붕
모르타르 0513 900 1915 800 002
액체방수 2차
05 1000 2400 0 002
모르타르 0513 900 1915 800 002
콘크리트 16 850 2200 47 012
단열재 0025 1470 286 17 008
외벽
석재타일 0723 840 2500 69 002
콘크리트 16 850 2200 47 015
단열재 0025 1470 286 17 005
시멘트 벽돌
0733 800 2315 137 010
모르타르 0513 800 1915 800 002
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 38 -
6 2 수치해 석 과 실험결 과 의 분 석 고 찰
6 2 1 벽 체 의 수직 면 일 사 량
그림 20은 실험기간 측정한 수평면 일사량을 직산분리식을 이용하여
각 방 별 수직 벽체의 일사량으로 계산한 값을 나타낸다
그림 20 각 수직 벽체의 일사량 계산 결과
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000수평면 남측면 서측면 북측면 동측면
일사량[W]
9월 9일 9월 20일
실험기간 체 일사량의 합에 해 각 수직 벽체의 일사량 비율은 수평면
남측 서측 동측 북측의 순서로 301 218 196 179 106의 비 을
나타냈다
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 39 -
6 2 2 실내 수증기 발 생 량을 고 려 하 지 않 은 경 우
그림 21 증발잠열을 고려하지 않은 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
그림 21은 9월 9일부터 9월 20일까지의 자연실온 분포를 나타낸다 거동에
해서는 계산값과 측정값이 서로 거의 일치하고 있지만 온도 편차가 있을을
알 수 있다 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온 평균은 258로
평균값이 차이는 1이다 계산값이 실측치에 해 4의 오차를 보이고 있다
그림 22는 실내 수증기량 분포를 나타내는데 계산값은 외기 수증기량과 거
의 일치하지만 측정값과는 큰 차이가 있는 것을 알 수 있다 이는 실내 수증기
발생량을 고려하지 않은 결과이다
그림 23은 실내 상 습도 분포를 나타내는데 상 습도를 구하기 한 실내
온도는 측정값이 아닌 시뮬 이션 값을 이용했다 실내 수증기량 분포와 마찬
가지로 실내 상 습도는 외기 상 습도 분포와 유사한 거동을 보이며 측정한
상 습도 값과 큰 차이를 보이고 있다
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 40 -
그림 22 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 23 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 41 -
6 2 3 실내 수증기 발 생 량
그림 24 측정한 실내 수증기량과 계산된 실내 수증기 발생량
-3
0
3
6
9
12
15
18
21
24
-3
0
3
6
9
12
9월 9일 9월 20일
수증기 발생량[gh]수증기량[g]
그림 24는 측정을 통해 얻은 실내 수증기량을 이용하여 실내 수증기 발생량
을 계산한 결과이다 측정기간동안 실내 수증기 발생량의 평균값은 129 g
h=794times 10- 6 s이다
6 2 4 실내 수증기 발 생 량을 고 려 한 경 우
그림 25는 분석 기간동안의 자연실온 분포를 나타낸다 실내 수증기 발생량
을 고려하여 계산하 으며 측정값의 실온 평균은 268이고 계산값의 실온
평균은 268로 평균값이 차이는 0로 서로 일치하는 것을 알 수 있다 표 7
은 증발 잠열을 고려한 경우와 고려하지 않은 경우의 자연실온 평균값과 오차
를 나타낸다
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 42 -
그림 25 증발잠열을 고려한 경우 자연실온 분포
0
5
10
15
20
25
30
35
외기온도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
온도[]
표 8 평균 자연실온 비교
비 고 평균온도[] 측정값-계산값 오차[]
외기온도 221
자연실온 측정값 268
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려하지 않음)
258 1 4
자연실온의 계산값 (증발잠열을 고려)
268 0 0
그림 26은 분석 기간 동안의 실내 수증기량 분포를 나타낸다 측정값과 계산
값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다 구조체로 부터 실내 공기에 달되는 수
증기량이 거의 없음을 알 수 있다
그림 27은 분석 기강 동안의 실내 상 습도 분포를 나타낸다 실내 수증기량
분포와 마찬가지로 측정값과 계산값이 서로 일치하는 것을 알 수 있다
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 43 -
