기후와 건축의 원리

  같은 한옥이라도 여름에는 방 안쪽에 짙은 그늘이 생기고, 겨울에는 햇빛이 실내 깊숙이 들어오는 모습을 볼 수 있습니다. 지붕 아래로 길게 뻗은 처마는 움직이지 않는데 계절에 따라 햇빛이 들어오는 범위가 달라지는 이유는 무엇일까요? 그 차이를 만드는 핵심은 계절에 따라 달라지는 태양의 높이입니다. 한옥의 처마는 기계나 전기를 사용하지 않고 태양의 위치 변화를 이용해 실내로 들어오는 햇빛을 조절합니다. 이번 글에서는 한옥 처마가 여름과 겨울의 햇빛에 다르게 반응하는 원리를 살펴보겠습니다. 1. 여름과 겨울에는 태양의 높이가 달라집니다 태양은 계절에 따라 하늘에서 지나가는 높이가 달라집니다. 우리나라가 있는 북반구에서는 일반적으로 여름철 한낮의 태양이 높이 떠 있고, 겨울철 태양은 비교적 낮은 경로를 따라 이동합니다. 여름의 높은 태양에서 내려오는 햇빛은 지면과 비교해 가파른 각도를 이룹니다. 반면 겨울의 낮은 태양에서 들어오는 빛은 지면을 따라 완만하게 이동합니다. 처마는 이러한 햇빛의 입사각 차이를 이용하는 고정식 차양 장치입니다. 다만 태양의 정확한 높이는 계절만으로 결정되지 않습니다. 건물이 위치한 위도, 하루 중 시각, 건물이 바라보는 방향에 따라 달라집니다. 따라서 모든 한옥에서 햇빛이 완전히 똑같은 범위로 들어오는 것은 아닙니다. 2. 깊은 처마는 여름의 높은 햇빛을 막아줍니다 여름철 태양이 높이 떠 있을 때 햇빛은 지붕 위에서 아래로 가깝게 내려옵니다. 이때 벽과 창보다 바깥쪽으로 길게 뻗은 처마가 햇빛을 가로막아 창과 마루 주변에 그늘을 만듭니다. 창을 통해 들어오는 직사광선은 실내 바닥과 벽, 가구에 흡수되어 열로 바뀝니다. 햇빛을 받은 재료는 온도가 올라가고 저장한 열을 다시 주변으로 방출합니다. 따라서 햇빛이 유리창을 통과한 뒤 실내에 들어오고 나서 막는 것보다 건물 바깥에서 먼저 차단하는 편이 실내의 열 유입을 줄이는 데 유리합니다. 한옥의 처마 아래에 있는 툇마루와 대청마루가 오랫동안...

