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커튼월 단열재 마감파손에 따른 내부결로방지에 관한 연구
작성자 :	작성일 : 2006-10-16 조회수 : 14

커튼월 단열재 마감파손에 따른 내부결로방지에 관한 연구 (마감재를 중심으로) 송승영 / 강가영 / 여명석 / 김광석 머릿글 고층건물에서 적용되고 있는 일반 커튼월 시스템은 창호부와 벽체부로 이루어지며 벽체부 재료 구성은 주로 트랜섬, 멀리언 등과 가로·세로 부재로 이루어진 금속 프레임을 내측으로부터 외측으로 해서 내부 마감재, 단열재, 단열재 설치용 철판, 금속재나 석재 혹은 유리 등의 외장 패널로 구성된다. 벽체주는 주로 상하층 창호부 사이 구간인 스펜드럴 구간이 되며 벽체부의 내측에는 팬코일 유닛 등의 설비 시스템이 설치되는 경우가 많으므로 단열재만으로 내부마감이 되는 경우가 많다. 이 경우 단열재 실내측은 방습 및 반사형 단열 등을 위해 일면은박등의 박막으로 마감하는 경우가 대부분이다. 따라서 이상에서와 같은 커튼월 시스템 벽체부의 내부결로 방지를 위해서는 단열재 실내측 마감재의 밀실시공이 중요하다 할 것이다. 그러나 대부분의 경우 일면은박과 같은 단열재 실내측 마감재는 시공시 충격 등으로 인해 파손되는 경우가 많다. 그리고 이에 대한 보완으로 파손 부위를 은박 테이프 등을 이용해 보완하는 경우도 있으나 접착력이 우수하지 않기 때문에 다시 떨어지는 경우도 많다. 또한 단열재와 실내측 마감재를 일체화 해 공장 생산한 제품을 시공하지 않고 현장에서 별도로 마감재로 감싸 시공하는 경우 단열재와 밀착되지 못해 마감재 파손에 더 취약해지며 아예 마감재를 누락 시키는 경우도 있다. 이에 본 연구는 현장 방문 등을 통해 커튼월 시스템 벽체부의 단열재 실내측 마감 현황을 파악하고 2차원 비정상상태 전열 및 투습 해석을 통해 단열재 실내측 마감재파손 여부에 따른 결로 방지 성능을 평가 한 후, 내부 결로 방지에 효과적인 단열재 실내측 마감재를 제안 함으로써 커튼월 시스템 벽체부의 내부결로 방지에 기여하고자 한다. 커튼월 벽체부의 단열재 마감 현황 그림 1은 커튼월 시스템 벽체부의 당면 및 시공 사례를 나타낸 것이다. 도면 및 현장 조사 결과 대부분 단열재 실내측 마감재로는 일면은박이 쓰이고 있으며 그림 1의 b)에서와 같이 시공시 부주의 등으로 인해 파손사례가 매우 많음을 알 수 있다. 그림 1의 c)는 단열재를 설치하기 위한 철판 시공 사례를 나타낸 것으로 트랜섬, 멀리언, 등의 가로, 세로 부재로 이루어진 금속 프레임의 비어있는 사각형 공간상에 단열재를 감싸듯이 네 귀를 접어 설치하고 이 안에 단열재를 끼워 넣는 식으로 시공하게 된다. 이 철판은 외장패널이 유리와 같이 투명한 재질인 경우 실내측을 차폐하는 백 패널로도 가능하게 된다. 이와같은 상황에서 단열재 실내측 마감재가 파손 된 경우 상대적으로 다습한 실내측 수증기는 파손 부위를 통해 단열재 내부로 투습하게 되고, 투습된 수증기는 단열재 실외측의 투습 저항이 매우 큰 철판으로 인해 더 이상 외부로 배출되지 못하고 정체 됨으로써 그림 2에서와 같은 내부 결로를 유발 할 가능성이 매우 커지게 된다. 평가대상 건물 및 부위 본 연구에서는 동계 실내 습도조건이 높아 결로 발생이 비교적 큰 건물 유형으로 병원과 교육/연구 시설을 설정하고 범용의 커튼월 공법이 적용된 건물로서 S병원과 S법학관을 선정하였다. 평가대상 부위는 해당 건물의 기준층 벽체부위로 하였다. 두 건물 모두 단열재 실내측 마감재로는 일면은박, 단열재는 T50암면이 적용 되었고, 단열재 외측에 T0.8(S 병원) 및 T1.2(S 법학관)철판이 설치 되었다. 외장패널은 S 병원의 경우 T15 알루미늄 하니콤 패널과 S법학관의 경우 T24 칼라 복층 유리가 적용 됐다. 결로방지 성능 평가 결과 1) S 병원 기존 설계안 대비 단열재 실내측 마감재 파손안에 대해 결로 발생 여부를 평가한 결과 표면결로 발생은 없으나 내부 결로 발생이 심각한 것으로 나타났다. 