【목재와 주거환경】 ⑦ 체온에 필요한 온열 에너지를 제공하는 세 번째 보호막

신체의 온열 에너지를 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

실내 온도가 20℃라도 단열과 기밀성이 떨어지면 추위를 느낀다. 목재는 콘크리트에 비해 단열성이 좋아 실내에서 기초대사 및 면역력이 높아진다.

목재는 체온에 알맞은 온도 환경을 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 온도 변화에 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 피부 표면 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 온열 에너지를 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.

열전도율은 물질의 온도가 높은 부분에서 온도가 낮은 부분까지 열 이동 현상의 정도를 나타낸 것으로 목재는 0.14~0.18 W.m-1·k-1로 다른 건축 재료 콘크리트나 철보다 월등히 낮다. 철은 목재보다 460~590배 정도 높고, 콘크리트는 5~7배가 높다. 목재와 같이 단열과 기밀성이 좋은 건축 재료를 사용하면 실내 온열 에너지 손실이 조절되므로 건강 유지 관리가 용이하다.

지나친 냉난방은 면역력을 떨어뜨린다
요즘은 건축기술이 발달해 콘크리트와 같은 무기물을 활용한 건축물에서도 기밀화, 단열화 효율을 높이고 보조 난방 기구를 활용함으로써 강제로 실온을 조절한다. 정부는 건축 에너지 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.

그런데 인간의 신체는 계절에 따라 피부 등을 통해 몸을 적응시키기 위한 온열 에너지 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.

단열재를 기준으로 열을 빼앗기는 실열 발생이 목재는 약 2배, 토벽은 15배, 콘크리트는 30~40배다. 목재는 다른 건축재료보다 실열 발생이 적은 재료이므로 쾌적성이 높게 느낀다.

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 으스스 한 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.

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 이동 현상의 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 온열 환경에 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.