WUFI의 Total Water Content 분석

안녕하세요..

1. Total Water Content 는 함수의 양상을 보시는 것입니다.
즉, 분석하신 것에서 첫해에 비해 두번째해의 함수율이 다소 증가 했지만, 세번째 해에서는 두번째해와 거의 같습니다. 이 경우 한 두해를 더 돌려 보아야 합니다. 즉 그 양상이 지속적으로 증가추세라면 무언가 구성이 잘못된 경우라는 뜻입니다. 함수율은 대게의 경우 3년 정도 내에 수렴을 하는 양상이어야 합니다.

2. 그럴 수는 없습니다. 상대습도의 결과와 비교분석을 해야 합니다. 다만, 절대적으로 많은 함수율은 failure 입니다. 이 절대값은 매뉴얼에 나와 있습니다. 위의 사례는 절대값을 넘지는 않고 있습니다.

3. Layer 는 결국 전체 함수율 변화에 대해 어느 층에서 가장 그 영향이 큰지를 살펴보는 과정이라고 이해하시면 되실 듯 합니다.

감사합니다. 안녕하세요.. 1. Total Water Content 는 함수의 양상을 보시는 것입니다. 즉, 분석하신 것에서 첫해에 비해 두번째해의 함수율이 다소 증가 했지만, 세번째 해에서는 두번째해와 거의 같습니다. 이 경우 한 두해를 더 돌려 보아야 합니다. 즉 그 양상이 지속적으로 증가추세라면 무언가 구성이 잘못된 경우라는 뜻입니다. 함수율은 대게의 경우 3년 정도 내에 수렴을 하는 양상이어야 합니다. 2. 그럴 수는 없습니다. 상대습도의 결과와 비교분석을 해야 합니다. 다만, 절대적으로 많은 함수율은 failure 입니다. 이 절대값은 매뉴얼에 나와 있습니다. 위의 사례는 절대값을 넘지는 않고 있습니다. 3. Layer 는 결국 전체 함수율 변화에 대해 어느 층에서 가장 그 영향이 큰지를 살펴보는 과정이라고 이해하시면 되실 듯 합니다. 감사합니다.

안녕하세요.
좋은, 빠른 답변 감사드립니다. 결국,
Total Water Content를 통해서는 양상을,
Water Content in Layer를 통해서는 전체 함수율 변화에 각 층에 미치는 영향과 성능 상의 문제점을 보고,
Monitor로 지정한 위치의 온도, 상대습도 그래프를 통해 곰팡이, 결로여부를 평가한다고 이해하면 맞는 거지요?
정말 감사드립니다.

추가적으로 몇 가지만 더 질문을 드리고 싶습니다.

1. Total Water Content 분석 시의 그 절대값에 관하여 알고 싶습니다. Wufi Pro 5 매뉴얼 보고있는데 어느 파트에 그 내용이 나오는지 알려주실 수 있나요?

2. 재료의 입력속성 중 Porosity에 관한 질문입니다.
    Porosity (m3/m3) X 물의 밀도(1000kg/m3) = 최대함습량 Wmax (kg/m3)
    함습량(W) / 최대함습량 Wmax    X    100% = 함습율 (M%)
    위에 두 식이 맞는 건가요?
    그리고 Moisture Storage Function 속성을 통해 해당 함습량(W)에 대한 RH를 확인 및 설정할 수 있는거구요. 맞나요? 

3. Initial Conditions에서 Constant Across Component로 상대습도를 0.5, 0.8로 시뮬레이션 해 본 결과, Dynamic steady state에 접어들어도 Total Water Content가 소수점 넷째자리에서 차이가 발생하는 것을 확인하였습니다. 구조체마다 차이가 있겠지만, 주로 Initial Conditions의 상대습도는 무엇을 기준으로 대입하여야 하나요?