그림 26 수증기 발생을 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 27 수증기 발생을 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 44 -
6 2 5 실내 수증기 발 생 량을 상 수값 으로 고 려 한 경 우
실내 수증기 발생량을 평균값인 129 gh=794times 10- 6 s로 간주하고 시
뮬 이션한 결과를 나타낸다
그림 28 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 수증기량 분포
0
5
10
15
20
25
외기 수증기량 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
수증기량[g]
그림 28은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균 수증기량은 178g 계산값의 평균 수증기량은178g로 평균값
이 차이는 0로 서로 같고 수증기량 분포 한 거의 일치함을 알 수 있다
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 45 -
그림 29 수증기 발생량을 평균값으로 고려한 경우 실내 상 습도 분포
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100외기 상대습도 계산값 측정값
9월 9일 9월 20일
상대습도[]
그림 29은 실내 수증기 발생량을 상수값으로 간주하고 계산한 결과이며 측
정값의 평균값은 69이고 계산값의 평균값은 69이다 계산값과 측정값이 서
로 일치하는 것을 알 수 있다
의 계산 결과는 실내 수증기량과 상 습도를 측하는데 있어서 계산 과
정을 더 단순화할 수 있게 한다 즉 실내 수증기 발생원에 있어서 수증기 발생
량의 평균값만을 가지고도 실내 수증기량과 상 습도의 측이 가능 할 수 있
다 를들어 거주공간에서 거주자의 활동에 의한 평균 수증기 발생량의 데이
터를 이용하면 시간에 따른 수증기 발생량의 데이터가 없이도 실내 수증기량
과 상 습도의 측이 가능하다
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 46 -
제 7 장 결 론
본 연구에서는 수치해석 로그램을 통해 철근 콘크리트 단일 건물의 자연
실온과 수증기량 상 습도를 분석하고 모델 건물에 한 실증 실험을 통해
로그램의 타당성을 검증 하 다 이를 바탕으로 사무소 건물에서 실증 실험과
시뮬 이션을 수행하여 실제 건물에서 자연실온과 수증기량 상 습도 측을
한 용 가능성을 평가하 다
이상의 연구 결과를 요약하면 다음과 같다
(1) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
실내 수증기량 상 습도는 외기 수증기량 상 습도와 유사한 거동을 보
다 이는 구조체를 통한 수증기 달보다는 환기에 의한 수증기 달이 실
내 수증기량과 상 습도를 결정하는데 주요한 인자라고 할 수 있다
(2) 건물 구조체의 흡middot 방습에 의한 실내 수증기 발생량을 고려하지 않은 경우
건물에서 실내 수증기량 상 습도 측정값과 시뮬 이션을 통해 얻은 계산
값이 큰 차이를 보 다 따라서 실내 수증기량과 상 습도를 측하기 해
서는 실내 수증기 발생량이 주요한 인자라고 할 수 있다
(3) 실내 수증기 발생량에 의한 증발 잠열량을 고려하지 않은 경우 자연실온
측정값과 계산값이 콘크리트 구조체에서 16 사무소 건물에서 1의 차
이를 보 다 증발 잠열량을 고려한 경우 콘크리트 구조체에서 07 사무
소 건물에서 0의 차이를 보 다 따라서 보다 정량 인 자연실온을 계산
하기 해서는 실내 수증기 발생량에 따른 증발잠열량을 고려해주어야 한
다
(4) 공극이 있는 재료의 함습량은 주변 공기의 상 습도에 의해 결정된다 즉
주변 공기의 상 습도가 증가하면 재료의 함습량은 증가하고 감소하면 함
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 47 -
습량은 감소한다 콘크리트 단일 건물에서 구조체의 흡middot방습에 의한 수증기
발생량은 평균 1045times 10- 6 s이고 사무소 건물에서는 794times 10
- 6 s
다 이 값은 기존 연구 결과값에 비해 은 값인데 이는 본 연구에서의
상 모델은 비거주 공간이기 때문이다
(5) 실내 수증기 발생량을 고려한 경우 실내 수증기량은 콘크리트 단일 건물에
서 측정값과 계산값의 오차는 10 사무소 건물에서의 오차는 0 고 상
습도는 콘크리트 건물에서 2 사무소 건물에서 0 다
(6) 계산의 단순화를 해서 사무소 건물에서 실내 수증기 발생량을 평균값으
로 간주한 경우에 실내 수증기량 상 습도의 계산값과 측정값의 평균값 오
차는 0 고 서로 거의 일치하는 분포를 보 다
이와 같은 결과로 자연실온과 실내 수증기량 분포를 보다 정량 으로 측
하기 해서는 실내 수증기 발생원의 특성에 따른 발생량의 고려가 선행되어야
한다는 것을 알 수 있었다 이를 바탕으로 본 연구에서는 건물에서 자연실온
수증기량과 상 습도 측을 한 수학 모델링의 타당성을 확인하 고 사무
소 건물에서 측정값과 시뮬 이션 값의 비교 분석을 통해 실제 건물에서의
용 가능성을 알 수 있었다
