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기사입력 : 2012.12.26 17:31
단열재를 크게 유리질, 광물질, 금속질, 탄소질 등 무기질계와 발포 폴리스티렌(비드법-EPS, 압출법-XPS), 발포 폴리에터 등 유기질계 단열재로 구분한다. 이들 단열재는 여러 가지 특성 중 기본적으로 ▲단열성(Thermal Comfort) ▲안전성(Fire Safety), ▲흡음성(Acoustic Comfort)을 갖춰야 한다. 단열재 하면 대개 열적 안정성, 즉 열전도 저항성(R-value)만 얘기하다 보니 안전성과 흡음성을 간과한 채 단열재를 선택하는 경향이 있다. 박종근 한국하니소㈜ 팀장의 설명으로 단열재 선택 요령에 관해 살펴보자.
글 윤홍로 기자 도움말 박종근 한국하니소㈜ 팀장
단열재의 안전성은 1998년 8명이 숨진 성남 카라파라 호프집 화재 사건(FRP: 섬유 보강 플라스틱 단열재), 1999년 유치원생 19명과 인솔 교사 4명 등 23명이 숨진 화성 청소년수련원인 씨랜드 화재 사건(발포 폴리스티렌 샌드위치패널 단열재)에서 보듯이 매우 중요하다.
단열재를 선택할 땐 불에 견디는 내화(관련 규정: 건축법, KS), 불에 타거나 견디는 정도를 나타내는 불연과 난연(건축법, KS) 등을 확인해야 한다. 한국건설기술연구원 '건축 재료 연소 독성 가스 실험 데이터'에 따르면 폴리스티렌과 폴리우레탄은 단일 소재 또는 아연 도금 강판(0.5㎜) 복합 구조에 상관없이 플래시 오버Flash Over에 해당하는 800℃에서 6분 이내 모두 타며 다량의 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)가 발생하는 것으로 나타났다. 한국화재보험협회 자료에 따르면 CO는 혈액의 산소 운반 방해, 두통, 사지통, 의식불명, 구토, 현기증 등을 유발하고, CO2는 산소 결핍, 호흡 곤란, 질식 등을 유발한다. 따라서 비내화성, 비불연성, 비난연성 단열재를 주택의 외단열이 아닌 내단열재 또는 실내 마감재로 사용하는 것은 삼가야 한다. ※ 플래시오버: 건축물 실내에서 화재가 발생했을 때 발화로부터 화재가 서서히 진행하다가 어느 정도 시간이 경과함에 따라 대류와 복사 현상에 의해 일정 공간 안에 열과 가연성 가스가 축적되고 발화 온도에 이르러 일순간 폭발적으로 전체가 화염에 휩싸이는 화재 현상.
단열재는 바람직하지 않은 음, 즉 원하는 음(음성, 음악 등)의 청취를 방해하거나 생활에 장해나 고음을 주는 소음을 제어해야 한다. 소음은 주로 외부, 주택 내 실과 실 및 각종 설비 등에서 발생한다. 흡음성이 좋은 단열재와 함께 석고보드 등을 시공하면 소음을 상당히 제어할 수 있다. 이 밖에도 단열재를 선택할 땐 유연성(Flexibility), 내구성(Durability), 친환경성 등을 고려해야 한다.
글라스 울 단열재와 열 관류율
많은 사람이 주택을 굉장히 견고하고 두껍게 지으면 겨울엔 따듯하고 여름엔 시원할 것이라고 오해한다. 단열성을 확보하려면 열 관류율(U값)을 가진 재료를 적절히 사용해야 한다. 열 관류율이란 특정 두께를 가진 재료의 열전도 특성으로 단위는 W/㎡K다. U값이 외벽은 0.10W/㎡K, 지붕은 0.11W/㎡K 이하이면 패시브하우스 요구 조건에 들어간다. U값 0.11W/㎡K을 만족하게 하려면 〈그래프〉 '재료별 열 성능 비교'와 같이 단열재(Insulation)는 약 40㎝, 소나무(Fine Wood)는 약 1.3m, 다공질 벽돌(Porouse Brick)은 약 1.5m, 중重벽돌(Heavy Brick)은 10m, 콘크리트는 21m 두께의 벽체를 구성해야 한다. 즉, 콘크리트로 21m 두께 벽체를 구성하더라도 단열재 40㎝ 두께의 효과 밖에 발휘하지 못한다.
글라스 울 단열재로 지붕은 40㎝(U값 0.10), 외벽은 34㎝(U값 0.10), 바닥은 30㎝(U값 0.12) 두께로 시공한 주택의 연간 난방 에너지 소비량은 15㎾h/㎡a이고 CO2 배출량은 2㎏/㎡a이다. 반면, 지붕은 22㎝(U값 0.22), 외벽은 6㎝(U값 0.40), 바닥은 7㎝(U값 0.40) 두께로 시공한 주택은 연간 난방 에너지 소비량은 150㎾h/㎡a이고 CO2 배출량은 30㎏/㎡a이다.
U값과 화석에너지 소모량을 보면 외벽에 글라스 울 단열재를 14㎝ 두께로 시공한 주택은 0.25w/㎡K와 2.5리터이지만, 단열재를 설치하지 않은 주택은 1.5w/㎡K와 15리터다. 글라스 울 단열재를 두께 24㎝로 시공하면 화석에너지 소모량은 1/7로 급격히 줄어들며, 두께 30㎝로 시공하면 패시브하우스에 가까운 U값 0.12w/㎡K를 얻고 화석에너지 소모량은 1.2리터로 줄어든다.
글라스 울 단열재를 선택할 땐 밀도를 고려해야 한다. 밀도가 낮으면 일정 기간 후 처지거나 수축했다가 복원되지 않는다. 처짐과 수축은 습기를 지닌 침기와 누기로 말미암아 결로가 발생해 단열재를 적신다. 기존 저밀도 글라스 울 단열재로 패시브하우스 기준을 충족하려면 천장은 240㎜에서 315㎜, 벽체는 160㎜에서 210㎜로 두께를 24% 이상 증가해야 한다. 천장용 저밀도 글라스 울 단열재의 공칭 두께는 240㎜이고 열전도 저항값(Rvalue)은 30이지만, 고밀도 글라스 울 단열재로 시공하면 같은 두께임에도 열전도 저항값은 39로 30% 정도 상승한다. 특히 벽체용 저밀도 글라스 울 단열재는 공칭 두께가 160㎜일 때 열전도 저항값은 19인데, 현장에선 보통 140㎜로 시공하기에 열전도 저항값은 떨어진다. 그러나 샛기둥(Stud)의 두께를 유지한 채 고밀도 글라스 울 단열재로 시공하면 열전도 저항값을 26정도 얻을 수 있다.
글라스 울 단열재표면에 붙인 종이는 득보다 실이 더 많다. 글라스 울 단열재에 종이를 부착하기 위해 도포한 물질이 막을 형성해 투습성을 막기 때문이다. 이것은 등산이나 운동 시 땀을 원활하게 배출하는 고어텍스 점퍼가 아닌 비닐 옷을 입은 것과 같다.
글라스 울 단열재와 함께 투습·방수지를 시공할 때도 마찬가지다. 아무리 성능이 좋은 투습·방수지일지라도 글라스 울을 감싼 종이가 투습기능을 차단하기에 무용지물이다.
