창문을 하나만 열면 왜 공기가 안 바뀔까?

답답할 때 창문을 열면 방 공기가 바뀐다고 생각하기 쉽습니다. 창을 하나 더 열면 두 배로 잘 바뀔 것 같고요. 그런데 이 모델에서는 같은 크기의 창 두 개라도, 같은 벽에 나란히 열면 공기가 창가에서만 맴돌고 방 대부분은 그대로 남습니다. 마주 보는 벽에 하나씩 열면 바람이 방을 가로질러 지나가고요. 무엇이 이 차이를 만들까요? 위에서 내려다본 방 한 칸으로 돌려 봅니다.

모델은 이렇게 움직입니다

직접 돌려보기

1개면 왼쪽 벽 가운데 창 하나만 열려 아래 배치는 상관없어요
넓힐수록 한 번에 더 많은 공기가 드나들어요
세게 불수록 창끼리 압력 차가 커져요
창이 3개면 세 번째는 같은 벽: 왼쪽 가운데, 마주 보는 벽: 오른쪽 위, 옆 벽: 아래쪽
창이 있는 벽이 바람을 얼마나 마주 보는지가 바뀌어요
방문을 닫으면 두 창 사이 길이 끊겨요
흐름이 지나가는 길에서 먼 자리일수록 사람 둘레가 탁해요

① 위에서 내려다본 방: 공기는 어디로 흐를까

방 바닥의 색이 공기 상태입니다(밝은 하늘색 = 맑음, 갈색 = 탁함). 파란 점과 꼬리는 방 안 공기가 흐르는 방향과 빠르기입니다. 바깥의 옅은 줄무늬는 바람 방향을 보여 주는 그림일 뿐 바깥 흐름을 계산한 것은 아닙니다. 창 이름표는 그 창으로 공기가 들어오는지 나가는지 알려 줍니다.

맑은 공기 (0)탁한 공기 (100)공기 흐름 (꼬리 = 흐르는 방향)숨 쉬는 사람

② 3D로 보기: 탁한 공기는 어디에 고여 있을까 3D

①과 같은 방을 벽이 선 입체로 세우고, 바닥의 공기가 탁할수록 높이 솟게 했습니다. 재생·일시정지·처음부터를 하면 여기서도 똑같이 움직입니다. 바람이 지나가는 길은 낮게 꺼지고, 흐름이 닿지 않는 구석은 언덕처럼 남아 있는 모습이 한눈에 보입니다. 벽은 반투명하고, 창 자리는 벽이 뚫려 있습니다.

높이·갈색 = 탁함 (높을수록 탁함)낮고 밝음 = 맑음공기 흐름

①과 같은 방을 입체로 본 것입니다(새로 계산하지 않음). 높이는 실제 공기의 높이가 아니라 탁한 정도를 나타낸 것입니다. 드래그로 회전 · 휠이나 두 손가락으로 확대 · 휴대폰에서 세로로 쓸면 페이지가 내려갑니다

③ 방 공기는 얼마나 빨리 맑아질까

재생이 지난 시점까지만 그립니다. 갈색 선은 방 전체의 평균 탁함, 파란 선은 숨 쉬는 사람 둘레(5×5칸)의 공기입니다. 점선(50)까지 내려오는 데 걸린 시간이 "절반으로 맑아지는 시간"입니다. 사람 둘레는 숨 때문에 100을 넘을 수 있습니다.

④ 배치별 비교 (집계: 같은 바람에서 끝까지 돌린 4판)

지금의 바람 세기·방향·틈 크기·사람 자리에서 창 배치만 바꿔 각각 끝(시간 60)까지 따로 돌린 결과입니다. 재생과 상관없이 미리 계산한 집계입니다. 왼쪽은 절반으로 맑아지는 데 걸린 시간(짧을수록 빠름), 오른쪽은 끝에 아직 절반 넘게 탁한 바닥의 비율(작을수록 구석구석 바뀜)입니다.

계산 중…

⑤ 바람 세기별 비교 (집계)

지금 설정에서 바람 세기만 1~5로 바꿔 배치마다 끝까지 돌린 집계입니다. 위쪽 회색 띠의 빈 동그라미는 시간 60 안에 절반으로 맑아지지 못한 경우입니다.

계산 중…

⑥ 바람 방향별 비교 (집계)

지금 설정에서 바람이 오는 방향만 바꿔 배치마다 끝에 아직 탁한 곳의 비율을 비교한 집계입니다. 마주 보는 벽도 바람이 두 창의 벽과 나란히 불면(옆) 두 창의 압력이 같아져 흐름이 끊깁니다.

계산 중…

이 결과가 말하는 것, 말하지 않는 것

말하는 것:

상세 설명

말하는 것: 정면 바람·보통 세기·틈 6칸에서 끝(시간 60)까지 돌렸을 때(검증 스크립트), 마주 보는 벽에 창 2개를 열면 방 평균 탁함이 절반이 되기까지 30이 걸렸고 끝에 아직 절반 넘게 탁한 바닥은 6%였습니다. 옆 벽(왼쪽+위쪽)은 53과 43%였습니다. 반면 같은 벽에 나란히 2개(72%)나 창 1개(82%)는 시간 60 안에 절반이 되지 않았고, 끝 평균은 75와 83이었습니다. 두 창의 압력이 같아 방을 가로지르는 흐름이 0이고, 창가 섞임만으로 창 근처만 바뀌었기 때문입니다. 바람 세기를 1~5로 바꾸면 마주 보는 벽은 아주 약한 바람(1)에서 60 안에 절반이 안 됐고(66%), 2에서 45, 4에서 22, 5에서 18이었습니다. 바람이 비스듬하면 마주 보는 벽 40(29%), 옆(위쪽)에서 불면 마주 보는 벽도 흐름이 0이 되어 절반이 안 됐습니다(64%). 마주 보는 벽 사이에 방을 나누는 벽을 두면 방문을 열었을 때 39(23%), 닫으면 흐름이 0(60%)이었습니다. 사람을 구석에 두면 방 평균은 거의 같아도(30) 사람 둘레 공기는 끝에 81로, 가운데(14)보다 훨씬 탁했습니다. 틈을 2칸으로 좁히면 45(35%), 12칸으로 넓히면 22(0%)였습니다.

말하지 않는 것:

상세 설명

말하지 않는 것: 이 모델은 위에서 내려다본 2D 단순 모델입니다. 높이 방향의 흐름, 실내외 온도 차로 더운 공기가 위로 빠지는 흐름(굴뚝 효과), 가구와 사람의 움직임, 난류, 문틈·환기구, 실제 건물 규정과 건강 기준은 모두 빠져 있습니다. 벽마다 바람에 밀리는 정도는 이 프로젝트가 정한 단순한 규칙이라, 실제 집에서는 옆 벽이나 등진 벽이 더 세게 빨리는 등 결과가 달라질 수 있습니다(특히 "옆 벽" 결과는 이 규칙에 크게 좌우됩니다). 창 하나·같은 벽 창에서 흐름이 0인 것도 이 단순화 때문이며, 실제로는 바람의 흔들림과 온도 차로 어느 정도 환기가 됩니다. 시간과 탁함은 실제 분·ppm이 아닌 이 모델의 단위입니다. 어떤 배치가 법적·의학적으로 충분하다고 말하거나 처방하지 않습니다.

이론적 근거와 구현 메모