월간 전원주택라이프

내 몸에 온기를 더하는 재료, 목재 하루 종일 꽁꽁 얼어 있던 몸으로 집에 돌아오면 무엇보다 따뜻함이 절실하다. 차가운 콘크리트 바닥 대신 리드미컬하게 밟히는 나무라면 한결 포근하고 따뜻한 기분을 느낄 수 있다. 학생들이 온종일 생활하는 교실이라면 더 쾌적하고 따뜻해야 하지 않을까 싶다. 나무의 성질과 그 속에 담긴 온기까지 모두 빨아들일 수 있는 공간에서 아이들의 학습효과도 올라간다는 결과를 직접 확인해보자. 글 | 이동흡 박사 한국목조건축협회 전무, heub2575@gmail.com 피부의 감각점. 피부 감각에는 물체를 누르는 것을 느끼는 감각점인 압점(壓點), 차가운 것을 느끼는 냉점(冷點),따뜻한 것을 느끼는 온점(溫點), 아픈 감각을 느끼는 통점(痛點), 물체가 닿는 것을 느끼는 촉점(觸點)이 있다. 통증까지 유발하는 차가운 느낌 사람의 몸에는 혈액으로부터 온도를 감지할 수도 있도록 뇌의 시상 하부에 있는 온도 수용기가 있다. 피부에 있는 감각 수용체로 외부의 온도나 압력을 받아들이는 감각을 피부 감각이라 한다. 피부 감각에는 물체를 누르는 것을 느끼는 감각점인 압점壓點, 차가운 것을 느끼는 냉점冷點, 따뜻한 것을 느끼는 온점溫點, 아픈 감각을 느끼는 통점痛點, 물체가 닿는 것을 느끼는 촉점觸點이 있다. 모두 피부에 점으로 분포된 감각점이다. 피부가 자극을 받으면 해당하는 감각점이 작용해 감각 신경에 전달되고 이를 대뇌로 보내서 몸을 조절할 수 있게 한다. 감각점 중에서 온도 자극을 느끼게 하는 것은 온점과 냉점이다. 이들의 분포 밀도는 신체 부위에 따라 차이가 있지만, 온점은 1㎠당 평균 0~3개, 냉점은 6~23개가 있다. 사람의 몸 전체에는 약 3만 개의 온점이 있으며, 약 25만 개의 냉점이 있다. 이처럼 냉점이 온점보다 훨씬 많고 피부 표면 가까이에 분포하기 때문에 사람은 더위나 따뜻함보다도 추위나 차가움에 민감하게 반응한다. 온점은 피부의 비교적 깊은 부분인 혈관망 근처에 있고 25℃ 이상에서 주로 작용하며 온도가 올라가는 것에 반응하므로 체온조절에도 중요한 역할을 한다. 반면 냉점은 온도가 내려가는 것에 반응하며 20℃ 이하에서 작용한다. 냉점은 아픔을 느끼는 통점과 동시에 작용하는 경우가 많다. 일반적으로 차가움은 냉점이 작용할 때 느끼는 감각이지만, 차가움이 지나치면 통점의 감각을 작용하므로 동시에 아픔도 느낀다. 통점은 피부 1㎠에 100~200개 정도로 다른 감각점보다 많이 분포한다. 이는 신체 손상을 빨리 자각해 신체를 보호하기 위해서다. 냉점이 통점과 연결되는 것은 동상을 방지하기 위한 것이라고도 한다. 주거 환경에서 온열에너지 방사가 없는 콘크리트와 같은 무기질 재료, 즉 냉복사 재료는 피부의 냉점을 지속해서 자극한다. 냉점이 많은 건축 재료는 그 속에서 사는 거주자에게 참을 수 없는 연속적인 고통을 준다. 이를 해결하려면 외부로부터 에너지 공급이 필요하다. 그래서 목재와 같이 온열에너지가 좋은 주거환경 재료를 건축에 사용해야 하는 이유다. 