스크랩 결로 원인과 대책~

[전영주실장]

결로 현상의 원인과 대책

1. 발생 현상

욕실의 창을 보면 유리면에 방울져 있는 물기를 쉽게 발견 할 수 있다.

이는 욕실 내부의 습기가 상대적으로 온도가 낮은 유리면에서 물로 변화되는 현상으로, 이 현상을 결로(CONDENSATION) 라고 한다. 이런 현상은 욕실 뿐 아니라 식생활 습관에 따라 주방에서도 심하게 발생하기도 하며 거실, 침실 등에서도 발생할 수 있다. 유리면에 생겨난 물기는 표면 장력에 의해 물방울로 커지며 중력에 따라 하부로 흘러 모이게 되어 내장재의 오염이나 생활상의 불편을 크게 가져오게 된다.

결로 현상은 육안에 의해 관찰되기도 하지만 가구의 뒤편이나 공기 순환이 원활치 않은 커튼 등에 의해 곰팡이가 서식하기 좋은 환경을 만들어 건강상 문제를 야기하기도 한다.

2. 결로의 분류

발생 위치에 따라, 공기중의 수증기가 온도가 낮은 벽체나 마감재, 유리면 등에 접촉하여 응결되는 표면 결로(SURFACE CONDENSATION) 와, 벽체 등의 구성재 내부 공기중의 수증기가 주변 온도에 비하여 상대적으로 낮아 질 때 응결되는 내부 결로(INTERSTITIAL CONDENSATION)로 구분한다. 또한 발생시기에 따라, 겨울철에 난방을 하는 버스의 유리창 결로처럼 외기 온도가 낮아짐으로서 실내에 발생하는 동계 형 결로와, 여름철 냉수를 담은 유리컵의 표면에 발생하는 결로처럼 실내 저온에 의한 하계형 결로로 구분하기도 한다.

3. 결로의 발생 조건

결로가 발생하는 것을 파악하기 위한 과학적인 근거는 실내외의 온도차, 상대 습도, 벽체의 열관류율, 공기의 대류, 시공 구조 등이며 이러한 요소의 복합적 인 관계로 발생하는, 공기 중 습기의 표면에 대한 응축 현상이 결로이다. 20℃, 1㎥의 공기는 최대한 17.3g의 수분을 가질 수 있다. 이 수분은 HYGROMETER에 의해 측정될 수 있으며 ‘상대습도’ 라고 표현한다. 같이 공기는 따뜻해질수록 가질 수 있는 수분의 양이 많아지며, 그 공기가 더 이상 수분을 포화하지 못하는 상태를 포화점이라고 하며, 이 포화점을 상대습도 100%라고 한다. 즉 20℃, 1㎥의 공기는 17.3g의 수분을 가지고 있을 수 있으며, 0℃일 때에는 4.8g의 수분을 가질 수 있다. 상대 습도 100%란 표현은 공기가 더 이상 수분을 가질 수 없는 포화 상태인 것이며 상대 습도 50%라 하면 50%의 수분과 다른 물질을 포함한다. 결국 상대 습도가 낮을수록 공기는 건조? 상태인 것이다. 온도가 높고 상대 습도가 높은 공기는, 온도가 내려가면 포화점 이상의 수분은 더 이상 공기중에 포화시키고 있을 능력이 지속되지 않게 되고, 온도가 낮은 면에서 응축된 수분의 형태로 나타나게 된다. 예를 들면 20℃의 포화 공기가 0℃로 온도가 낮아지면 1㎥당 12.5g의 수분이 발생하는 것이다. 이는 반대로 0℃의 포화 공기가 20℃로 온도가 올라가면 12.5g의 수분을 추가로 포화시킬 수 있게 되는 것이다. 사람이 주거하는 환경은 음식물의 조리, 세탁, 호흡, 목욕 등으로 인해 자연 상태에 비하여 상대적으로 습도가 높은 공기를 가지고 있게 되고 환기가 원활히 되지 못하는 상태여서 결로 현상이 쉽게 발생하는데, 이는 세균의 서식과 증가에 좋은 조건이 되어 사람의 건강을 해치고, 가구나 건축물 등에도 좋지 않은 영향을 끼친다.

4. 결로의 발생 원인

1) 건축물의 입지 조건

건축물이 밀집되어 있어 일조량이 부족하거나 통풍이 되지 않고, 온도나 바람 등의 기후 조건이 까다로울 경우 결로가 발생할 수 있다.