본 연구에서는 비거주 공간을 실험 상으로 하 기 때문에 다양한 실내 수
증기 발생원이 존재하는 거주 공간에서의 실내 수증기량은 분석되지 않았으며
실내 수증기 발생원의 특성에 따른 정량 인 수증기 발생량 데이터가 부족한
것이 사실이다 실내 습기 문제를 해결하기 해서는 실내 수증기량에 한
측이 필수 이며 이것에 가장 큰 향을 미치는 인자인 실내 수증기 발생원에
한 보다 정량 인 데이터가 필요할 것이다
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 48 -
참고 문헌
1 서승직 친환경을 고려한 건축설비계획 2004
2 서승직 학과정 건축환경공학 일진사 2002
3 이동권 김헌 서승직 실내 수증기 발생량을 통한 자연실온 수증기량
측을 한 수치 연구 한건축학회 창립60주년 학술발표 회논문집 제 25
권 제 1호 2005
4 이동권 장월상 유경돈 서승직 건물의 자연실온 수증기량 측을 한 실
험 수치 연구 한건축학회 추계학술발표 회 논문집 제 24권 제 2호
2004
5 宇田川 光弘 空氣調和計算法 기문당 1993
6 윤성훈 건물의 자연실온 측을 한 실험 수치 연구 인하 학교 학
원 건축공학과(계획 공) 2001
7 Xiaoshu Lu Estimation of indoor moisture generation rate from
measurement in buildings Building and Environment 38 2003
8 J A Duffie W A Beckman Solar engineering of thermal processes John
Willey amp Sons 1991
9 Frank P Incrofera David P Dewit Fndamentals of Heat and Mass
Transfer John Wiley amp Sons
10 Steven C Chapra Raymond P Canale Numerical Methods for
Engineerings Mc Graw Hill
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 49 -
부록
포 트 란 로그 램 코딩
1 자연실온 계산 로그램
2 실내 수증기량 계산 로그램
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 50 -
1 자연실온 계산 로그램
REAL ISOKAIRLMMUISOWISOSISONISOEKINSKKLEIMG
REAL K1K2K3K4K5
PARAMETER (LL=17940)
DIMENSION TOUT(LL)TSOIL(LL)VEL(LL)TSKY(LL)
DIMENSION ISO(LL)ISOS(LL)ISOW(LL)ISON(LL)ISOE(LL)
DIMENSION A(LL)
OPEN(1FILE=TOUTTXT)
OPEN(11FILE=TSOILTXT)
OPEN(21FILE=VELTXT)
OPEN(31FILE=ISOTXT)
OPEN(41FILE=CISOSTXT)
OPEN(51FILE=CISOWTXT)
OPEN(61FILE=CISONTXT)
OPEN(71FILE=CISOETXT)
OPEN(111FILE=IMGDAT)
OPEN(81 FILE=RE_TEMPDAT)
OPEN(91 FILE=HTDAT )
OPEN(101 FILE=TMDAT)
OPEN(121 FILE=RE_QDAT)
DO 10 I=1LL
READ(1) TOUT(I)
READ(11) TSOIL(I)
READ(21) VEL(I)
READ(31) ISO(I)
READ(41) ISOS(I)
READ(51) ISOW(I)
READ(61) ISON(I)
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 51 -
READ(71) ISOE(I)
READ(111) A(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
RHO1=2500
CP1=840
K1=0723
DX1=002
RHO2=2200
CP2=850
K2=16
DX2=015
RHO3=286
CP3=1470
K3=0025
DX3=005
RHO4=2315
CP4=800
K4=0733
DX4=01
RHO5=1915
CP5=900
K5=0513
DX5=002
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 52 -
RHOA=11614
CPA=1007
C 천정의 물성치
CRHO1=1915
CCP1=900
CK1=0513
CDX1=002
CRHO2=2400
CCP2=1000
CK2=05
CDX2=002
CRHO3=1915
CCP3=900
CK3=0513
CDX3=002
CRHO4=2200
CCP4=850
CK4=16
CDX4=012
CRHO5=286
CCP5=1470
CK5=0025
CDX5=008
C 남측 벽체의 초기 온도
TS0=TOUT(1)+273
TS1=TOUT(1)+273
TS2=TOUT(1)+273
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 53 -
TS3=TOUT(1)+273
TS4=TOUT(1)+273
TS5=TOUT(1)+273
C 서측 벽체의 초기 온도
TW0=TOUT(1)+273
