알기쉬운 ALC - 12 편 ＜단열설계＞

[비엔나커피]

  1 - 4 . ALC 설계기준

         1) 단열설계

​집을 지을 때 고려해야 할 사항이 여러가지입니다만 단열설계만큼 중요한 것도 없다고 생각합니다. 모든 사람들이 원하는 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻한 집에 대한 단열설계는 어떤 방법으로 하는지 구체적으로 알아 보도록 하겠습니다.

건축허가를 받기 위해 건축주 및 설계사는 정부에서 시행되는 <건축물 에너지 절약 설계기준>을 상세하게 숙지하고 이행하여야 합니다. 이는 건축물을 건축하거나 대수선, 용도 변경 및 건축물 대장의 기재내용을 변경하는 경우 등에 해당되며 건축물의 에너지 절약 설계기준에 의한 열손실 방지 등의 에너지 이용 합리화를 위한 조치입니다.

정부에서는 독일 등 주요 선진국의 단열기준 및 2017년 패시브 건축물의 단열기준 목표를 고려하여 기존대비 약 25% 강화된 에너지 절약 설계기준을 2016년 7월 1일부터 시행하고 있습니다. 

이는 국가 온실가스 감축목표 (건물부문, 2020년 BAU 대비 26.9% 감축) 실현과 제1차 녹색건축기본계획에 해당하는 '17년 패시브건축물 및 '25년 제로에너지 건축물 달성의 일환으로 건축물의 에너지 절약 설계기준이 [별표 1] 과 같이 개정∙강화되었습니다.

A. 열관류율과 열전도율 기본 개념

열 에너지의 경우는 반드시 온도가 높은 쪽예서 낮은 쪽으로 이동을 하게 됩니다.

이 때 열이 전달되는 정도를 열전도율 (Thermal Conductivity) 이라고 합니다. 다시 말하면, 두께가 1m인 물체의 온도차를 1도로 유지했을 때 이를 통해 이동하는 시간당 열량 (W)을 측정한 수치입니다.

열관류율 (Thermal Transmittance)은 안밖의 온도차를 1도로 유지했을 때 면적 1㎡의 판재를 통해 전달되는 시간당 열량(W)을 측정한 값으로 재료의 열전도율을 실제 두께로 나누어도 같은 값을 얻을 수 있습니다. 

B. 내가 건축하는 지역의 열관류율이 얼마인가 ?

우선 구조재이면서 단열재 역활을 하는 ALC를 사용해 건축을 하는 단독주택의 예를 들어 설명해 보겠습니다만 내가 건축하는 지역이 중부, 남부, 제주도 어느 지역에 속하며 그 지역의 열관류율이 얼마인가 ? 를 파악하는게 우선입니다.

개정된 내용에는 기존에 구분되어 있지 않았던 공동주택과 공동주택 외 2가지로 구분이 되어 있는 것이 특이한 점입니다. ALC주택의 경우 공동주택이 아니라 단독주택 (전원주택)이 대부분이므로 공동주택 외에 관련된 사항만 다루도록 하겠습니다.

위표에서 중부지역을 예로 든다면 거실 외벽의 경우 0.26 이하 / 지붕 또는 반자의 경우는 0.15 이하를 충족시켜야 함을 알 수 있습니다. 이는 ALC를 사용하든 다른 자재를 사용하던지 규정된 단열성능을 갖춰야 한다는 의미입니다.

C. 열관류율 계산은 어떻게 하나 ?

위표는 열관류율을 계산하는 산식을 나타낸 그림입니다.

열관류율을 구하기 위해서는 구성재료의 <열전달 저항>을 알아야 하며, 열전달 저항을 알기위해서는 구성재료의 <열 전도율>을 알아야 합니다.

위표는 <건축물 에너지 절약 설계기준>에서 우리가 흔히 사용하는 단열재를 가, 나, 다, 라 4개 등급으로 분류하고 등급별 열전도율을 표시한 도표입니다. 따라서 건축주나 설계사는 건축물에 사용되는 단열재의 등급이 무엇이고 그 단열재의 열전도율이 얼마인지를 파악한 후 이를 기준으로 열관류율을 계산하게 됩니다.

