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기사입력 : 2017.03.08 00:00
THEME 02-1 내단열 A to Z
경상남도 진주 외곽 농촌 마을 한 단독주택에 사는 박상구(60) 씨는 단열하면 치를 떠는 ‘건축 재수생’으로 자신을 소개한다. 10년 전, 건축에 대해 잘 알지 못했던 박 씨는 집이 외부와 닿는 부분에 ‘스티로폼’으로 단열하고 내부에는 대충 미장만 해도 괜찮다는 시공업체의 말에 그런가 보다 하고 넘어갔었다. 하지만 완공 후 추위와 더위, 결로, 곰팡이 등과 싸우며 단열 시공에 문제가 있었다는 것을 몸소 알게 됐다고.
살던 집을 매매하고 두 번째 집을 계획 중인 그는 이번에야말로 완벽한 단열 주택을 짓겠다는 다짐이다. 박 씨는 “건축주도 어느 정도 단열에 대해 알고 있어야 집을 완벽히 지을 수 있을 것 같다”면서도 “단열재와 시공 방법 등이 워낙 복잡해 과연 좋은 집을 지을 수 있을지 여전히 불안하다"라고 말했다.
단열은 집의 성능을 좌우하는 가장 큰 요소다. 제아무리 튼튼하고 멋지게 지어도 단열성이 떨어져 춥거나 더운 집은 빛 좋은 개살구일 뿐이다. 1970년대 초 세계적인 에너지 파동을 겪으면서 본격 조명을 받기 시작한 단열에 대한 법적 기준은 해를 거듭할수록 높아지고 있다. 게다가 화석연료의 한정성과 유가의 급격한 가격 변동은 연료를 적게 사용하는 고효율 친환경 주택의 니즈로 이어지고 있다.
우리나라의 경우, 몇 해 전부터 관련 법안을 정비해오며 관련 산업의 높은 기술력을 유도하고 있다. 여기에 지난해부터 「녹색건축물 조성지원법」을 시행하면서 에너지 절약 설계 기준을 강화해 높은 단열성은 선택이 아닌 필수가 됐다. 물론 정부 기준은 앞으로 더 강화될 예정이다. 여기에 단열에 대한 소비자들의 기대치도 높아지면서 시장의 빠른 성장을 이끌고 있다.
건축물의 열 손실은 외벽을 통해 약 30% 이상 일어난다. 특히 우리나라의 경우, 사계절이 뚜렷하고 냉난방 사용 기간이 비교적 확실하다. 때문에 건물 단열을 효율적으로 구성한다면 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.
그렇다면, 단열에 대해 소비자가 알아둬야 할 부분은 무엇일까? 건축에 대해 비전문가일 수밖에 없는 대부분의 건축주 입장에서 모든 단열 정보를 꿰뚫고 있기는 어렵다. 이에 단열과 단열 시공법의 핵심적인 정보를 소개한다. 단, 여기에 소개하는 시공법과 제품이 모두 높은 단열성을 보장한다고 할 수 없음을 알린다. 제아무리 좋은 단열재나 시공법도 기술자의 역량이나 건축 환경 등에 따라 그 성능 또한 달라질 수 있다.
단열? 열 관류율이 관건!
단열이란 ‘열이 흐르는 물체의 전열 저항을 크게 해 열 흐름을 적게 하는 것’이다. 즉, 구조체의 열 관류율을 작게 하는 것을 의미한다. 이를 위해서는 재료의 두께를 증가시키거나 열전도율이 작은 재료를 사용해야 한다.열 관류율을 작게 하기 위해 재료 두께를 증가하는 것은 설계상 제한과 가격 상승 등의 문제가 발생하기 때문에 한계가 있다.
따라서 전문가들은 열전도율이 작은 재료를 사용하는 것이 보다 효율적이라고 지적한다. 이때 열전도율이 작은 재료를 우리는 단열재라 부른다. 통상 0.05Kcal/mh ℃ 이하의 열전도율을 갖는 재료가 여기에 속한다.
단열재는 보통 건물의 외피(외벽, 지붕, 바닥 등)에 설치하게 되며, 설치 위치에 따라 외단열, 중단열, 내단열로 구분된다.
단열재는 언제 결정하나요?
보통 중간 설계 단계인 인허가 과정에서 단열재의 등급 및 두께를 결정한다. 준공 후 사용 승인받기 전, 단열재의 시험성적서를 기관에 제출해야 하는 경우도 간혹 발생한다. 전문가들은 “단열재 시험성적서를 건축가나 시공사에 요구해 확인하고, 시공 시 어려움 여부를 확인해야 한다"라고 조언한다.