온도에 따라 목재 바닥과 콘크리트 바닥에서 느끼는 발의 쾌적감 정도. 발 온도가 떨어지면 에너지 소모가 많아져서 불쾌감을 느낀다. 콘크리트 바닥의 경우는 마감재와 관계없이 시간이 지나면 불쾌감을 느낀다. 학생들의 학습효과 올려주는 교실 차가운 곳에 가면 발이 시리다. 시간이 지나면서 발가락이 끊어질 것 같은 통증으로 이어진다. 냉점이 통점과 동시에 작용하기 때문이다. 일본의 한 학교 교실에서 학생들이 발로 느끼는 피부감각을 측정한 연구결과가 매우 흥미롭다. 겨울철인 12월, 1월, 2월의 3개월 동안 학생들이 생활하는 오전 8시부터 오후 4시까지 매시간 교실 안의 온도와 습도를 측정했다. 그 결과, 콘크리트 교실에 있는 학생들은 생활 시간대의 45%가 10℃ 이하 상태에서 공부하고 있는 것으로 나타났다. 또 목조 건물에는 측정 온도의 분포점이 모여 있지만, 철근 콘크리트 건물은 온도 분포점이 넓게 퍼져 있었다. 목조 교실에서는 10℃ 부근에 분포점이 없다. 반면 콘크리트에서는 10℃ 이하로 머무는 시간이 많았다. 측정 지점이 발바닥에서 5cm 부근 온도로 콘크리트에서는 발이 시리고 춥다. 발 온도가 17℃ 이하가 되면 불쾌감을 느끼고, 12℃ 이하에서는 극한의 차가움을 감지하며, 7℃ 이하에서는 통증으로 이어진다. 교실에 들어가서 5분이 지나면서부터 시간이 지날수록 통증은 더 크게 나타났다. 학생들의 집중력이 크게 떨어지는 등 학습효과는 크게 떨어졌다. 이러한 극한 환경이 지속하면, 지나친 스트레스에 의해 자율신경이나 호르몬 밸런스가 붕괴하고, 혈류장애나 세포의 에너지가 떨어지면서 저체온증이 올 수 있다. 체온이 한 번 내려가면 면역력이 떨어지고, 여러 가지 병을 유발하거나 더 악화시키는 위험성이 높아질 수 있다. 반면 편안함을 느낄 때 나오는 뇌파인 알파파가 목재를 사용한 교실에서는 높게 나타났다. 체온이 한 번 오르면, 면역 기능을 가진 백혈구의 능력과 정도가 높아짐과 동시에 산소도 활성화돼 기초대사가 12% 상승하고 면역력이 30% 늘어난다고 한다. 목재 교실은 학생들에게 스트레스를 완화해 줌으로써 편안하고 우아하면서도 포용력이 있는 환경을 형성시키고 있음을 알 수 있다. 이처럼 따스하고 생동적인 목재 환경은 재료의 광택이나 소리, 열, 강도 등의 물리적인 특성에 좋게 반응해 사람의 생리적 반응에 위화감을 주지 않기 때문이다. 목재 바닥과 콘크리트 바닥의 교실 환경을 조사하기 위한 실험을 위해 10℃ 환경에서 양말을 벗고 바닥에서 10분이 지났을 때 발바닥의 온도를 측정했다. 그 결과, 목재 바닥에서는 발가락 끝 부분만 14℃ 이하로 떨어졌다. 그러나 콘크리트 바닥은 발바닥 대부분이 14℃ 이하를 나타내 집중력이 크게 떨어지는 것으로 집계됐다. 낮은 온도에서도 쾌적감을 주는 목재 콘크리트에는 냉복사가 있다. 차가움을 느끼는 냉복사는 실내온도가 낮기 때문이 아니고 바닥이나 벽, 천장의 표면온도가 낮기 때문이다. 