TW1=TOUT(1)+273
TW2=TOUT(1)+273
TW3=TOUT(1)+273
TW4=TOUT(1)+273
TW5=TOUT(1)+273
C 동측 벽체의 초기 온도
TE0=TOUT(1)+273
TE1=TOUT(1)+273
TE2=TOUT(1)+273
TE3=TOUT(1)+273
TE4=TOUT(1)+273
TE5=TOUT(1)+273
C 천정의 초기 온도
T0=TOUT(1)+273
T1=TOUT(1)+273
T2=TOUT(1)+273
T3=TOUT(1)+273
T4=TOUT(1)+273
T5=TOUT(1)+273
TIN=0+273
DO 20 K=1LL
T=TOUT(K)+273
VE=VEL(K)
TSK=00522(TOUT(K)+273)15
SOLAR=ISO(K)
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 54 -
SOLARW=ISOW(K)
SOLARE=ISOE(K)
SOLARS=ISOS(K)
SOLARN=ISON(K)
AA=A(K)
C CONVECTION COEFFICIENT ON THE RADIATOR(HV1)
IF (VELE5) THEN
HV1=(53+36VE)1163
ELSE
HV1=(647VE078)1163
ENDIF
C REDIATION COEFFICIENT
E=0072
EC=02
SIGMA=5670E-8
HR=ESIGMA(T02+TSK2)(T0+TSK)
HRW=05ECSIGMA(TSK2+TW02)(TSK+TW0)
HRE=05ECSIGMA(TSK2+TE02)(TSK+TE0)
HRS=05ECSIGMA(TSK2+TS02)(TSK+TS0)
HRN=05ECSIGMA(TSK2+TN12)(TSK+TN1)
DT=60
TAUC=05
HV3=2ABS((T2+TS5+TW5+TE5)4-TIN)025
C 남측벽체
TS0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARS+HV1(T-TS0)+HRS
amp (TSK-TS0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TS1-TS0)+TS0
TS1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TS2-TS1)
amp -K1DX1(TS1-TS0))+TS1
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 55 -
TS2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TS3-TS2)
amp -K2DX2(TS2-TS1))+TS2
TS3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TS4-TS3)
amp -K3DX3(TS3-TS2))+TS3
TS4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TS5-TS4)
amp -K4DX4(TS4-TS3))+TS4
TS5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TS5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TS4-TS5)+TS5
C 서측벽체
T W 0 = 2 D T ( C P 1 R H O 1 D X 1 ) ( T A U C S O L A R W +
HV1(T-TW0)+HRW(TSK-TW0))
amp +2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TW1-TW0)+TW0
TW1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TW2-TW1)
amp -K1DX1(TW1-TW0))+TW1
TW2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TW3-TW2)
amp -K2DX2(TW2-TW1))+TW2
TW3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TW4-TW3)
amp -K3DX3(TW3-TW2))+TW3
TW4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TW5-TW4)
amp -K4DX4(TW4-TW3))+TW4
TW5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TW5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TW4-TW5)+TW5
C 동측벽체
TE0=2DT(CP1RHO1DX1)(TAUCSOLARE+HV1(T-TE0)+
amp RE(TSK-TE0))+2K1DT(CP1RHO1(DX12))(TE1-TE0)+TE0
TE1=2DT(CP1RHO1DX1+CP2RHO2DX2)(K2DX2(TE2-TE1)
amp -K1DX1(TE1-TE0))+TE1
TE2=2DT(CP2RHO2DX2+CP3RHO3DX3)(K3DX3(TE3-TE2)
amp -K2DX2(TE2-TE1))+TE2
TE3=2DT(CP3RHO3DX3+CP4RHO4DX4)(K4DX4(TE4-TE3)
