CFD해석을 통한 전통가옥 공조성능에 대한 연구
Meshless CFD SW인 XFlow를 사용하여 우리나라 전통가옥인 한옥의 공조성능에 대한 연구를 실시하였다.
계절조건 : 혹서기, 혹한기
형상데이타 변화 : 건축용 CAD 인 ArchiCAD에서 data 변환을 거쳐 기계 CAD의 표준 포맷인 STEP을 변환 후 사용
우리나라 전통 가옥은 가구식 구조의 특성으로 인해 건축 재료는 대부분 목재를 이용하고 있으며, 벽체는 심벽(心壁)구조로 기둥과 보 등이 노출되는 의장성이 강한 구조미를 나타내고 창호는 건축물의 입면을 구성하는 다른 요소보다 외벽의 대부분을 차지하는 주요한 구성요소로 되어 있다.
따라서, 한옥의 외부 환경을 평가하기 위해 바닥과 마루 및 방, 벽체와 창호, 기둥 및 처마, 천정 등의 틈새는 전부 막힌 것으로 가정을 하였고, 창호간의 두께변화, 창살, 벽체의 두께 변화에 의한 영향 등을 무시하고 계산을 수행하였다.
경계조건 처리 : 한옥 공조 성능 해석을 위해 다음 두가지 방법으로 해석을 수행하였다.
1) 외부유동 해석
2) 실내온도 및 기류 해석
외부 유동해석은 평균풍속 남동풍 5.0 m/s를 적용하였으며, 이때 기온은 정상온도 조건인 22˚C를 고려하였다. 또한, 외기의 풍속조건은 다음과 같이 노풍도 구분(대기경계층 유동)을 고려하여 입력조건을 설정하였다.
혹서기 : 외기온도 45˚C
혹한기 : 외기온도 -20˚C
실내환경은 여러 가지 물리적 요소에 의해 영향을 받게 되며, 실내 온열 환경의 경우에는 온도, 습도, 복사온도, 기류속도 등의 물리적 요소 뿐 아니라, 주관적 생리적 특성에 따라 환경을 평가하게 된다. 한옥 내부의 온도 및 기류해석을 위해 혹서기와 혹한기에 대한 경우를 가정하여 해석을 수행하였다.
본 연구에서는 혹서기와 혹한기 등 계절 별로 한옥의 물리적 요소 중 온도, 복사열 및 기류속도 등만을 고려하여 CFD 해석을 통해 실내의 기류 및 온도 분석을 수행하여 전통 주택인 한옥 실내 환경을 분석하였다.