이 때문에 신체는 콘크리트 표면을 향해 열방사가 일어나게 되고 열을 빼앗기는 방열이 발생한다. 그러므로 실내의 난방온도를 높여도 금방 따뜻해지는 기분을 느끼지 못하며 발목이 시리고 오싹한 한기를 느끼게 된다. 따라서 난방비 부담이 늘어날 뿐만 아니라 쾌적함이 없는 주거환경이 된다. 사람이 추위를 느끼는 것은 온도, 습도, 기류, 착의량, 복사열, 대사량의 6가지 요소에서 온다. 복사열은 떨어져 있는 곳의 열원에서 나오는 에너지를 말한다. 불을 쬐면서 나오는 열이나 태양열 등도 이에 해당한다. 겨울철 창가가 춥다고 느끼는 것도 창문에서 냉복사가 일어나기 때문이다. 목재를 바닥, 벽, 천장 등의 인테리어에 사용하면 복사열이 높아진다. 이러한 실내에서는 실온은 낮아도 신체적으로 느끼는 체감 온도는 높아진다. 복사열이 높아지면 실온이 20℃ 정도라도 충분히 따뜻함을 느낄 수 있다. 별도의 난방이 없는 낮은 실내온도에서도 쾌적감을 얻을 수 있다. 목재는 복사열이 높아서 여름에는 콘크리트보다 더 더울 수도 있다. 이런 문제는 건물을 시공할 때 단열 부분을 보강하면 해결된다. 그래서 최근에는 지붕과 벽체 사이에 단열재를 보강하고 더운 공기를 빨리 뽑아내는 통기층을 두어 이러한 문제를 해소하고 있다. 그러나 콘크리트의 경우 한낮의 열이 콘크리트에 축적되기 때문에 밤에는 더위가 오랫동안 지속한다. 도시 열섬효과의 원인이 된다. 목재 바닥은 실온에서 시간이 지나면 따뜻함을 계속 느끼게 되지만, 콘크리트 바닥은 점차 발가락과 발목이 시려오면서 극심한 통증으로 이어진다. 바닥 재료와 접촉했을 때 열류량. 접촉하고 10분 후의 열류량은 철재, 콘크리트, 목질 바닥재, 카펫, 다다미의 순으로 낮았다. 피부의 열류량은 온도가 낮을수록 크게 느끼게 되므로 피복 등 보온이 필요하다. 문의 (사)한국목조건축협회 T 02-518-0613 W www.kwca.co.kr

체온에 필요한 온열에너지를 제공하는 세 번째 보호막 신체의 온열에너지를 유지하기 위한 첫 번째 보호막이자 수단이 피부이며, 두 번째 수단은 옷이고, 세 번째가 건축물이다. 사람들은 인체에 적응성이 좋고 친환경적인 소재로 만든 옷을 선호한다. 하지만 신체의 세 번째 보호막 역할을 하는 건축물 재료에 대해서는 등한시하는 경향이 있다. 기술이 발달하면서 건축물 재료는 종류는 다양해지고 효율성도 높아졌다. 그렇다고 모두 옷처럼 인체 적응성이 뛰어나고, 환경에 부담이 없는 재료는 아니다. 그런 측면에서 건축물 재료로 나무에 주목해야 하는 이유를 살펴봤다. 글 이동흡 박사 한국목조건축협회 전무, heub2575@gmail.com 목재는 체온에 알맞은 온도환경을 만든다 온도는 동물이 살아가는 데 중요한 요소다. 동물은 체내에서 단백질과 화학반응으로 생명활동에 필요한 에너지를 얻는다. 단백질은 일정 온도의 범위를 벗어나면 그 활동이 중지된다. 체온을 유지하지 못하면 생명활동에 필요한 에너지를 얻을 수 없다. 우리가 옷을 입거나 집이 필요한 이유도 생명활동에 필요한 에너지를 얻기 위해서다. 