감사합니다. 안녕하세요. 좋은, 빠른 답변 감사드립니다. 결국, Total Water Content를 통해서는 양상을, Water Content in Layer를 통해서는 전체 함수율 변화에 각 층에 미치는 영향과 성능 상의 문제점을 보고, Monitor로 지정한 위치의 온도, 상대습도 그래프를 통해 곰팡이, 결로여부를 평가한다고 이해하면 맞는 거지요? 정말 감사드립니다. 추가적으로 몇 가지만 더 질문을 드리고 싶습니다. 1. Total Water Content 분석 시의 그 절대값에 관하여 알고 싶습니다. Wufi Pro 5 매뉴얼 보고있는데 어느 파트에 그 내용이 나오는지 알려주실 수 있나요? 2. 재료의 입력속성 중 Porosity에 관한 질문입니다. Porosity (m3/m3) X 물의 밀도(1000kg/m3) = 최대함습량 Wmax (kg/m3) 함습량(W) / 최대함습량 Wmax X 100% = 함습율 (M%) 위에 두 식이 맞는 건가요? 그리고 Moisture Storage Function 속성을 통해 해당 함습량(W)에 대한 RH를 확인 및 설정할 수 있는거구요. 맞나요? 3. Initial Conditions에서 Constant Across Component로 상대습도를 0.5, 0.8로 시뮬레이션 해 본 결과, Dynamic steady state에 접어들어도 Total Water Content가 소수점 넷째자리에서 차이가 발생하는 것을 확인하였습니다. 구조체마다 차이가 있겠지만, 주로 Initial Conditions의 상대습도는 무엇을 기준으로 대입하여야 하나요? 감사합니다.

네. 제가 출장이라서..이번 답변은 내일 드리도록 하겠습니다. 네. 제가 출장이라서..이번 답변은 내일 드리도록 하겠습니다.

답이 늦어 죄송합니다...

1. Total Water Content 분석 시의 그 절대값에 관하여 알고 싶습니다. Wufi Pro 5 매뉴얼 보고있는데 어느 파트에 그 내용이 나오는지 알려주실 수 있나요?
-->>> 보니.. 메뉴얼엔 없네요. ㅡㅡ;;;
우선.. 결로조건에 대하여 언급되어야 하는데요.. 흔히 알고 있는 곰팡이 발생 조건인 상대습도 80%는 온도 12.6도는 "표면"에서의 현상을 통칭하는 값입니다. 하지만 건축부재 내 대류가 발생할 수 없어 곰팡이의 포자가 유입되기 어려운 곳에서는 상대습도가 95%가 넘야 곰팡이가 발생한다는 것이 독일에서의 통념입니다. 현재 이 상대습도 95%에 대한 내용이 공식 규준(DIN)으로 정의된 것은 아니지만 표준만큼 신뢰성이 있는 WTA 기술보​​고서에서 이렇게 명시하고 있습니다. (통상 현장 및 실무의 경험에 의하여 발표되고 논의된 WTA 기술보고서가 내용/시간이 축적되어 DIN 규준으로 만들어지고 있습니다.) 목재스터드 및 목질의 재료의 경우, 순수 목재일 경우에는 20M%, 가공 목질 건축재료일 경우 18M% 입니다. 경량스틸의 경우에는 RH 80%부터 부식이 발생 한다는 연구가 있습니다. 


2. 재료의 입력속성 중 Porosity에 관한 질문입니다.
    Porosity (m3/m3) X 물의 밀도(1000kg/m3) = 최대함습량 Wmax (kg/m3)
    함습량(W) / 최대함습량 Wmax    X    100% = 함습율 (M%)
    위에 두 식이 맞는 건가요?
    그리고 Moisture Storage Function 속성을 통해 해당 함습량(W)에 대한 RH를 확인 및 설정할 수 있는거구요. 맞나요? 
-->>> 두번째 수식인 함습율 M%은 맞습니다. 하지만 최대함습량 수식은 옳지 않습니다. 최대함습량은 실험 결과값을 통해서 도출됩니다. 과거에는 습도별로 값을 도출하였지만, 근래에는 시간 및 노동력의 효율성을 위하여 상대습도 80%와 포화상태에서의 함습량을 실험을 통해 구한 후 수식에 입력하여 그 외의 상대습도에서의 값을 도출합니다. 질문자가 공극이 있는 건축재료에 대하여 첫 번째 수식을 유추한 경위는 이해가 됩니다. 하지만 건축재료의 모든 공극이 물분자가 충분히 통과할 정도로 열려있지 않을 뿐만 아니라, 건축재료 마다 vapor 및 liquid transport의 물성이 다르기 때문에 정확한 최대함습량을 구하기 위해서는 실험 결과값이 필요합니다. 그래서 프라운호퍼에서는 "정확한 물성값이 없을 경우에는 시뮬레이션 결과의 신뢰성을 위하여 임의의 물성값을 입력하지 말 것"을 추천하고 있습니다. (결국 국내에서 주로 많이 사용되고 있는 건축재료부터라고 하루 빨리 정확한 물성값을 확인하는 것이 우리나라의 중요한 할 일중 하나입니다.)