2) 건축물의 하자

내장재의 방습 성능이 떨어지거나 단열재를 사용하지 않은 경우 결로 현상이 쉽게 발생하고, 콘크리트의 양생이 되지 않았을 때에도 결로가 발생한다. 건축을 겨울에 하거나 한여름이 지난 후에 습식 공사가 진행된 경우에는 같은 조건에 서도 결로가 더 심하게 발생하기도 한다.

3) 생활 습관

주거 생활에 있어서는 필연적으로 습도가 높은 공기가 형성되는데, 이의 적절한 배출을 위하여 환기가 절대적으로 필요하나 환기를 소홀히 하거나 부족하게 하면 결로가 발생한다. 생활에서 발견되는 대부분의 결로 현상은 환기를 적절하게 시행하지 못 하는 상태에서 밀폐된 환경을 유지하고 심지어는 거실이나 침실에서 식물을 키우는 등의 비적절한 생활 습관에서 비롯된다.

4) 계절적인 온도/습도 차이

겨울철에는 외부의 온도가 낮은 반면에 난방 등에 의해 실내 온도가 높고 주방이나 욕실에서의 온수 사용, 사람들의 호흡, 실내의 식물 등에 의해 실내 습도가 높아져 여름에는 발생하지 않은 결로가 심하게 발생하기도 한다.

5) 창호 제품상의 문제

습도가 높은 실내에서는 가구의 뒤편이나 벽체의 코너부분에 습기가 흡수되어 곰팡이 등으로 나타나게 되지만 결로 현상의 대부분은 창호 제품의 표면이나 유리의 표면에서 물방울로 나타난다. 이는 벽체에서의 결로는 마감재에 의해 가려져서 직접적으로 나타나지 않지만 단열바가 사용되지 않은 금속재의 창호나 단열성이 낮은 유리는 외부의 온도를 실내에 그대로 노출시킨 상태와 같이 되어 실내 온도를 떨어뜨리면서, 온도가 떨어진 공기에서 발생하는 수분을 물방울로 형성하게 된다.

5. 열관류율 ‘K’

단열이 잘 된 건축물은 열손실이 적어지고 결로의 발생이 줄어들게 되는데 그 측정 단위를 열관류율(=K)이라고 한다. K의 값이 작아질수록 열손실이 줄어들고, 냉.난방에 소요되는 비용이 절감되며 결로 현상의 빈도나 그 양을 줄일 수 있다. K의 값에 따라 물체 표면의 온도가 달라지므로 결로 현상의 온도 차이에 대한 발생 요인은 K의 값이 작은 재료를 사용하여 감소시킬 수 있다. 건축에 주로 사용되는 재료의 열관류율을 참조한다.

6. 결로 방지의 대책

1) 실내의 공기가 습하거나 벽이 너무 차가우면 언제라도 결로가 발생할 수 있다. 콘크리트나 벽돌 건축물은 시공 당시의 가설 습도를 가지고 있으므로 단기간의 공사는 자체 수분의 발산으로 인하여 내부의 습도를 높여 주게 되므로 적절한 건축 자재의 건조조건 및 시간을 두어 자연 건조를 유도해야 한다.

2) 욕실이나 주방 등 다량의 습기가 발생하는 곳의 추가적인 주거 습도에 대하여는 정기적인 환기에 의해 신선하고 적절한 습도를 지닌 외부 공기를 유입시켜야 한다. 가능한 한 창문을 크게 열어 외부와 내부의 공기를 빠르고 원활하게 교체하는 (BLAST VENTILATION) 고전적인 방법과 최근의 시스템 창호에서 사용되는 TILT POSITION에 의한 소량의 공기를 지속적으로 교체하는 현대적인 기능에 의해 외부의 신선한 공기를 흡입한다. 짧은 시간동안 내부의 대류에 따른 공기 조화를 무시한 환기는 실내의 습기를 제거하는데 충분치 못하므로 몇 번의 급속한 환기를 시도하거나 TILT상태로의 장시간에 걸친 환기를 해야 한다.

