열전도저항(Thermal Resistance)이란?

 

오늘은 열교, 단열, 열손실 계산에 필수적으로 등장하는
열전도저항(Thermal Resistance)에 대해 정리해보겠습니다.

 

이 개념은 공조설비, 건축물 단열 설계, 배관 보온, 냉동장비 해석까지
열 흐름을 수치적으로 제어해야 할 때 반드시 알아야 하는 핵심 원리입니다.

 

 

 

 

 

 

 

열전도저항이란?

열전도저항은
재료 내부에서 열이 흐르기 어렵게 만드는 ‘열 흐름에 대한 저항’의 크기를 의미합니다.

 

전기회로에서 전류 흐름을 방해하는 것이 전기저항이라면,
열의 흐름을 방해하는 정도를 나타내는 것이 바로 열전도저항입니다.

 

 

공식은 다음과 같습니다.

R = L / k

 

여기서 각 기호가 의미하는바는 다음과 같습니다.

• R : 열전도저항 (㎡·K/W)
• L : 재료의 두께 (m)
• k : 열전도율 (W/m·K)

※ 열전도율 k가 클수록 열이 잘 통하고,
 열전도저항 R은 작아집니다.

 

 

좀 더 쉽게 이해할 수 있도록 비유해보자면

열전도저항은 마치 물이 흐르는 파이프에서 파이프 내부가 얼마나 좁은지를 나타내는 것과 같습니다.

파이프가 얇거나 내부가 막혀 있으면 물이 잘 흐르지 않듯,
재료가 두껍고 열전도율이 낮을수록 열도 잘 전달되지 않습니다.

 

즉, 두껍고 단열성이 좋은 재료일수록 열전도저항이 크다는 뜻입니다.

 

 

 

 

열전도저항의 단위와 해석

열전도저항의 단위는 ㎡·K/W입니다.
이는 “1W의 열이 흐를 때 표면 온도차가 몇 K가 생기는가”를 의미하는 단위입니다.

 

예를 들어 R = 2.5 ㎡·K/W인 재료에
1W의 열이 흐른다면 양면의 온도차는 2.5K가 생긴다는 뜻입니다.

R이 클수록 같은 열이 흐를 때 온도차도 커지고, 열 손실이 줄어듭니다.

 

 

 

 

 

다층 구조일 때의 합성법칙

열전도저항은 전기저항과 마찬가지로 직렬, 병렬 합성이 가능합니다.

 

• 직렬 합성 : R총합 = R₁ + R₂ + R₃ + ...
   → 외벽의 마감재 + 단열재 + 구조체 조합에서 주로 사용

 

• 병렬 합성 : 1/R총합 = 1/R₁ + 1/R₂ + ...
   → 열교 분석 시 단열재와 철골부 같이 병행 흐름 구조에 적용

 

 

 

 

 

열전도저항의 활용분야

 

열전도저항은 아래와 같이 공조·건축·기계설비 분야에서 활용됩니다.

• 외벽 단열 성능 평가 : 열관류율(U값)은 열전도저항의 역수
• 배관 보온 설계 : 보온재의 두께를 결정하기 위한 기초 계산
• 환기설비 열회수기 평가 : 열교환 매체의 전도저항 분석
• 창호 열손실 해석 : 복층유리와 틀 구조 각각의 R값 분석
• 지열 시스템 해석 : 지중 열저항 추정에 기반

 

 

 

 

 

마무리

정리해보자면 열전도저항은
“열이 얼마나 흐르기 어려운가”를 수치로 표현한 개념이며,
재료의 두께와 열전도율에 따라 결정됩니다.

 

열전도저항이 클수록 단열이 잘 되고,
전체 열손실을 줄이기 위한 설계 판단의 핵심 수치가 되기 때문에,
공조·건축·설비 설계에서 반드시 고려해야 할 기본 단위입니다.

 

 

 

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