ALC의 경우는 단열재가 아니기 때문에  위표의 가 ~ 라 등급에는 해당되지 않지만 쌍용ALC 일반품의 경우 열전도율 수치는 0.10 (W/mK) 기준, 비중 0.35 제품의 열전도율은 0.088 (W/mK) 을 기준으로 열관류율을 계산하시면 됩니다. 

위의 열관류율 계산식에 ALC 일반품과 ALC - i 의 열전도율 0.10 (W/mK), 0.088 (W/mK) 를 적용하여 열관류율을 계산해보면 다음과 같은 결과가 나오며 단열성능이 뛰어난 ALC는 별도의 단열재 없이 외벽의 단열 기준을 충족시키는 것을 알 수 있습니다.

D. 거실의 외벽

 *​ 일반 ALC 적용

주택의 외벽을 ALC만으로 구성할 때 필요한 최소 두께를 계산하면 다행히도 변경 전과 지역별 두께가 달라지지 않음을 확인할 수 있습니다. (쌍용ALC 열전도율 수치는 0.10 (W/mK) 기준)

중부 지역의 경우 375mm 이상, 남부 지역의 경우 300mm 이상, 제주도의 경우 225mm 이상의 ALC 블록 사용시 법적 단열 규정을 만족할 수 있습니다.​ (아래 표 참조)

 * 쌍용 ALC - i 적용

지난 2015년에 쌍용ALC에서 출시한 쌍용ALC-i 는 단열성능을 20% 향상시키고, 제품 무게를 40% 낮춘 단열강화 ALC 제품입니다.

압축강도 30kg/㎡가 발휘되어 내력벽으로 사용가능한 비중 0.35 제품의 열전도율은 0.088 (W/mK) 이며 이를 지역별로 계산해보면 중부 지역의 경우 325mm 이상, 남부 지역의 경우 275mm 이상, 제주도의 경우 200mm 이상의 ALC 블록 사용시 법적 단열 규정을 만족할 수 있습니다.​ (아래 표 참조)

​위표에서 보시듯 ALC 일반품의 경우 중부지방의 경우 열관류율 0.26 수치를 만족시킬려면 375 mm 두께의 ALC블록을 사용해야 합니다만 너무 무게가 많이 나가기 때문에 작업의 효율성을 높이기 위해  단열성능을 20% 향상시키고 제품 무게를 40% 낮춘 단열강화 시킨 제품이 ALC - i 제품입니다.

​​중부지방의 경우 ALC - i 제품을 사용하면 325 mm 두께의 블록을 사용하시면 되고, 비중 또한 0.35 정도로 기존 블록대비 40% 가벼워 졌기 때문에 작업성을 상당부문 향상 시킬 수 있습니다.

E. 최상층에 있는 거실의 반자 또는 지붕 (일반 ALC + 등급별 단열재 적용)

​100% ALL ALC 주택으로 시공하기 위해서는 지붕에 ALC 패널 을 적용하는 것이 필수입니다.

단열기준이 벽체와 비교하여 지붕이 훨씬 높기 때문에 ALC주택 지붕의 경우 ALC패널 + 단열재 를 조합하는 방법으로 높은 단열기준을 만족시키고 있습니다.

골조를 이루는 구조체는 두께 150mm, 175mm, 200mm 3가지 종류의 ALC 지붕 패널을 시공하고 상부에 단열재를 적용하는 형태로 시공하게 됩니다. 

상기 표를 참고하면 가등급 단열재를 사용할 경우 중부지역의 경우 160 ~ 180 mm 의 단열재를 남부지역의 경우 120 ~ 140 mm 정도의 단열재를 제주도의 경우 70 ~ 90 mm 두께의 단열재를 ALC패널과 함께 적용시 단열규정을 충족시킬 수 있음을 확인할 수 있습니다.

​결론적으로 여름에는 시원하고 겨울에는 따뜻한 집을 짓기 위해서는 건축물이 세워지는 지역의 열관류율값이 얼마인지 미리 파악한 후, 사용하는 단열자재나 ALC 블럭을 단열규정에 맞게 시공해야 합니다. 특히 벽체보다 열손실이 많이 예상되는 지붕의 경우에는 일부 건축주들이 가볍게 여기고 열관류율 규정을 간과하는 경우가 종종 있는데 꼭 열관류율 규정을 지켜서 시공할 필요가 있습니다.

쌍용 ALC 기술연구소

1899 - 1728