건축에서 자갈의 용도, 필요성과 위혁

건축에서 자갈의 용도, 필요성과 위력 [2]

자연의소리 (sonho***)님 추천 6 | 조회 3216 | 2013.12.18 07:18 | 신고

자갈은 건축하는데 필수적으로 필요로 한다.   흔히 건축현장에서 자갈이 쌓여 있는 모습은 당연하게 보여진다.       자갈의 용도에 대하여 살펴보면,   잘 알고 있는 바와 같이  모래와 함께 콘크리트로 재료로 사용한다.   그 외에 자갈은 물빠짐이 좋고  습기전달이 잘 안되므로 배수 시설매립용이나 자갈 기초등으로 사용된다.       또 다른 용도가 없을까?       자갈은 밀페된 공간에서 자갈간에 접촉구조상 열전달율이  낮아서 축열 재료로 사용할수 있다.   방바닥에 축열재료로 사용할경우 방바닥이 오랜시간 동안 따뜻하게 된다는 사실은, 바닥난방관이 동관일때에 충분히 경험하였다.   동관으로 난방관을 설치 할때에 필수적으로 동관 상하둘레를 자갈을 깔아야 하는데 이는 동관이 열팽창에 의한 동관파손을 막기위한 필수적인 공사방법이다.   그러나 요즈음은 난방관을 XL관으로 많이 시공하는데, XL관은 열팽창에 따라 자기부피를 응축하는 탄력성이 있으므로 XL관을 배관한후 바로 시멘몰탈등으로 덮어서 미장 마감을 한다. 그러므로 자갈층이 없는 난방시설이 많다.       XL관으로 난방관을 설치 한다해도 난방관위에 어느정도 자갈로 덮은후 방바닥을  미장마감한다면 난방용 에너지를 상당량 절약할수 잇다. 아울러 열팽창에 의한 공간확보로 사용수명이 길다.   이는  방바닥 가열시 방바닥이 빨리 데워지는 부분과 그렇지 못한 부분이 방바닥에서 같이 데워질때 까지 가열해야 하므로 그동안 보일러 등을 작동해야 하는데, 이 과정에서 열이 높은 부분이 낮은 부분으로 열전달이 되는 동시에 방바닥 상부로 열발산이 동시에 이루어 지기 때문에 가열시간과 열소비량이 많아진다. 하지만 방바닥에 자갈층이 있으면 난방관이 자갈을 데움과 동시에 자갈층 공간으로 열퍼짐이 생기므로,동시에  넓은 방바닥을 가열하게 된다.   혹 자갈로 인하여 열손실이 이루어질것 같아 보이지만 방바닥의 자갈 축열응 방박의 온도지속으로 이루어 지므로 열손실이 없는것이다. 아울러 방바닥이 골고루 따뜻하며 방바닥의 열지속시간이 길게 된다.       자갈층이 방바닥에 있게 되어 자갈의 아래부분이 열을 받으면 자갈이 위부분의 열을 전달하기 위해서는 자갈끼리의 접촉 넓이가 많지 않으므로 열전달면적이 작아서 열전달속도가 느리게 되고 열보존시간이 길게 된다.   만약 난방구조가 구들방인 경우 방바닥위에 적당한 자갈층을 다시 만들고 다시 미장 마감한다면, 방바닥에서 구들의 열기의 분포가 넓어지게 되고 시간이 지나감에 따른 온도변화가 심하지 않게 된다. 다시말해서 방이 빨리 식지 않고 오래 지속 된다.       본인 경험으로, 11월 말일경  난방코일을 설치한후 12cm 정도 자갈을 설치한후 미장마감 한 방바닥에 80도정도의 심야전기보일러로  8시간을 데웠더니 방안기온이 처음에는 40도 정도가 되어 방문을 열어 놓고 하루를 지냈고  2일동안 방안의 열기가 유지되었다.   그때에는 무지의 소치에서 그리 되었지만,    2일동안 방안의 온도가 유지 되었다는 것이 무척 신기하고 궁금한것이 있었는데,,   방바닥 두께가 미장을 포함해서 15cm 밖에 안되는 방바닥이 2일동안 열기를 유지하는것이 매우 신기하게 생각되었던것이다.       내가 어렸을때에 살던집은  구들방바닥의 아래목은 구들이 20cm 정도 였었지만 하루에 2번정도 불을 땠던것을 기억하고 있었다.   그러므로 방바닥의 두께만이 열기를 보존하지 않는다는 것이다. 다른 이유를 알고 싶었다.   그래서, 방바닥을 파보면서 자갈층의 두께깊이에 따라 온도차이가 많이 난다는 사실을 알게 되었다.   아울러 자갈의 열전달이 콘크리트나 흙바닥처럼 전열면적이 적어서 열전달이 쉽게 되지 않는다는 사실을 알게 되었다.       방바닥에 10cm 정도의 자갈 축열층을 만들었다면 60도 정도의 난방수로 4시간 가량 가열해서 축열하면 방안기온이 30도 정도로 12시간 이상 지속할수 있다.   이는 겨울에 태양열 집열기를 사용해서 난방할수 있는 방법이다.   이 방법을 이용해서 현재 태양열집열기를 이용하여 난방하고 있는데   난방코일을 설치한 위를 자갈을 덮고 다시 난방코일을 설치한후 미장마감하게 되는데,    이것이 2중난방코일을 설치하는 방법이다.   축열용난방코일을 설치한후 자갈(직경 2~5cm)로 10cm가량 덮고 다시 난방코일을 상부에 일반방법과 같이 설치한 것은 태양열이 없는 경우를 대비하여 일반보일러를 보조로 가동하여 사용하기 위함이다.       태양열온풍기나 각종 열기구에서 만들어진 온풍을 축열저장하는 방법은 자갈을 이용하면 할수 있다.   온풍으로 자갈을 직접통과 하면서 자갈을 데워야하는데,   이는 고체나 액체에 있는 열량보다 기체인 온풍의 열량이 매우 낮으므로 온풍이 자갈과의 열전달 접촉면적을 크게 해야하기 때문이다.   이때에는 자갈의 크기는 온수에 의해서 축열되는 자갈의 크기보다 3~4배 큰것이 좋다.(자갈직경 5~10cm)   온풍의 온도가 섭씨 몇 백도가 되는 연소가스라면 모르지만 일반적으로 섭씨 100도 이하의 온풍이라면   자갈의 크기가 온풍과의 접촉이나 온풍의 원활한 흐름 등이 효율에 큰 영향이 되기 때문이다.   온풍으로 자갈에 축열하는 경우는 의자밑에나 침대밑에 자갈로 축열층을 만들어 사용하는것이 좋다.   방바닥 전체를 온풍으로 자갈축열하고자 하는 경우에는 방바닥에 온풍이 식은후 나오는 공기 구멍이 설치 되어야한다.   그래야 온풍공기 흐름이 원활하게 될수 있다.   온풍의 온도는 높을수록 효율이 좋게 되므로   만약, 햇빛온풍기를 이용하려 한다면 온풍온도가 높게 될수 있도록 적당하게 송풍량을 조절해야만 한다.       자갈은 난방시설에 있어 추열재료로 매우 활용도가 높다   자갈은 이용은  타재료에 비해 매우 저렴하고 시설함에 시설비가 적게 들며 관리가 매우 용이하다.   그러므로 이런 방법을 활용하는것은 건축난방에 있어 매우 중요하다 할수 있으나 소홀히 하는 경우가 많다.   이런 연구와 활용이 많이 이루어 지었으면 좋겠다.