자료 오늘의 실내건축 공부/[마감재료와 시공] 결로발생 현황 및 분석

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오늘의 실내건축 공부

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공동주택에서의 결로발생 현황 및 분석

이성복 (대한주택공사 선임연구원)

1. 머릿말

결로란 수증기를 포함한 공기가 차가운 면과 접촉하여 공기의 온도가 노점온도이하로 내려가 공기는 더 이상 수증기를 포함할 수 없는 포화상태가 되어 여분의 수증기는 물방울이 되는 일종의 습윤상태를 말한다.

그동안 주변에서 늘 볼수 있는 결로현상은 그리 대수로운 현상은 아니었으나 결로를 건축에서 심각한 문제로 취급하게 된 것은 에너지 절약(Energy Saving)이란 개념이 건축에 본격적으로 도입되고 부터이다. 즉 건물의 기밀화를 위한 건축자재 및 디테일 등의 개발과 단열재의 개발과 보급으로 건물은 더욱 기밀화되어 건물내의 수증기가 외부로 배출되기가 어려워졌으며, 결로의 발생부위도 실내측 표면에서 구조체 내부로 이동하기 시작하였다.

이러한 결로발생은 실제 건물의 구조, 실의 용도 등에 따라 결로의 발생유무, 발생량의 대소 등에는 차이가 있겠으나 대표적인 피해 사례는 벽에 곰팡이의 온상지가 되게 하거나, 바닥재, 내벽 그리고 가구의 부패 등의 피해를 초래한다. 이러한 곰팡이의 발생은 단순히 방의 오염뿐만아니라 냄새를 내는 포자가 실내로 퍼지기 때문에 진균성의 온상지가 될 가능성이 있어 거주자의 위생상 극히 좋지 않은 환경을 조성하게 된다.

따라서 본 고에서는 철근콘크리트조 공동주택에서 발생되기 쉬운 결로의 종류나 형태 등에 대하여 고찰하고 향후 결로방지를 위한 대책수립에 유효한 자료를 제공하는데 그 의의가 있다.

2. 공동주택에서 발생되는 결로의 종류 및 형태

앞장에서 언급하였듯이 결로는 수증기가 응집되어 물방울로 되는 현상으로 발생부위 또는 발생시기 등에 따라 그 명칭을 달리하나 발생원인의 메카니즘은 동일한 것으로 본다. 우선 건축상에서 분류되는 결로로는 표면결로와 내부결로로 분류될 수 있다.

표면결로는 건물의 표면온도가 접촉하고 있는 공기의 노점온도보다 낮을 때에 그 표면에 발생하는 결로로서 실내의 습한 공기가 포화온도 이하의 벽이나

천정등에 접했을 때 수증기가 물방울로 되어 부착하는 현상이다.

이러한 표면결로는 4계절에 걸쳐 빈번히 발생되는 반면, 내부결로는 실내외의 수증기압 차이에 의해 벽체나 지붕 등 눈에 띄지 않는 구조체의 내부로 통과한 수증기가 저온부위에서 차단되어 결로가 발생되는 것으로 주로 겨울에 대부분 발생되며 실내측에 방습층을 유도하거나 외기측 유통공기층이 있으면 효율적이나 표면결로에 비하여 대처가 어려운 것이 사실이다.

공동주택에서 발생되는 결로는 여러 가지 현상이 복합되어 일어나지만, 일반적으로 실내외의 온도차, 실내습기의 과다발생, 구조재의 열적특성이나 시공불량, 시공직후의 미건조상태에 따른 결로 등을 들수 있으며, 또한 생활습관에 의한 환기부족이나 건물의 밀집으로 일조량 및 통풍불량 등으로 발생된다.

1) 콘크리트 구체 및 시공불량으로 인한 결로

최근 철근콘크리트조 건물 시공시 공기단축과 건물의 조기사용 등이 요구됨에 따라 콘크리트구체가 보유하고 있는 초기의 수분이 충분히 제거되지 않고 실내로 방습되어 준공후 1∼2년 사이에 결로가 발생되는 경우가 많다.

즉 그림 1의 연구결과에서와 같이 단위면적당 시간경과에 따른 방습량을 구한 결과, 6개월 경과후에는 10∼20g/m²·日, 12∼24개월 경과후에는6∼10g/m²·日이 된다. 즉 콘크리트 두께 180mm 정도의 콘크리트구체 자체가 거대한 가습원이 됨을 알 수 있다. 또한 콘크리트 타설 6개월후 콘크리트구체의 깊이 150mm에서 측정한 결과, 상대습도 40%에서 함수율은 약 6∼8%정도로서 아주 높게 나타난 연구보고도 있다(일본건축학회 구조계 논문집 1990. 6).