만약 우리에게 옷이나 집이 없다면 다른 동물들처럼 바깥 온도변화에 따라서 땀을 흘리거나 오들오들 떠는 동작으로 체온을 유지할 수밖에 없다. 사람의 몸은 추울 때는 체내에서 열을 만들어 내고, 더울 때는 열을 방출한다. 추울 때는 피부의 혈관을 수축시켜 피의 양을 감소하도록 한다. 이로 인해 피부 온도가 내려가므로 달아나는 열을 억제할 수 있다. 몸을 떠는 이유도 잃어버린 열량을 보충하기 위해 체내에서 열을 만드는 운동이라고 해석한다. 반면에 더울 때는 피부의 혈관을 확대해 피부표면 온도를 높인다. 체내와 피부의 온도 차를 크게 해 체내의 열을 방출하기 쉽도록 한다. 이때 방열량이 부족하면 땀이 난다. 이는 증발 기화열에 의해 체내의 온도가 탈취되기 쉽도록 도와주는 역할로 해석한다. 그러므로 신체로부터 온열에너지를 유지하기 위한 첫 번째 보호막이자 수단이 피부다. 두 번째 수단은 우리가 입고 있는 옷이 된다. 그래서 옷의 재료는 가장 인체에 적응성이 좋고 친환경적인 소재로 된 것을 모든 사람이 원한다. 그런데 세 번째 보호막인 건축물은 어떤가? 이쯤에서 건축물 소재를 왜 옷처럼 인체에 좋은 것을 사용하지 않는 이유가 뭔지, 생각해볼 필요가 있다. 콘크리트, 유리, 알루미늄, 철강, 석고 등의 무기물과 석유화합물로 된 플라스틱, 섬유 등의 건축 재료도 우리 신체의 보호막 역할을 하고 있지만, 목재처럼 인체 적응성이 좋고 환경에 부담이 없는 재료는 아니다. 지나친 냉난방은 면역력을 떨어뜨린다 요즘은 건축기술이 발달해 콘크리트와 같은 무기물을 활용한 건축물에서도 기밀화, 단열화 효율을 높이고 보조 난방 기구를 활용함으로써 강제로 실온을 조절한다. 정부는 건축에너지 저감 정책의 하나로 2017년부터 패시브하우스를 적용하다고 발표했다. 패시브하우스가 되려면 실내에서 사용하는 냉난방 에너지를 90% 이상 줄여야 한다. 그럴 경우 실온이 거의 일정하므로 계절이 바뀌어도 크게 온도 차이가 나지 않는 실내가 된다. 주거환경에서 열 손실, 즉 열교를 줄이기 위해서는 기밀막을 설치하고 외단열, 내단열을 강화하기 위해 건물의 바람구멍을 꽁꽁 동여매야 한다. 이로 인해 외기 공기 온도와의 차이가 점차 벌어지고 있다. 실내온도가 20℃라도 단열과 기밀성이 떨어지면 추위를 느낀다. 목재는 콘크리트에 비해 단열성이 좋아 실내에서 기초대사 및 면역력이 높아진다. 열전도율은 물질의 온도가 높은 부분에서 온도가 낮은 부분까지 열 이동현상의 정도를 나타낸 것으로 목재는 0.14~0.18 W.m-1·k-1로 다른 건축 재료 콘크리트나 철보다 월등히 낮다. 철은 목재보다 460~590배정도 높고, 콘크리트는 5~7배가 높다. 목재와 같이 단열과 기밀성이 좋은 건축 재료를 사용하면 실내 온열에너지 손실이 조절되므로 건강 유지 관리가 용이하다. 그런데 인간의 신체는 계절에 따라 피부 등을 통해 몸을 적응시키기 위한 온열에너지 적응반응을 하고 있다. 온도 차가 없어지면 이러한 적응반응도 점차 상실하게 되므로 온도적응에 대한 면역력 저하를 우려하지 않을 수 없다. 