응답계수를 이용한 이중외피의 열적 성능 평가

Abstract

건물의 에너지 소비를 줄이기 위해 커튼월 방식의 현대식 고층 건물을 대상으로 이중외피의 적용이 증가하는 추세이다. 이중외피는 외부 및 내부 유리가 분리되어 중공층을 통해 공기 유동이 발생하는 구조를 갖추고 있어, 하절기 태양 복사 에너지의 투과, 흡수, 반사에 의해 온도가 상승하는 중공층의 공기열을 외기로 배출하여 건물의 냉방부하 감소 및 열적 쾌적성을 향상시켜 주는 역할을 한다. 이중외피의 중공층 공기유동은 환기구의 형태, 중공층의 깊이와 높이, 유리구성 등에 따라 변화하는 특성을 가지고 있다. 따라서 건물 적용시 설계단계에서부터 이중외피의 열적성능은 중요하게 고려되어야한다. 기존의 연구문헌에 따르면 이중외피의 열적 성능 해석은 전산유체역학(CFD)과 Air flow network(AFN) 모델이 주로 사용되어왔다. CFD는 중공층의 공기유동을 가장 정확하게 해석할 수 있는 방법이나 시간 변화에 따른 외기 조건을 반영하여 시스템의 반응을 예측하기에는 어려움이 있으며, AFN 모델은 공기유동 예측에 있어 유량계수, 유량지수, 대류열전달계수 등과 같은 매개변수들이 정확하게 결정되어야 한다. 그러나 이와 같은 매개변수는 실험, 해석 및 기존의 연구문헌을 통해서도 정확하게 결정하기 어려운 변수이다. 이에 본 연구에서는 기존의 열해석 모델에서 사용되어왔던 매개변수를 경험식 및 문헌을 통해 추정하는 방법을 대신하여 실험을 통해 산정이 가능하며, 신속하고 정확성이 담보된 응답계수 모델을 제시하고 유효성을 검증하였다.