3. Initial Conditions에서 Constant Across Component로 상대습도를 0.5, 0.8로 시뮬레이션 해 본 결과, Dynamic steady state에 접어들어도 Total Water Content가 소수점 넷째자리에서 차이가 발생하는 것을 확인하였습니다. 구조체마다 차이가 있겠지만, 주로 Initial Conditions의 상대습도는 무엇을 기준으로 대입하여야 하나요?
--->>> 구조체가 습환경적으로 안정화 후 그 소수점 넷째자리 결과 차이에 대해서는 정확히 그 원인을 잘 모르겠지만, 오차 범위에 있지 않을까 생각됩니다. 아니면 시뮬레이션 기간을 더 연장하여 해보는 것도 좋은 방안이 될 것 같습니다.
일반적으로 Initial condition은 Constant Across Component - Initial RH 80%로 합니다. 물론 이 것도 시뮬레이션의 해당 지역마다 달라져야 할 것 같습니다. 독일은 연중 습하기 때문에 80%로 하는 것 같습니다. 우리는 그 보다 낮은 값도 가능해 보입니다만.. 순전히 추정일 뿐입니다. (이 주제 또한 우리나라의 기후조건 및 자재 관련법에 따라 결정되어야 하기에.. 앞으로 우리가 연구 해야할 과제 중 하나입니다.) 답이 늦어 죄송합니다... 1. Total Water Content 분석 시의 그 절대값에 관하여 알고 싶습니다. Wufi Pro 5 매뉴얼 보고있는데 어느 파트에 그 내용이 나오는지 알려주실 수 있나요? -->>> 보니.. 메뉴얼엔 없네요. ㅡㅡ;;; 우선.. 결로조건에 대하여 언급되어야 하는데요.. 흔히 알고 있는 곰팡이 발생 조건인 상대습도 80%는 온도 12.6도는 "표면"에서의 현상을 통칭하는 값입니다. 하지만 건축부재 내 대류가 발생할 수 없어 곰팡이의 포자가 유입되기 어려운 곳에서는 상대습도가 95%가 넘야 곰팡이가 발생한다는 것이 독일에서의 통념입니다. 현재 이 상대습도 95%에 대한 내용이 공식 규준(DIN)으로 정의된 것은 아니지만 표준만큼 신뢰성이 있는 WTA 기술보​​고서에서 이렇게 명시하고 있습니다. (통상 현장 및 실무의 경험에 의하여 발표되고 논의된 WTA 기술보고서가 내용/시간이 축적되어 DIN 규준으로 만들어지고 있습니다.) 목재스터드 및 목질의 재료의 경우, 순수 목재일 경우에는 20M%, 가공 목질 건축재료일 경우 18M% 입니다. 경량스틸의 경우에는 RH 80%부터 부식이 발생 한다는 연구가 있습니다. 2. 재료의 입력속성 중 Porosity에 관한 질문입니다. Porosity (m3/m3) X 물의 밀도(1000kg/m3) = 최대함습량 Wmax (kg/m3) 함습량(W) / 최대함습량 Wmax X 100% = 함습율 (M%) 위에 두 식이 맞는 건가요? 그리고 Moisture Storage Function 속성을 통해 해당 함습량(W)에 대한 RH를 확인 및 설정할 수 있는거구요. 맞나요? -->>> 두번째 수식인 함습율 M%은 맞습니다. 하지만 최대함습량 수식은 옳지 않습니다. 최대함습량은 실험 결과값을 통해서 도출됩니다. 과거에는 습도별로 값을 도출하였지만, 근래에는 시간 및 노동력의 효율성을 위하여 상대습도 80%와 포화상태에서의 함습량을 실험을 통해 구한 후 수식에 입력하여 그 외의 상대습도에서의 값을 도출합니다. 질문자가 공극이 있는 건축재료에 대하여 첫 번째 수식을 유추한 경위는 이해가 됩니다. 하지만 건축재료의 모든 공극이 물분자가 충분히 통과할 정도로 열려있지 않을 뿐만 아니라, 건축재료 마다 vapor 및 liquid transport의 물성이 다르기 때문에 정확한 최대함습량을 구하기 위해서는 실험 결과값이 필요합니다. 그래서 프라운호퍼에서는 "정확한 물성값이 없을 경우에는 시뮬레이션 결과의 신뢰성을 위하여 임의의 물성값을 입력하지 말 것"을 추천하고 있습니다. (결국 국내에서 주로 많이 사용되고 있는 건축재료부터라고 하루 빨리 정확한 물성값을 확인하는 것이 우리나라의 중요한 할 일중 하나입니다.) 3. Initial Conditions에서 Constant Across Component로 상대습도를 0.5, 0.8로 시뮬레이션 해 본 결과, Dynamic steady state에 접어들어도 Total Water Content가 소수점 넷째자리에서 차이가 발생하는 것을 확인하였습니다. 구조체마다 차이가 있겠지만, 주로 Initial Conditions의 상대습도는 무엇을 기준으로 대입하여야 하나요? --->>> 구조체가 습환경적으로 안정화 후 그 소수점 넷째자리 결과 차이에 대해서는 정확히 그 원인을 잘 모르겠지만, 오차 범위에 있지 않을까 생각됩니다. 아니면 시뮬레이션 기간을 더 연장하여 해보는 것도 좋은 방안이 될 것 같습니다. 일반적으로 Initial condition은 Constant Across Component - Initial RH 80%로 합니다. 물론 이 것도 시뮬레이션의 해당 지역마다 달라져야 할 것 같습니다. 독일은 연중 습하기 때문에 80%로 하는 것 같습니다. 우리는 그 보다 낮은 값도 가능해 보입니다만.. 순전히 추정일 뿐입니다. (이 주제 또한 우리나라의 기후조건 및 자재 관련법에 따라 결정되어야 하기에.. 앞으로 우리가 연구 해야할 과제 중 하나입니다.)