  겨울철 따뜻한 바닥에 앉아 있으면 실내 공기가 조금 서늘하더라도 몸은 포근하게 느껴집니다. 이러한 바닥난방의 시작에는 한옥의 전통 난방 방식인 온돌이 있습니다. 온돌은 불을 방 안에 직접 놓지 않고 바닥 아래로 열을 이동시켜 사람이 생활하는 공간을 따뜻하게 만들었습니다. 하지만 아궁이에서 피운 불이 어떻게 방바닥 전체를 데울 수 있었을까요? 그 과정에는 불길과 연기가 지나가는 고래, 열을 저장하는 구들장, 연기를 외부로 내보내는 굴뚝이 함께 작용합니다. 이번 글에서는 온돌이 방을 따뜻하게 만드는 원리를 열의 이동 과정에 따라 살펴보겠습니다. 1. 온돌의 열은 아궁이에서 시작됩니다 전통 온돌에서 아궁이는 장작이나 나무를 태워 열을 만드는 장소입니다. 작은 집에서는 취사에 사용하던 부엌의 불을 난방에도 이용했고, 큰 집에서는 방마다 별도의 난방용 아궁이를 설치하기도 했습니다. 불이 타면서 생긴 뜨거운 연소가스는 곧바로 방 안으로 들어오지 않습니다. 아궁이와 연결된 바닥 아래 통로를 지나 굴뚝으로 이동합니다. 따라서 온돌은 실내에서 불꽃을 직접 쬐는 난방과 달리, 바닥 구조물을 먼저 데운 후 그 열을 실내에서 이용하는 간접 난방 방식입니다. 아궁이에 가까운 바닥을 아랫목이라고 부르는데, 뜨거운 열기가 가장 먼저 도달하기 때문에 상대적으로 온도가 높았습니다. 반대로 굴뚝과 가까운 윗목은 열기가 이동하면서 온도가 낮아져 아랫목보다 서늘할 수 있었습니다. 2. 고래는 뜨거운 연기와 열이 지나가는 길입니다 고래는 방바닥 아래에 만든 긴 통로입니다. 아궁이에서 발생한 뜨거운 연기와 열기가 이 통로를 지나면서 바닥 위에 놓인 구들장에 열을 전달합니다. 고래의 길이와 모양은 집의 크기, 지역의 기후와 시공 방식에 따라 달라질 수 있습니다. 열기가 한쪽으로만 빠르게 빠져나가면 바닥 전체를 충분히 데우기 어렵습니다. 따라서 전통 구들은 열기가 여러 통로를 지나도록 고래를 배치하고, 바닥에 전달되는 열을 조절했습니다. 고래 끝...

  한옥을 둘러보다 보면 한여름에도 대청마루만큼은 비교적 시원하게 느껴지는 경우가 있습니다. 지붕은 있지만 앞뒤가 열려 있고, 마룻바닥은 지면에서 떨어져 있습니다. 에어컨도 없던 시대에 사람들은 왜 이런 공간을 집의 한가운데에 만들었을까요? 대청마루의 시원함은 어느 한 가지 장치에서 생기는 것이 아닙니다. 바람이 통과하는 공간 배치, 햇빛을 막는 처마, 지면과 떨어진 마룻바닥이 함께 작용한 결과입니다. 이번 글에서는 한옥 대청마루가 여름에 시원한 이유를 건축과 기후의 관점에서 살펴보겠습니다. 1. 대청마루는 바람이 지나가는 길입니다 대청마루는 보통 방과 방 사이에 놓이며 앞마당과 뒤뜰을 연결하는 중간 공간 역할을 합니다. 문을 열어 두면 한쪽에서 들어온 공기가 대청을 지나 반대편으로 빠져나갈 수 있습니다. 창문이 한쪽에만 있는 공간보다 서로 마주 보는 방향에 열린 부분이 있을 때 공기가 통과하기 쉽습니다. 이를 건축에서는 맞통풍 또는 교차환기라고 합니다. 바람이 대청을 지나가면 몸 주변의 따뜻하고 습한 공기가 계속 교체됩니다. 그래서 실제 기온이 크게 낮아지지 않더라도 사람이 느끼는 더위는 줄어들 수 있습니다. 중요한 것은 대청마루 자체만이 아닙니다. 마당, 대문, 뒤뜰, 창과 문이 서로 연결되면서 하나의 바람길을 형성합니다. 한옥은 기계로 바람을 만드는 대신 자연에서 불어오는 바람이 집 안을 통과하도록 공간을 배치했습니다. 2. 깊은 처마가 강한 여름 햇빛을 막아줍니다 여름철 건물이 뜨거워지는 가장 큰 원인 중 하나는 강한 햇빛입니다. 햇빛이 바닥과 벽에 직접 닿으면 재료가 열을 흡수하고, 축적된 열은 주변 공기와 사람에게 다시 전달됩니다. 한옥의 깊은 처마는 태양의 고도가 높은 여름에 대청마루와 방 안쪽으로 들어오는 직사광선을 줄여줍니다. 대청마루가 오랫동안 그늘을 유지하면 마루 표면이 햇빛에 직접 달궈지는 것을 막을 수 있습니다. 반대로 겨울에는 태양의 고도가 낮아져 햇빛이 처마 아래를 지나 실내 깊숙...