최종 업데이트: 2026-06-15

열전도

고체는 따뜻한 면에서 차가운 면으로 열을 전달합니다. 푸리에의 법칙은 그 속도를 알려줍니다. 차가운 창문, 단열된 벽, 프라이팬 손잡이 등의 물리적 원리가 바로 이것입니다. 이 계산기에 재료의 열전도율, 슬래브의 면적과 두께, 각 면의 온도를 입력하면 와트 단위의 정상 상태 열류량과 원하는 시간 동안 전도된 총 열량을 계산합니다.

공식의 유도

열은 온도 기울기를 따라 전도됩니다. 재료를 가로지르는 온도 강하가 클수록 열이 더 빠르게 흐릅니다. 평판 슬래브에서 기울기는 단순히 온도 차 $\Delta T$를 두께 $L$로 나눈 값입니다. 열류는 이를 마주하는 면적 $A$와 재료 특성인 열전도율 $k$에도 비례합니다. 이를 종합하면 슬래브에 대한 푸리에의 법칙이 도출됩니다.

공식 정리

면적이 크거나 온도 차가 클수록 열류가 빨라지고, 슬래브가 두껍거나 전도율이 낮을수록 느려집니다. 차이가 중요하므로 켈빈이나 섭씨 중 어느 단위를 사용해도 동일한 결과를 얻습니다.

계산 예시

단열 유리창($k = 0.96\ \text{W/(m·K)}$), 면적 $A = 1.5\ \text{m}^2$, 두께 $L = 5\ \text{mm}$, 실내 $21\ ^\circ\text{C}$, 실외 $4\ ^\circ\text{C}$, 한 시간 동안:

작은 창문 하나에서 거의 5킬로와트의 열 손실이 발생한다는 것은, 얇은 단층 유리가 얼마나 단열 성능이 나쁜지를 보여줍니다.

열류를 줄이는 방법

이 공식은 열전도를 줄이는 모든 방법을 알려줍니다. 단열 재료를 선택해 열전도율을 낮추거나, 두꺼운 단열재 또는 간격이 넓은 이중 유리로 두께를 늘리거나, 온도 차를 줄이면 됩니다. 두께를 두 배로 늘리면 열류량이 절반이 되고, 유리를 공기층으로 대체하면 열전도율이 약 40배 낮아지므로, 밀봉된 이중 유리가 단층 유리보다 훨씬 뛰어난 단열 성능을 발휘하는 이유가 바로 여기 있습니다.

주의 사항

이 공식은 정상 상태 전도만을 다룹니다. 온도가 이미 안정되어 열이 일정한 속도로 흐른다고 가정합니다. 초기 가열 기간이나, 실제 벽 표면의 공기막 대류와 복사는 포함되지 않습니다. 건물 에너지 등급은 이 세 가지를 모두 포함한 U값으로 표현하며, 여기서 계산하는 재료 전도는 그 과정의 한 부분입니다. 또한 이 공식은 균일한 슬래브를 통한 일차원 흐름을 가정하므로, 모서리, 스터드, 열교(thermal bridge)를 통한 흐름에는 적용되지 않습니다.