특히 실내에서 대부분 시간을 보내는 노약자나 영·유아의 경우는 그 영향이 더 클 수밖에 없다. 사람의 몸은 자율신경의 지배를 받으므로 급격한 온도 변화가 있으면 혈류 조정이 어려워진다. 목재는 체감이 따뜻한 난복사의 재료이다 우리의 몸을 유지하는 기초 대사량은 여름에는 적고 겨울에는 많다. 이런 작용으로 우리 신체에 출입하는 열의 균형을 조절하며, 대사량은 인체의 생리활동을 통해 얻는다. 최소한 생명유지 활동에 필요한 기초 대사량은 음식물을 섭취해 얻고, 운동으로 밸런스를 유지한다. 식사나 운동 후에 몸에서 따뜻함을 느끼는 것은 이 때문이다. 겨울에는 더 많은 열량이 필요하다. 따라서 쾌적감을 느끼는 온도가 여름보다 약 3℃가 낮다. 목재는 에너지가 부딪치면서 열을 발생시키는 난복사의 성질이 있다. 이 때문에 같은 실온에서 다른 건축 재료보다 체온 유지가 잘 된다. 체온을 높일 필요가 없어지므로 에너지 소비가 억제되고, 이로 인해 쾌적감을 느낀다. 콘크리트는 냉복사가 일어난다. 냉복사란 기온이 뚝 떨어진 추운 겨울철에 벽면 등의 표면 온도도 떨어지게 되는데 이때 방 안에 있는 사람도 차가운 벽면으로부터 몸의 열을 빼앗기게 되는 현상을 말한다. 한여름에도 콘크리트 건물에 들어가면 차갑고 으스스한 것은 이 때문이다. 냉복사가 일어나면 체온을 높이기 위한 대사작용으로 에너지 소비가 증가한다. 체온을 올리고 내리는 에너지를 너무 많이 사용하면 에너지 소비가 증가하기 때문에 지속하면 불쾌감을 느끼게 된다. 단열재를 기준으로 열을 빼앗기는 실열 발생이 목재는 약 2배, 토벽은 15배, 콘크리트는 30~40배다. 목재는 다른 건축재료보다 실열발생이 적은 재료이므로 쾌적성이 높게 느낀다. 고 체온에서는 추위와 떨림이 있고, 저 체온에서는 발한 증세가 있다. 피부는 산열과 방열의 균형에 의해 신체의 체온을 조절해 준다. 목재에는 원적외선에 가까운 열이 나온다 열전도율은 하나의 물질에 대하여 온도 차가 있는 경우, 온도가 높은 부분에서 온도가 낮은 부분까지 열 이동현상의 정도를 수치로 나타낸 것이다. 목재의 열전도율은 0.14~0.18 W.m-1·k-1로 다른 건축 재료 콘크리트나 철보다 아주 낮다. 철은 목재보다 460~590배 정도 높고, 콘크리트는 5~7배가 높다. 목재와 같이 단열과 기밀성이 좋은 건축 재료를 사용하면 실내 온열환경에 에너지 손실이 조절되므로 건강에도 좋다. 목재에서 얻어지는 복사열은 햇볕의 따뜻함이나 숯불, 장작 난로에서 나오는 열과 동일한 원적외선에 가깝다. 원적외선은 우리 신체의 표면에 흡수되며 혈액을 덥혀 주고 신체 말단까지 골고루 순환하기 때문에 혈류 이행이 나쁜 노약자들의 건강에는 상당히 좋다. 목조건축에서 방사되는 복사열은 방의 공기를 따뜻하게 하는 것이 아니라, 사람의 몸과 물체 전체의 열을 따스하게 감싸기 때문에 방 온도를 올리지 않아도 불쾌감이 없다. 문의 (사)한국목조건축협회 T 02-518-0613 W www.kwca.co.kr