안녕하세요.
배려깊은 상세한 설명에 정말 감사드립니다.

추가적인 질문을 드리고 싶습니다.

1. 상기의 답변 1에서 통념 상 "상대습도 95% 일 때의 각 재료들의 함습량의 합"이
    Total Water Content의 절대값이 된다는 말씀이신건가요? 

2. 구조체 습기의 영향은
- 수증기 형태의 습기
- 대류를 통한 습기이동
- 외부유입(우수 등)
- 바닥으로부터의 습기
일반적으로 대류를 통한 습기이동이 수증기 형태의 습기이동보다 수십에서 수백배인 것으로 알고 있습니다. 구조체와 기후조건마다 다르겠지만, 우리나라 기후를 기준으로 하였을 때,
선생님의 경험칙 상, 년중 '대류를 통한 습기이동'과 '외부유입'의 비중을 비교하면 무엇이 더 우세한가요?
그리고 WUFI Pro에서는 대류를 통한 습기이동은 고려하고 있지 않는게 맞나요?

3.  Water Content in Layer 그래프를 통해 개별층들의 함습량을 분석할 때, 가르쳐주신대로 목질재료의 경우 함습율 20M%일 경우 부식이 발생하는데 매뉴얼에서는 for a longer period of time 동안 이 값을 넘으면 부식이 발생한다고 표현되어 있는데, 그 기간이 어느 정도인가요?

4. Water Content in Layer 그래프를 통해 개별층들의 함습량을 분석할 때, 단열재는 함습량이 증가되면 단열 성능이 감소되는데, 그 단열 성능이 감소되는 정도는 Wufi의 Material Data의 Thermal Conductivity(Moisture-dependent)로 확인하며 그래프의 함습량과 비교하면 되는건가요?

5. Water Content in Layer 그래프를 통해 개별층들의 함습량을 분석할 때, 매뉴얼 상에서 "외부재료는 함습량이 너무 높으면 결빙에 의한 영향을 받기 쉽다." 그 '너무 높으면'의 기준이 어느 정도인가요? W80을 말하는 건가요?