시뮬레이션 대상 기간 동안 구조체 전체의 온도 분포와 실내측 표면에서의 온도 및 상대 습도 분포는 기존 설계안과 유사한 것으로 나타났다. 그러나 T50암면 내부에서 T0.8 철판에 가까운 지점의 경우 시뮬레이션 대상 기간의 97.3%에 해당하는 시간동안 상대습도가 100%를 상회하여 대부분의 시간동안 결로가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 T50 암면 내 실내외간 온도 구배가 커 T0.8철판측으로 갈수록 온도가 급격히 낮아지고 방습층 역할을 하던 실내측 마감재인 일면은박의 파손으로 인해 실내로부터 투습된 다량의 수증기가 투습저항이 매우 큰 T0.8 철판으로 인해 실외측으로 투습하지 못하고 단열재 내부에 정체하기 때문인 것으로 판단된다. 따라서 실내측 마감재 파손시 단열재 내부에서의 결로 문제가 매우 심각하므로 이에대한 대책 마련이 중요하다 하겠다. 2) S 법학관 기존 설계안 대비 단열재 실내측 마감재 파손안에 대해 결로 발생 여부를 평가한 결과 표면 결로 발생은 없으나 내부 결로 발생이 심각한 것으로 나타났다. 시뮬레이션 대상 기간 동안 구조체 전체의 온도 분포와 실내측 표면에서의 온도 및 상대습도 분포는 기존 설계안과 유사한 것으로 나타났다. 그러나 T50 암면 내부에서 T1.2 철판에 가까운 지점의 경우 시뮬레이션 대상 기간의 88.6%에 해당하는 시간동안 상대습도가 100%를 상회하여 대부분의 시간동안 결로가 발생하는 것으로 나타났다. 이는 S 병원의 케이스 2에서와 같이 실내로부터 투습된 다량의 수증기가 투습저항이 매우 큰 T1.2 철판으로 인해 실외측으로 투습하지 못하고 단열재 내부에 정체하기 때문인 것으로 나타난다. 단열재 실내측 마감방안 기존 설계안과 기존 설계안 대비 단열재 실내측 마감재 파손안의 결로방지성능 평가 결과 단열재 실내측 마감재의 파손 여부가 내부결로 발생에 미치는 영향이 매우 큼을 알 수 있었다. 본 연구에서는 적용 가능한 여러 단열재 실내측 마감재별 특성을 비교 평가 함으로써 결로방지 측면에서 효과적인 단열재 실내측 마감재를 제안 하고자 하였다. 일면은박 크레프트 얀(Yarn)과 일면은박 PVC얀의 경우 모두 투습저항과 표면 반사율이 우수하며 섬유보강으로 인장강도가 향상되어 기존의 일면은박 크래프트를 대체하기에 적절할 것으로 판단된다. 이 중에서 일면은박 크래프트 얀의 경우 시공 후 기간이 경과함에 따라 일면은박과 크리프트 종이가 박리 될가능성이 있어 부착력이 떨어 질 수도 있으나 일면은박 PVC의 경우 PVC를 열로 녹여 접착하는 방식이어서 단열재와 일면은박 얀이 직접 접착 되므로 부착력이 우수하고 박리 가능성이 적으며 비용 상승 또한 크지 않아 결로 방지를 위한 커튼월 시스템 벽체부 단열재의 실내측 마감재로 적합할 것으로 판단된다. 맺음글 커튼월 시스템 벽체부의 도면 및 현장조사 결과 대부분의 단열재 실내측 마감재로는 방습 및 반사형 단열기등을 위해 일면은박이 쓰이고 있으며 재료 자체가 파손에 매우 취약하고 시공시 부주의 등으로 인해 파손되는 사례가 매우 많은 것으로 나타났다. 본 연구에서는 기존의 공, 구법에 미치는 영향없이 가장 손 쉽게 적용 가능한 내부결로 방지 방안을 도출 하고자 했다. 이 외에도 단열재 실외측 철판 대신 투습 저항이 크지 않은 천공 철판을 설치하는 것도 한 방안이 될 수 있을 것이다. 이 방법을 사용하면 단열 실내측 마감재에서의 투습방지성능이 간혹 미비한 경우라도 단열재의 실외측 까지 수증기를 투습 시킬 수 있고 투습된 수증기는 외장 패널을 오픈 조인트로 시공 하거나 혹은 통기성 커튼월에서와 같이 중공층 상부에 통기구를 만들어 배출 할 수 있다. 그러나 이러한 방법들은 고층건물에서 외벽의 기밀성능과 중공층 내 공기 유동으로 인한 에너지 성능 등에 영향을 미칠 수 있으므로 여러 측면에서 추가적인 연구 검토가 필요할 것으로 판단된다.