3) 겨울철 실내는 난방에 의해 데워 지게 되는 데 난방에 의해 천천히 따뜻해 진 벽은 이미 온도가 높고 실내의 습기를 최대한 함유한 실내의 공기가 부딪쳐 표면에 습기를 머금은 상태가 된다. 또한 급속한 환기에 의해 발생하는 내부 결로 (INTERSTITIAL CONDENSATION)의 습기도 벽체가 함유하고 있기 때문에 찬 곳에서는 이슬이 생겨 있기도 한다. 급속한 난방은 주변의 습기를 전부 끌어들이게 되므로 필요한 만큼의 환기를 동반하거나 지속적으로 천천히 가열하여 포화상태의 공기를 만들지 않아야 한다.

4) 침실에서의 습도는 간과하기 쉬우나 인체에서의 수분 발산량을 감안하고 움직임이 없는 상태의 내부 공기 흐름을 고려하여 창문을 열고 자거나 낮 시간동안 충분한 환기를 해야 한다.

5) 가구나 커튼을 배치 할 때에는 공기의 순환이 가능하도록 벽면에서부터 조금 거리를 두고 설치해야 한다. 특히 창문의 유리면에서 30cm 정도 거리를 두고 커튼을 설치하지 않으면 공기 순환의 방해로 인하여 결로 발생의 확률이 높아지게 된다.

6) 실내에서 자라는 식물들도 많은 습기를 발산한다. 1, 2개의 식물들은 고려하지 않아도 되지만 실내에서 식물들을 많이 재배할 경우에는 식물 사이의 공기 이동이 가능하도록 간격을 유지하고 자주 환기를 시켜야 한다.

7) 여러 가지 경우에도 제시되는 방안은 일관되게 환기가 추천된다. 열손실을 줄이기 위해 밀폐성이 높은 창문을 사용하는 건축물의 경우 겨울철에는 하루에 3, 4회 씩 1회당 약 5분 정도의 시간 동안 환기를 시킨다. TILT상태의 장시간 환기는 열손실이 많기 때문에 난방이 필요치 않은 계절에 시행한다. 창문이 닫힌 상태로 오랜 시간 유지되는 취침의 경우에는 잠들기 전에 한 번 더 환기를 시킨다.

8) 건축 시공에 있어 단열성이 우수한 자재를 전반적으로 사용해야 한다. 벽체에는 반드시 단열재를 사용하여 열관류율이 낮은 재료로 구성하여야 하며 특히 북쪽에 면한 창문이나 유리는 겨울철 양지와 음지의 극심한 온도차를 고려하여(표면온도 차 약19℃) 반드시 열손실을 줄일 수 있는 재료를 적용하여야 한다. 최근에 공인기관의 검증을 받은 ‘에너지 절약형 건축자재’를 사용하면 열손실의 감소나 결로의 방지에 일정한 효과를 볼 수 있다.

7. 이슬점(DEW POINT)의 변화에 따른 결로 발생 조건

실내, 외의 온도차, 상대습도, 창호와 유리의 열관류율에 의해 결로의 발생 시점이 달라지게 되는데, 실험에 의해 파악된 각 조건별 이슬점은 표-3의 이슬점 다이아그램을 참조하여 파악할 수 있다. 예를 들어 실내온도 20℃ 상대습도 45% 유리의 열관류율 2.1Kcal/㎡H℃(단, 창호의 열관류율은 유리보다 낮은 상태이어야 한다.)일 때 유리의 실내표면에 결로가 발생하기 시작하는 실외온도를 파악하기 위해서, 1) 상대습도 45%의 수평선과 열관류율 K=2.1의 곡선이 만나는 점에서 수직으로 선을 내린다. 2) 실내온도 20℃의 수평선과 1)에 의해 그어진 수직선이 만 ご?점을 가까운 실외온도의 곡선과 같은 간격으로 곡선을 그려 내려서 교차하는 지점을 찾는다. 3) 대강의 선을 등분하여 파악하면 -27℃정도가 찾아지며 이 실외온도에서 이슬이 맺히기 시작하게 된다. 공기대류의 상태에서는 이 조건표에서 찾는 지점보다 더 낮은 상태의 실외온도에서 결로가 시작된다. 주거 상태에서 쾌적한 생활을 느낄 수 있는 온도와 상대습도는 아래와 같다. 국내의 겨울철 평균온도와 평균습도를 참조하여 결로의 발생을 줄이면서 실내의 곰팡이에 의한 오염을 막을 수 있도록 해야 할 것이다