6. 만약, WUFI에서 모세관 현상을 제외하고 수증기 형태의 습기 이동만을 고려하여 1년간 분석된 결과를 도출한다고 할 때 어떠한 사항들을 고려해야 하나요? 그것이 이 프로그램에서 구현 가능한가요?
현재는 Numerics 창에서 Capillary Conduction, Latent Heat에 관한 사항 4가지를 제외시켰고, 재료의 Liquid Transport Coefficient의 DWS, DWW 값을 '0'으로 설정하였습니다. 추가적으로 더 고려해야할 사항이 있나요?  (이유는 ISO13788에 따른 정상상태 분석결과와 비교를 해보려는 의도입니다.)

답변하실수록 질문이 많아져서 송구스럽습니다. 안녕하세요. 배려깊은 상세한 설명에 정말 감사드립니다. 추가적인 질문을 드리고 싶습니다. 1. 상기의 답변 1에서 통념 상 "상대습도 95% 일 때의 각 재료들의 함습량의 합"이 Total Water Content의 절대값이 된다는 말씀이신건가요? 2. 구조체 습기의 영향은 - 수증기 형태의 습기 - 대류를 통한 습기이동 - 외부유입(우수 등) - 바닥으로부터의 습기 일반적으로 대류를 통한 습기이동이 수증기 형태의 습기이동보다 수십에서 수백배인 것으로 알고 있습니다. 구조체와 기후조건마다 다르겠지만, 우리나라 기후를 기준으로 하였을 때, 선생님의 경험칙 상, 년중 '대류를 통한 습기이동'과 '외부유입'의 비중을 비교하면 무엇이 더 우세한가요? 그리고 WUFI Pro에서는 대류를 통한 습기이동은 고려하고 있지 않는게 맞나요? 3. Water Content in Layer 그래프를 통해 개별층들의 함습량을 분석할 때, 가르쳐주신대로 목질재료의 경우 함습율 20M%일 경우 부식이 발생하는데 매뉴얼에서는 for a longer period of time 동안 이 값을 넘으면 부식이 발생한다고 표현되어 있는데, 그 기간이 어느 정도인가요? 4. Water Content in Layer 그래프를 통해 개별층들의 함습량을 분석할 때, 단열재는 함습량이 증가되면 단열 성능이 감소되는데, 그 단열 성능이 감소되는 정도는 Wufi의 Material Data의 Thermal Conductivity(Moisture-dependent)로 확인하며 그래프의 함습량과 비교하면 되는건가요? 5. Water Content in Layer 그래프를 통해 개별층들의 함습량을 분석할 때, 매뉴얼 상에서 "외부재료는 함습량이 너무 높으면 결빙에 의한 영향을 받기 쉽다." 그 '너무 높으면'의 기준이 어느 정도인가요? W80을 말하는 건가요? 6. 만약, WUFI에서 모세관 현상을 제외하고 수증기 형태의 습기 이동만을 고려하여 1년간 분석된 결과를 도출한다고 할 때 어떠한 사항들을 고려해야 하나요? 그것이 이 프로그램에서 구현 가능한가요? 현재는 Numerics 창에서 Capillary Conduction, Latent Heat에 관한 사항 4가지를 제외시켰고, 재료의 Liquid Transport Coefficient의 DWS, DWW 값을 '0'으로 설정하였습니다. 추가적으로 더 고려해야할 사항이 있나요? (이유는 ISO13788에 따른 정상상태 분석결과와 비교를 해보려는 의도입니다.) 답변하실수록 질문이 많아져서 송구스럽습니다.

양이 많아.. 내일까지 답변드리겠습니다. 양이 많아.. 내일까지 답변드리겠습니다.

1. 여기서 말씀드린 95%는 특정 건축재료에서의 상대습도를 의미합니다. 별개로 각 재료의 함습량의 합이 Total Water Content 입니다.