amp -K3DX3(TE3-TE2))+TE3
TE4=2DT(CP4RHO4DX4+CP5RHO5DX5)(K5DX5(TE5-TE4)
amp -K4DX4(TE4-TE3))+TE4
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 56 -
TE5=2DT(CP5RHO5DX5)(HV3(TIN-TE5))
amp +2K5DT(CP5RHO5(DX5)2)(TE4-TE5)+TE5
C 천정
T0=2DT(CCP1CRHO1CDX1)(TAUCSOLAR+HV1(T-T0)+HR
amp (TSK-T0))+2CK1DT(CCP1CRHO1(CDX12))(T1-T0)+T0
T1=2DT(CCP1CRHO1CDX1+CCP2CRHO2CDX2)(CK2CDX2(T2-T1)
amp -CK1CDX1(T1-T0))+T1
T2=2DT(CCP2CRHO2CDX2+CCP3CRHO3CDX3)(CK3CDX3(T3-T2)
amp -CK2CDX2(T2-T1))+T2
T3=2DT(CCP3CRHO3CDX3+CCP4CRHO4CDX4)(CK4CDX4(T4-T3)
amp -CK3CDX3(T3-T2))+T3
T4=2DT(CCP4CRHO4CDX4+CCP5CRHO5CDX5)(CK5CDX5(T5-T4)
amp -CK4CDX4(T4-T3))+T4
T5=2DT(CCP5CRHO5CDX5)(HV3(TIN-T5))
amp +2CK5DT(CCP5CRHO5(CDX5)2)(T4-T5)+T5
Q1=053600LEWEHE(T-TIN)CPARHOA
Q2=HV3(LEHE(TE5-TIN)+LEHE(TW5-TIN)+WEHE
amp (TS5-TIN)+LEWE(T5-TIN))
Q3=2440AA3600LEHEWE
TIN=DT(CPARHOAHEWELE)(Q1+Q2+Q3)+TIN
WRITE(101300) TIN-273
WRITE(91200) VEHV1HV3
IF (MOD(K10)EQ1) THEN
WRITE(81100) T-273T5-273TS5-273TW5-273TE5-273TIN-273
WRITE(121400) Q1Q2Q3
ELSE
GOTO 20
ENDIF
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 57 -
100 FORMAT(6F155)
200 FORMAT(3F153)
300 FORMAT(F152)
400 FORMAT(3F153)
20 CONTINUE
END
2 실내 수증기량 계산 로그램
PARAMETER(II=17940)
REAL LE
DIMENSION COUT(II)HM1(II)HM2(II)TOUT(II)AA(II)
OPEN(1 FILE=CTXT)
OPEN(11 FILE=HOUTTXT)
OPEN(21 FILE=HINTXT)
OPEN(31 FILE=TEDAT)
OPEN(41 FILE=IMGDAT)
OPEN(101 FILE=RE_CDAT)
OPEN(111 FILE=RE_RHDAT)
DO 10 I=1II
READ(1) COUT(I)
READ(11) HM1(I)
READ(21) HM2(I)
READ(31) TOUT(I)
READ(41) AA(I)
10 CONTINUE
C 실의 크기
LE=273
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 58 -
WE=347
HE=234
C 벽체의 물성치
DW1=700E-8
DW2=200E-7
DW3=0
DW4=354E-10
DW5=109E-7
C 벽체의 두께
DXW1=002
DXW2=015
DXW3=005
DXW4=01
DXW5=002
C 천정의 물성치
DC1=109E-10
DC2=0
DC3=109E-10
DC4=200E-10
DC5=0
C 천정의 두께
DXC1=002
DXC2=002
DXC3=002
DXC4=012
DXC5=008
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 59 -
C 남측 벽체의 기
WS0=COUT(1)
WS1=COUT(1)
WS2=COUT(1)
WS3=COUT(1)
WS4=COUT(1)
WS5=COUT(1)
C 서측 벽체의 기
WW0=COUT(1)
WW1=COUT(1)
WW2=COUT(1)
WW3=COUT(1)
WW4=COUT(1)
WW5=COUT(1)
C 동측 벽체의 기
WE0=COUT(1)
WE1=COUT(1)
WE2=COUT(1)
WE3=COUT(1)
WE4=COUT(1)
WE5=COUT(1)
C 천정의 기
WC0=COUT(1)
WC1=COUT(1)
WC2=COUT(1)
WC3=COUT(1)
WC4=COUT(1)
WC5=COUT(1)
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 60 -
CIN=10
DT=60
DO 20 I=1II
C=COUT(I)
HOUT=00003
HIN=1(751000)
T=TOUT(I)+27315
A=AA(I)
C 남측벽체의 수증기량
WS0=2DTDXW1(HOUT(C-WS0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WS0-WS1)+WS0
WS1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WS2-WS1)-
amp DW1DXW1(WS1-WS0))+WS1