또한, 완공 전에 단열재의 문제점이나 하자를 미리 확인하는 것도 잊지 말자. 준공 후 문제점을 알게 되면, 벽을 뜯어내야 하는 큰 공사의 번거로움과 비용이 발생할 수 있기 때문이다. 그렇다면 어떻게 하자를 확인해야 할까? 전문가들은 창호공사와 단열공사가 마무리되는 시점을 놓쳐선 안된다고 말한다. 건축주와 시공사가 함께 시공 상태를 확인하거나 비용이 들더라도 외부 기관에 의뢰하는 것도 좋은 방법이다.
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 오버 Flash Over에 해당하는 800℃에서 6분 이내 모두 타며 다량의 일산화탄소(CO)와 이산화탄소(CO2)가 발생하는 것으로 나타났다.
한국화 재보험협회 자료에 따르면 CO는 혈액의 산소 운반 방해, 두통, 사지통, 의식불명, 구토, 현기증 등을 유발하고, CO2는 산소 결핍, 호흡 곤란, 질식 등을 유발한다. 따라서 비 내화성, 비 불연성, 비 난연성 단열재를 주택의 외단열이 아닌 내 단열재 또는 실내 마감재로 사용하는 것은 삼가야 한다.
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.
※ 플래시 오버: 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.
발생 위치에 따라 표면 결로 와 내부 결로로 구분된다. 또한, 발생 시기에 따라 동계 결로 와 하계 결로로 나뉜다. 먼저 표면 결로는 실내 습한 공기가 벽체 표면과 접촉할 때, 벽체 표면 온도가 노점 온도 이하일 때 수증기가 물방울로 변하면서 나타나는 현상이다. 내부 결로는 벽체 내부의 각 구성 층 온도가 그 위치에서의 노점 온도보다 낮으면 해당 층 부근에서 결로가 발생하는데 이를 일컫는다.
외단열과 내단열, 결로도 다르다?
전문가들은 일반적으로 외단열 건물이 내단열 건물에 비해 성능 면에서 가장 두드러지게 유리한 점이 바로 결로 방지 기능이라고 강조한다. 건물 외피를 둘러싸는 단열재 불연속 부위가 없는 시공이 가능하며, 단열재가 저온층에 위치하고 투습 저항이 높은 콘크리트 등의 구조체가 고온층에 위치하기 때문에 외단열 건물이 내단열 건물보다 결로가 적게 발생한다고 봤다.
내부 결로 방지 위한 외단열 공법
단열재 고온 측, 즉 단열재와 콘크리트 사이에 방습층을 설치하고, 단열재의 저온 측, 즉 단열재와 마감재 사이에는 외기가 유통할 수 있는 공기층을 마련한다. 이때, 공기층은 항상 외기가 오갈 수 있도록 마련해야 하며, 막히거나 빗물이 들어가지 않도록 주의해야 한다. 공기층은 폭이 넓을수록 순환 효율이 좋아 실내 수증기 배출도 쉽다.
단, 북측 벽의 경우, 유통 공기층을 만들어도 온도 차에 의한 환기가 작용하지 않을 수 있다. 바람이 없을 때 수증기 배출이 잘 이뤄지지 않고 그대로 외장재 표면에 얼어붙는 경우도 종종 있을 수 있으니 주의해야 한다.
열교란?
벽이나 바닥, 지붕 등의 건물 부위에 단열이 연속하지 않은 부위가 있을 때 이 부분은 열적 취약부위가 된다. 이 부위에서 열의 이동이 많아지는데 이를 열교 heat bridge라 부른다. 열의 손실 측면에서 냉교 cold bridge라고도 한다.
단열재의 접합부에 시공상 문제로 단열재 사이에 공간이 발생하면 실외로 많은 열이 손실된다. 이때 내단열 구조는 외기 영향을 실내 측에 직접 받게 되므로 결로 발생의 위험이 커지게 된다. 반면, 외단열 구조는 거의 일정한 실내 온도 덕분에 결로를 방지할 수 있다.
건물의 모서리 부분이나 외·내벽의 접합부, 또는 바닥 슬래브와 벽의 접합부는 벽체와 달리 2차원·3차원의 열류가 발생해 실내 표면 온도 분포도 특별한 형태를 띤다. 동절기에 이 부분의 온도 강하가 결로 발생에 큰 영향을 미치게 된다. 전문가들은 특히 건물 준공 후 초기 결로가 대부분 이곳에 집중적으로 나타난다고 지적한다.