2. 우선 "대류에 의한 습기이동" vs "빗물유입"의 비교는 연구해보지 않아 정확이 답변드리기 어려울 것 같습니다. 하지만 대류에 의한 습기이동은 건축물의 기밀성과 관련된 것이고, 빗물 유입은 건물외피의 디테일 및 마감 재료와 관련 시킬 수 있습니다.
습열환경적으로 건축부재를 항상 건조하게 유지시켜야 하는 것이 원칙이기 때문에 각각 어떠한 디자인을 활용하여 하자를 옳게 방지할 것인가가 포인트인 것 같습니다.
다음으로 WUFI Pro에서 대류는. . . 앞에서 말씀드린 바와 같이 대류에 의한 습기이동은 기밀성과 관련된 문제이고, 즉 얼마만큼의 침기가 발생하는가의 문제입니다. 그러므로 대류에 의한  습기이동을 고려하기 위해서는 Assembly/Monitor Positions 항목의 우측에 있는 Sources, Sinks를 사용해야 합니다. 이 버튼을 클릭하시고, New Moisture Source → Air Infiltration model을 사용하시면 됩니다.

3. 이 조건을 보다 자세히 보면 2가지의 경우가 있습니다. 첫째, 영구적으로 20M%를 넘지 말 것. 둘째, 1년 동안 22M%를 넘지 말 것. 즉, 20M%를 절대 넘지 말거나, 22M%를 넘어도 1년 안에 목질재료가 건조되어 이 함습율 이하가 되도록 해야 합니다.

4. 넵

5. 그 동안의 연구결과에 따르면 겨울철 외부 마감재료의 상대습도가 95%를 넘지 않을 것을 권고하고 있습니다. 단, 결빙에 의한 외부 마감재료의 탈락 여부는 그 재료의 물리적 물성과도 긴밀하므로 위 조건이 절대적이라고 볼 수 없을 것 같습니다.

6. ISO 13788와 비교하실 경우, 말씀하신 조건에 "For Thermal Conductivity" 항목 중 "Use constant Design Value"을 하시길 바랍니다. 참고적으로 "Hygrothermal Special Options"에서 "Excluding Capillary Conduction"을 선택하셨다면, 재료의 Liquid Transport Coefficient는 임의로 바꾸실 필요가 없습니다. 1. 여기서 말씀드린 95%는 특정 건축재료에서의 상대습도를 의미합니다. 별개로 각 재료의 함습량의 합이 Total Water Content 입니다. 2. 우선 "대류에 의한 습기이동" vs "빗물유입"의 비교는 연구해보지 않아 정확이 답변드리기 어려울 것 같습니다. 하지만 대류에 의한 습기이동은 건축물의 기밀성과 관련된 것이고, 빗물 유입은 건물외피의 디테일 및 마감 재료와 관련 시킬 수 있습니다. 습열환경적으로 건축부재를 항상 건조하게 유지시켜야 하는 것이 원칙이기 때문에 각각 어떠한 디자인을 활용하여 하자를 옳게 방지할 것인가가 포인트인 것 같습니다. 다음으로 WUFI Pro에서 대류는. . . 앞에서 말씀드린 바와 같이 대류에 의한 습기이동은 기밀성과 관련된 문제이고, 즉 얼마만큼의 침기가 발생하는가의 문제입니다. 그러므로 대류에 의한 습기이동을 고려하기 위해서는 Assembly/Monitor Positions 항목의 우측에 있는 Sources, Sinks를 사용해야 합니다. 이 버튼을 클릭하시고, New Moisture Source → Air Infiltration model을 사용하시면 됩니다. 3. 이 조건을 보다 자세히 보면 2가지의 경우가 있습니다. 첫째, 영구적으로 20M%를 넘지 말 것. 둘째, 1년 동안 22M%를 넘지 말 것. 즉, 20M%를 절대 넘지 말거나, 22M%를 넘어도 1년 안에 목질재료가 건조되어 이 함습율 이하가 되도록 해야 합니다. 4. 넵 5. 그 동안의 연구결과에 따르면 겨울철 외부 마감재료의 상대습도가 95%를 넘지 않을 것을 권고하고 있습니다. 단, 결빙에 의한 외부 마감재료의 탈락 여부는 그 재료의 물리적 물성과도 긴밀하므로 위 조건이 절대적이라고 볼 수 없을 것 같습니다. 6. ISO 13788와 비교하실 경우, 말씀하신 조건에 "For Thermal Conductivity" 항목 중 "Use constant Design Value"을 하시길 바랍니다. 참고적으로 "Hygrothermal Special Options"에서 "Excluding Capillary Conduction"을 선택하셨다면, 재료의 Liquid Transport Coefficient는 임의로 바꾸실 필요가 없습니다.