TAC 2.5%

왜 배우는가: TAC 2.5%는 냉방부하계산에서 설계외기조건을 정하는 기준이고, 실내 최대부하와 장비 용량 선정의 출발점이다. 기술사 시험에서 용어 정의와 그림 설명 형태로 반복해서 출제되므로 정의와 의미를 정확히 익혀야 한다.

출제 이력: 제136회 1교시 10번, 제111회 1교시 7번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의: TAC 2.5%는 여름철 전 냉방시간 중 외기온도가 설계값을 초과하는 시간이 전체의 2.5%(연간 약 22시간)가 되는 외기 설계온도를 말한다.

핵심 키워드

• TAC(Temperature Air Conditioning) 2.5%
• 위험률 2.5%
• 설계외기온도
• 상당외기온도(Sol-air temperature)
• 냉방설계 외기조건
• 실내 최대부하 발생시각
• 시각별 보정

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 TAC 2.5%는 "한여름에 이 정도 더위는 가끔 넘어설 수 있다고 받아들이는 기준"이다. 모든 더운 날을 다 맞추려면 장비가 지나치게 커지므로, 일정 비율의 초과를 허용하고 설계 온도를 정한다.

정식 정의: 냉방설계용 외기조건을 6~9월의 전 냉방시간에 대한 외기온도 누적분포에서 위험률 2.5%에 해당하는 값으로 정하는 방법이다. 외기온도와 일사량을 함께 반영한 상당외기온도를 사용한다.

• 위험률: 설계조건을 초과하는 시간의 비율이다. 2.5%는 냉방 전 시간 중 2.5%의 시간에서 설계값을 넘는다는 뜻이다.
• 설계외기온도(건구온도): 위험률 기준으로 정한 외기 건구온도다. 습도는 같은 기준의 습구온도 또는 절대습도로 함께 정한다.
• 상당외기온도(Sol-air temperature): 외기온도에 일사에 의한 흡수열을 더해 벽체·지붕에 들어오는 열을 하나의 온도로 환산한 값이다.
• 시각별 보정: 표의 기준 시각이 오후 1~3시이므로, 다른 시각의 부하를 계산할 때 보정한다.

3. 등장 배경과 필요성

냉방부하는 외기 최고온도 한 점에서 가장 큰 값이 나오지 않는다. 일사, 열용량, 실내 발열의 시간 지연 때문에 최대부하는 실의 방위별로 다른 시간에 나타난다. 따라서 전 시간의 기후 자료를 확률 통계로 정리하고, 허용 가능한 초과 비율을 정하는 방식이 필요해졌다.

과거에는 최고 기온 자료를 그대로 쓰는 경우가 많았다. 그러면 설비가 과대해지고 초기 투자와 운전 효율이 나빠진다. 반대로 너무 낮게 잡으면 무더운 날 실내 조건을 유지하지 못한다. 위험률 기준은 이 두 문제 사이에서 경제성과 쾌적성을 함께 맞추는 장치다.

표준 외기 자료가 지역별로 정리되어 있으므로, 설계자는 지역 기상 자료를 직접 통계 처리하지 않고 표를 적용하면 된다. 다만 기준 시각과 설계 시각이 다르면 보정이 필요하다. 설계 실내온도는 쾌적 기준을 따르며, 외기 조건과 함께 부하 계산의 두 입력 중 하나가 된다.

4. 구성요소·원리·절차

TAC 2.5%는 냉방설계용 외기조건을 정하는 기준이다. 여름철(6~9월) 전 냉방시간 중 외기온도가 설계값을 넘는 시간이 2.5% 이하가 되도록 잡은 값이다. 설계 외기온도와 일사량을 합친 상당외기온도를 쓰므로 구성요소는 외기온도, 일사량, 실내 설정조건으로 나눠 본다.

원리는 다음과 같다. 외기조건은 연간 전체 시간의 위험률로 정한다. 위험률 2.5%는 설계값을 초과하는 시간이 전체 냉방시간의 2.5%라는 뜻이다. 즉 97.5%의 시간에는 설계 조건이 유지된다. 실내부하가 최대가 되는 시각은 외기 최고 시각과 다를 수 있으므로 방위별로 따로 확인한다. 동측 실은 오전, 남측 실은 오후, 서측 실은 늦은 오후에 최대가 된다.

절차는 다음과 같다.

• 지역별 설계외기조건(TAC 2.5%)을 표에서 고른다.
• 계산 시각에 맞게 시각별 보정을 한다.
• 실내설계조건(건구온도·상대습도)을 정한다.
• 방위별 상당외기온도와 일사량으로 외피 취득열을 구한다.
• 실내 발열, 환기·외기 도입부하를 더한다.
• 실내부하가 최대가 되는 시각을 찾아 최종 용량을 정한다.

부하 계산식은 다음과 같다. 벽체 전도 취득열은 아래 식으로 구한다.

$Q = U \times A \times \Delta t_e$

여기서 Q는 전도열량(W), U는 열관류율(W/m²·K), A는 면적(m²), \Delta t_e는 상당외기온도와 실내온도의 차(K)다. 예를 들어 U=0.5 W/m²·K, A=20 m², \Delta t_e=10 K이면 Q=0.5 \times 20 \times 10=100 W가 된다. 결과는 외벽 한 면의 취득열로 상식 범위에 있다.

5. 관련 법령·기준·표준

냉방 부하 계산의 외기조건은 여름철 전 냉방시간의 위험률 2.5%를 기준으로 한다. 외기온도와 일사량을 이용해 만든 상당외기온도를 쓴다. 지역별 외기조건은 설계외기 표를 적용하고, 표의 값은 여름철 오후 1~3시 기준이므로 다른 시각을 계산할 때는 시각별 보정을 한다. 실내설계조건은 다음 기준을 쓴다.

이 표의 조건은 설계 기준을 정하는 출발점이다. 실제 용량 선정은 방위와 시각별 최대부하로 확인한다.

관련 기준은 다음과 같이 정리한다.

• 설계외기조건: 지역별 냉방설계 외기 표와 시각별 보정 표를 함께 쓴다.
• 실내설계조건: 쾌적 기준과 정밀 기준을 구분해 적용한다.
• 부하 계산 방법: 상당외기온도 기반의 취득열 계산을 따른다.

설계 실무에서는 적용 기준서의 현행 표를 그대로 옮겨 쓴다.

TAC 2.5%는 여름철 냉방시간 중 외기온도 초과 시간을 2.5% 이하로 두는 설계외기 기준이다.

6. 유형과 비교

TAC 2.5%는 냉방 설계외기 조건을 정하는 기준 방식으로, 여름철 전 냉방시간 중 외기온도와 일사량 조합이 설계값을 넘는 시간 비율이 2.5%인 조건을 뜻한다. 같은 설계조건이라도 적용 대상과 계산 방식에 따라 여러 유형으로 나뉘므로 아래 표로 구분한다.