실내환경·쾌적성

왜 배우는가: 실내환경과 쾌적성은 공조설비 설계의 목표값을 정하는 출발점이라 설계 기준과 법규 조건을 함께 묻는 문제가 반복해서 출제된다. 실내 온열환경 요소를 물리적·개인적 요소로 나눠 정리해 두면 여러 회차의 문항에 공통으로 대응할 수 있다.

출제 이력: 제129회 1교시 12번, 제102회 1교시 13번, 제89회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의는 다음과 같다.

실내 쾌적성은 재실자가 온열·공기질·음환경에 만족하도록 기온, 습도, 기류, 평균복사온도, 활동량, 착의량 등 요소를 조합해 실내환경을 조성하는 상태이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 실내환경
• 쾌적성
• 열쾌적(Thermal Comfort)
• 건구온도
• 상대습도
• 기류속도
• 평균복사온도
• 활동량·착의량

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면, 사람이 실내에서 덥다·춥다·답답하다고 느끼지 않는 상태가 쾌적한 실내환경이다. 같은 온도라도 습도가 높거나 기류가 없으면 더 덥게 느껴진다. 그래서 쾌적성은 온도 한 값으로 정하지 않고 여러 요소의 조합으로 본다.

정식 정의는 다음과 같다. 열쾌적은 인체가 주변 환경과 열교환을 하면서 열적 중립 상태를 유지하고, 재실자가 그 열환경에 만족을 표시하는 상태를 말한다. 열쾌적을 결정하는 요소는 물리적 온열요소와 개인적 요소로 나뉜다. 물리적 요소는 기온, 습도, 기류, 평균복사온도이며, 개인적 요소는 활동량, 착의량, 나이, 성별이다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

• 건구온도: 보통의 건구온도계가 나타내는 공기 온도다. 가장 많이 쓰이는 지표로, 상대습도가 40~60%일 때 효용이 크다. 땀에 의한 습기가 체온조절에 영향을 줄 때는 효용이 줄어든다.
• 상대습도: 습공기의 수증기 분압과 같은 온도의 포화 수증기 분압의 비를 백분율로 나타낸 값이다. 온도가 오르면 포화 수증기 분압이 커져 같은 수증기량에서도 상대습도가 낮아진다.
• 기류속도: 공기의 흐름 속도다. 기류가 빠르면 대류 열전달률이 커져 인체의 열이 잘 빠진다.
• 평균복사온도: 실을 둘러싼 벽체, 천장, 바닥 표면온도를 평균한 값이다. 복사난방에서는 쾌감의 기준이 되는 온도로 쓴다.
• 활동량·착의량: 인체의 대사량과 옷에 의한 보온 정도다. 같은 실내에서도 사람마다 쾌적 조건이 다른 이유가 된다.

3. 등장 배경과 필요성

초기 공조설비는 실내 온도를 일정하게 맞추는 데 목적이 있었다. 그러나 온도만 맞춘 실내에서도 불쾌감과 호소 증상이 나타나면서, 온도 외 요소를 함께 고려하는 쾌적성 개념이 정립됐다. 평균복사온도, 기류, 습도가 체감온도에 영향을 준다는 점이 확인되면서 설계 기준도 여러 요소를 조합한 지표로 바뀌었다.

쾌적 조건은 계절과 용도에 따라 달라진다. 겨울철에는 최적 실내온도가 낮고, 여름철에는 높게 잡는다. 에너지 절약 측면에서도 실내 온도 설정값을 과도하게 낮추거나 높이지 않도록 관리 기준이 필요해졌다. 이런 배경에서 쾌적성 설계는 에너지 효율과 재실자 만족을 함께 충족하는 방향으로 정리됐다.

또한 결로 방지와 같은 건축 성능 관점에서도 실내 온습도 기준이 필요하다. 실내 표면온도와 실외 조건을 함께 보는 열 성능 지표가 설계 단계에서 쓰인다.

※ 아래 도식은 열쾌적 요소의 구성이다.

4. 구성요소·원리·절차

실내환경·쾌적성은 실내 공간에 있는 사람이 느끼는 열·공기·환경 조건을 종합적으로 다루는 개념이다. 공기조화설비는 이 조건을 목표 범위 안에 두도록 온도, 습도, 기류, 환기량, 청정도를 조절한다. 쾌적성 평가는 물리적 요소와 개인적 요소를 함께 본다.