열교가 발생하면 단열성이 떨어지는 것은 당연하다. 여기에 결로로 인한 곰팡이가 발생할 수 있어 실내 공기 질 저하에 큰 영향을 미칠 수 있다. 전문가들은 단열 열교 방지를 위해 접합부위에 단열재가 끊기지 않게 제대로 시공해야 한다고 조언한다. 또한, 미리 열교가 일어날 법한 부위는 체크해 열교 현상을 최소화해야 한다고 한다.
빠른 냉난방 되는 내단열 공법
내단열 공법은 단열재를 벽체 실내 측에 설치해 단열재 등으로 마감하는 방법이다. 시공이 용이하고 공사비가 다소 저렴해 두루 쓰이고 있다. 하지만 기둥과 보, 슬래브 등에 단열 시공이 불연속적으로 될 수 있어 내부 결로가 발생하기 쉽다. 따라서 내단열 공법은 결로 방지를 위한 보완공사가 필수다.
여기에 건물의 구조체가 외부에 면한 내단열 구조인 경우, 여름철 일사에 의해 콘크리트 열응력 heat stress이 발생해 균열이 발생할 수 있고, 겨울철에는 급격한 야간 냉각에 의한 열충격이 가해져 구조체에 균열이 야기할 수 있다는 단점이 있다.
그럼 내단열은 어디에?
내단열 공법의 최대 장점은 빠른 에너지 효율이다. 냉난방 효과가 무척 빨라, 회의장이나 교회, 공공시설물 등 일시적으로 빠른 냉난방이 필요한 건물에 적합하다. 하지만 사람이 상시 거주하는 일반 주택에서는 내단열보다는 외단열을 추천한다. 따라서 최근에는 내단열보다는 외단열 공법을 선호하는 이들이 크게 늘었다.
단열재 제품 소개 - 빈틈없이 막는다, 화이트폼
단열재 하면 보드판을 떠올리는 사람들이 많다. 하지만 시공 시 작업자의 역량에 따라 빈틈이 발생할 수 있다는 단점이 있다. 외부를 완벽 차단하는 폼 단열이 주목을 받는 이유도 여기에 있다. 원하는 부위에 뿌리기만 하면 수배에서 수십 배로 부풀어 공간을 메우는 방식이다. 하지만 그 성분의 유독성 여부를 두고 여전히 갑론을박하기도 하는 소재기도 하다.
이러한 논란을 종식하는 친환경 수성 연질 발포폼의 등장은 그래서 무척 반갑다. 지이텍에서 특허 출시한 친환경 단열재료인 수성 연질 발포 ‘화이트폼’은 전북대 환경공학부와 산학협동으로 개발한 제품이다.
취재협조 지이텍 T 063-276-8734 www.getcorea.com
99% 공기로 높은 단열 책임지는‘화이트폼’
Polyisocyante가 주원료로 연질 경량 수성 발포의 특징을 가진 합성수지로 최소 두께(20mm)로 높은 단열 효과를 내는 단열재다. 친환경 단열재로 프레온가스나 포름알데히드 등 유해물질 발생이 전혀 없다는 점이 큰 특징이다. 작업 공정에서 유해가스가 나오지 않고 환경호르몬 발생 우려도 없어 거주자 건강을 해치지 않아 인기다.
분사해 발포하는 방식이다 보니 완벽한 틈새 충진이 가능하다는 장점을 갖췄다. 덕분에 단열과 흡음, 방로 방습 효과가 탁월하며 기밀성과 밀착성도 양호한 편이다.
흥미로운 사실은 사용된 재료는 제품의 1%에 불과하고 나머지 99%는 공기라는 점이다. 이 공기를 작은 기포 cell로 감싸서 단열 기포로 이용하는 원리를 이용했다. 기존 독립된 기포를 가지는 경질 우레탄 단열재나 쿠션 등에 사용되는 연질 우레탄이나 스펀지 등의 연속 기포와는 다른 형상이다.
다양한 활용성도 눈여겨볼 만하다. 내외부 어디든 필요한 곳이면 사용 가능하다. 실제로 대리석 외벽 충진부터 목조 주택 내벽 충진, 천장, 비닐하우스 내부 단열, 대형 돔 내부 단열 등 다양하게 쓰이고 있다.
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