WS2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WS3-WS2)-
amp DW2DXW2(WS2-WS1))+WS2
WS3=2DT(DXW3+DXW4)(DW4DXW4(WS4-WS3)
amp -DW3DXW3(WS3-WS2))+WS3
WS4=2DT(DXW4+DXW5)(DW5DXW5(WS5-WS4)-
amp DW4DXW4(WS4-WS3))+WS4
WS5=2DTDXW5(HIN(CIN-WS5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WS4-WS5)+WS5
C 서측벽체의 수증기량
WW0=2DTDXW1(HOUT(C-WW0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WW1-WW0)+WW0
WW1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WW2-WW1)-
amp DW1DXW1(WW1-WW0))+WW1
WW2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WW3-WW2)-
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 61 -
amp DW2DXW2(WW2-WW1))+WW2
WW3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WW4-WW3)-
amp DW3DXW3(WW3-WW2))+WW3
WW4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WW5-WW4)-
amp DW4DXW4(WW1-WW3))+WW4
WW5=2DTDXW5(HIN(CIN-WW5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WW4-WW5)+WW5
C 동측벽체의 수증기량
WE0=2DTDXW1(HOUT(C-WE0))+2DTDW1(DXW12)
amp (WE1-WE0)+WE0
WE1=2DT(DXW1+DXW2)(DW2DXW2(WE2-WE1)-
amp DW1DXW1(WE1-WE0))+WE1
WE2=2DT(DXW2+DXW3)(DW3DXW3(WE3-WE2)-
amp DW2DXW2(WE2-WE1))+WE2
WE3=2DT(DXW3+DXW4)(DW3DXW3(WE4-WE3)-
amp DW3DXW3(WE3-WE2))+WE3
WE4=2DT(DXW4+DXW5)(DW4DXW4(WE5-WE4)
amp -DW4DXW4(WE1-WE3))+WE4
WE5=2DTDXW5(HIN(CIN-WE5))+2DTDW5(DXW52)
amp (WE4-WE5)+WE5
C 천정의 수증기량
WC0=2DTDXC1(HOUT(C-WC0))+2DTDC1(DXC12)
amp (WC1-WC0)+WC0
WC1=2DT(DXC1+DXC2)(DC2DXC2(WC2-WC1)-
amp DC1DXC1(WC1-WC0))+WC1
WC2=2DT(DXC2+DXC3)(DC3DXC3(WC3-WC2)-
amp DC2DXC2(WC2-WC1))+WC2
WC3=2DT(DXC3+DXC4)(DC3DXC3(WC4-WC3)-
amp DC3DXC3(WC3-WC2))+WC3
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 62 -
WC4=2DT(DXC4+DXC5)(DC4DXC4(WC5-WC4)-
amp DC4DXC4(WC1-WC3))+WC4
WC5=2DTDXC5(HIN(CIN-WC5))+2DTDC5(DXC52)
amp (WC4-WC5)+WC5
AIR=053600
CM1=HIN(WEHE(CIN-WS5)+LEHE(CIN-WW5)+LEHE
amp (CINWE5)+WELE(CIN-WC5))
CM2=AIRHELEWE(C-CIN)
CM3=1293189WELEHE3600
CIN=DT(HELEWE)(CM1+CM2+CM3)+CIN
DATA C1C2C3C4C5C6C7-5674359E+363925247-9677843E-3
amp 62215701E-720747825E-9-9484024E-1341635019
DATA C8C9C10C11C12C13-58002206E+313914993
amp -48640239E-241764768E-5-14452093E-865459673
IF(TLT0) THEN
PWS=EXP(C1T+C2+C3T+C4T2+C5T3+
amp C6T4+C7ALOG(T))1000
ELSE
PWS=EXP(C8T+C9+C10T+C11T2+
amp C12T3+C13ALOG(T))1000
ENDIF
PW=CIN10008310T181000
RH=PWPWS100
IF(RHGE100) THEN
RHK=100
ELSE
RHK=RH
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END
- 63 -
ENDIF
IF (MOD(I10)EQ1) THEN
WRITE(101100) CWS5WW5WE5WC5CM1CM2CIN
WRITE(111 200) T-27315PWSPWRHK
ELSE
GOTO 20
ENDIF
20 CONTINUE
100 FORMAT(8F153)
200 FORMAT(4F155)
END