같은 양의 햇빛을 받아도 건물 외벽의 표면 거칠기에 따라 먼지가 쌓이는 위치가 달라지는 이유는 무엇일까요?

Question

표면의 미세한 굴곡과 바람의 흐름이 오염물질의 부착에 미치는 관계를 밝히면 외벽 관리와 재료 선택에 활용할 수 있습니다.

성실한 답변 부탁드립니다.

Answer 1

안녕하세요. 이수민 전문가입니다.

먼지가 벽에 앉는 건 공기 흐름이 표면 근처에서 느려지는 구간이 생기기 때문이에요. 매끈한 벽에서는 바람이 표면을 따라 미끄러지듯 지나가 먼지를 계속 쓸어가지만, 표면에 굴곡이 있으면 그 골짜기 안쪽에 바람이 못 미치는 정체 구역이 만들어져요. 거기 들어온 먼지는 빠져나갈 힘을 못 받고 그대로 가라앉아요. 요철 뒤편에 생기는 작은 소용돌이가 입자를 안쪽으로 밀어 넣기도 하고요.

크기도 영향을 줘요. 표면 굴곡의 깊이가 먼지 입자 크기와 비슷하면 입자가 쏙 들어가 걸리고, 한번 자리 잡으면 분자 사이의 인력까지 더해져 바람으로는 안 떨어져요. 여기에 빗물이 섞이면 자국이 고정돼요. 창틀이나 돌출부 아래로 흘러내린 물이 먼지를 실어 나르다 마르면서 줄무늬 오염을 남기는데, 오래된 건물 외벽에 보이는 검은 줄이 그거예요.

그래서 재료와 설계에 활용할 여지가 커요. 표면을 매끄럽게 마감하고 물이 넓게 퍼져 흘러내리도록 친수 코팅을 하면 오염이 빗물에 씻겨 나가요. 반대로 발수 코팅으로 물방울이 굴러떨어지게 하는 방식도 쓰이고요. 창문 아래에 물끊기 홈을 두어 흘러내리는 물길을 끊는 것도 줄무늬 오염을 막는 기본 설계예요 :)

Answer 2

안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.

건물 표면이 거칠수록 미세한 굴곡 사이로 마찰력이 증가하고 공기의 흐름이 느려지는 경계층이 형성되어 공기 중의 먼지 입자가 쉽게 정체되고 들어앉게 됩니다 바람이 거친 표면에 부딪힐 때 형성되는 미세한 와류 현상은 먼지 입자를 표면 굴곡의 오목한 골짜기 부위로 계속해서 끌어당겨 축적을 가속화합니다 반대로 잔잔하고 매끄러운 표면은 바람이 층류 형태로 매끄럽게 지나가 오염물질이 들러붙을 기회를 줄이고 빗물 세척 효과를 극대화 합니다 이러 여러 가지 이유로 인해 건물 외벽의 거칠기에 따라 먼지가 쌓이는 위치가 달라지게 되는 겁니다

Answer 3

안녕하세요. 김찬우 전문가입니다.

같은 양의 햇빛을 받아도 표면의 거칠기에 따라 먼지가 쌓이는 위치가 달라질 수 있습니다.

그 이유는 표면의 미세한 굴곡이 외벽 표면에 흐르는 바람의 형태를 변화시키고 이 때문에 먼지 입자가 안착할 수 있는 세부적인 환경이 만들어 지기때문입니다.

바람이 건물 외벽을 타고 흐를 때 외벽과 직접 맞닿는 공기층을 경계층이라 합니다.

매끄러운 표면은 공기저항없이 공기가 잘 흘러가 경계층이 얇아 먼지가 거의 쌓이지 않습니다. 반면 거친 표면은 미세 굴곡들이 바람과 부딪히면서 저항을 일으키게 되는데 이로 인해 외벽 앞에 풍속이 줄어드는 데드존이라는 것이 형성 됩니다. 이곳에 공기의 힘이 약해지면 바람에 날리던 먼지 입자가 중력이나 정전기적 인력에 의해 표면으로 떨어져 쌓이게 되는 것 입니다.

그럼 답변 읽어주셔서 감사드립니다:)