열전도 계산기란?
이 계산기는 벽, 창문, 단열판처럼 평평한 재료를 통과하는 전도(conduction) 방식의 열전달 속도를 구해 줍니다. 정상상태(steady-state)에서 한 방향으로 흐르는 1차원 열전도를 다루는 푸리에 법칙을 적용하죠. 결과는 와트(W, 즉 초당 줄) 단위의 열류량으로, 따뜻한 쪽에서 차가운 쪽으로 열에너지가 얼마나 빠르게 이동하는지를 알려 줍니다.
사용 방법
다음 네 가지 값을 입력하세요. 재료의 열전도율 \(k\)(W/m·K), 단면적 \(A\)(m²), 재료 양쪽의 온도차 \(\Delta T\)(K 또는 °C — 어느 쪽이든 차이값은 같습니다), 그리고 두께 \(L\)(m)입니다. 계산기는 전도 열류량과 함께 열저항 \(R\) 값을 함께 보여 줍니다.
공식 설명
푸리에 법칙은 다음과 같이 표현됩니다.
$$Q = \frac{\text{Conductivity }k \cdot \text{Area }A \cdot \Delta T}{\text{Thickness }L}$$재료가 더 잘 전도할수록(\(k\)가 클수록), 면적이 넓을수록, 온도 차이가 클수록 열류량이 커집니다. 반대로 재료가 두꺼울수록(\(L\)이 클수록) 열의 이동은 느려지죠. 이와 관련된 열저항은 다음과 같으며,
$$R = \frac{\text{Thickness }L}{\text{Conductivity }k \cdot \text{Area }A}$$\(R\) 값이 클수록 단열 성능이 좋다는 뜻입니다.
계산 예시
\(k = 0.04\) W/m·K, 두께 0.1 m인 단열재로 된 10 m² 벽에 20 °C의 온도차가 있다고 가정해 봅시다.
$$Q = \frac{0.04 \times 10 \times 20}{0.1} = 80\ \text{W}$$가 됩니다. 열저항은 다음과 같습니다.
$$R = \frac{0.1}{0.04 \times 10} = 0.25\ \text{K/W}$$자주 묻는 질문
ΔT에는 °C와 K 중 무엇을 써야 하나요? 둘 다 괜찮습니다. 온도 차이 1 °C는 1 K와 같으므로 숫자 값이 동일합니다.
열전도율 k란 무엇인가요? 재료 고유의 성질입니다. 구리 ≈ 400, 유리 ≈ 1, 목재 ≈ 0.15, 유리섬유 단열재 ≈ 0.04 W/m·K 정도입니다.
대류나 복사도 반영되나요? 아니요. 이 계산기는 정상상태에서 고체 판을 통과하는 순수 전도만 모델링하며, 공기막이나 복사 효과는 고려하지 않습니다.