이러한 관점에서 보면 방내부 벽지에 발생된 결로는 대부분 콘크리트벽체의 함수율과 실내의 포화온도와 관련이 있다고 할 수 있다. 특히 겨울철 공사시 충분히 건조 되지 않은 벽체에 도배를 할 경우, 건조와 실내온도의 상승작용에 따라 심한 결로현상이 발생하게 된다. 이에 따라, 콘크리트구체의 방습상태를 가미한 제습설비나 환기설비를 설치함으로써 건물의 조기사용을 가능케 하는 것이 중요하다.

또한 사진 1 에서와 같이 단열재의 파손이나 벽과 천장 이음부위의 틈새로 인하여 결로가 발생되는 경우가 많다. 일반적으로 실내공기 1m³에는 보통 3∼12g정도의 수증기가 있으며 그림 2 에서와 같이 온도가 높을수록 다량의 수증기를 포함하는 성질이 있다. 즉 실내의 온도가 높아지면 다량의 수증기를 포함하게 되며, 이들 수증기의 크기는 약 4/100,000mm정도로서 눈에 보이지는 않지만 상기에서와 같이 시공상의 파손이나 약간의 틈새가 있는 부위에서 결로가 발생되는데 단열재의 이음부나 파손등이 발생하지 않도록 철저한 시공이 필요하다.

2) 발코니 및 세대현관문 주변의 결로

철근콘크리트조 공동주택의 난방시 보통 거실의 온도는 18∼20℃, 습도는 약 60∼80%정도로서, 이때의 노점온도는 12℃정도가 되며, 보통의 단층유리를 끼운 알루미늄새시 또는 강제 현관문의 경우 외기온도가 5∼7℃정도로 내려가면 일반적으로 결로가 발생된다. 특히, 해안지역이나 산간지역의 복도식 아파트의 경우에 많이 발생되지만 근본적으로 결로를 방지하기는 어려운 실정이다. 물론 창 또는 현관문의 결로를 방지하는 데는 단열성이 높은 것을 사용함으로써 해결된다. 예를들면 단층새시보다 2배의 단열성이 있는 복층유리를 끼운 단열새시를 사용한 경우는 외기온도가 약 -6℃이하가 되지 않으면 결로는 발생하지 않게 된다.

그러나 창이나 특히 세대현관문은 방화상 제약이 있어, 내화성이 있는 금속새시 및 강제문으로 사용해야 되므로 근본적으로 단열성을 높이는 것은 곤란하다. 현재로서는 현관문 주변의 기밀성을 유지할 수 있도록 하는 것이 최선의 방법이며, 특히 창틀이나 현관문 주변의 틈새는 시멘트모르터 사춤보다는 발포폴리우레탄 등을 사용하도록 하며, 현관문의 재질 즉 방화상 문제가 되지 않도록 외측을 알루미늄으로 하고 내부는 밀실한 유리섬유, 내측은 플라스틱 마감과 같은 방법으로의 변환도 시도해 볼 필요는 있다.

게다가 발코니 부분은 최근 확장형 발코니로 개조하여 실내공간으로의 사용이 점차 증가되고 있으며, 실내공간이 외기면에 직접 노출되어 결로가 발생되기 쉽기 때문에 발코니 새시 설치시 외측에서의 코킹마감이나 실내측의 단열재 시공 등 철저한 시공관리가 요구된다. 또한 하자발생시 사용자와 시공자간의 책임소재 문제로 분쟁의 소지가 높기 때문에 이에 대한 확실한 지침의 설정 또한 필요하다.

3) 평면계획상의 결로

평면계획상에서 발생되기 쉬운 결로는 반침이나 계단실에 면한 방의 벽체, 보일러실의 위치 등을 들 수 있다. 일반적으로 수납공간 설계시 반침의 위치가 북측면에 면하는 경우가 많은데, 이는 실내의 공기온도보다 낮고, 또 환기도 충분하지 않아 습기가 높아지게 된다. 이것은 방내부의 온도가 불균일하여도 습도상태는 투습에 의하여 균일화 하려고 하기 때문에 온도가 낮은 장소는 상대습도가 높아져 낮은 벽 표면 등이 결로하기 쉽다. 철근콘크리트조의 경우, 특히 북측의 벽체온도는 상당히 낮게 유지되어 결로발생률이 높기 때문에 평면계획시 사전에 고려할 필요가 있다.

또한 최근 계단실에 면한 방내부 벽체에 결로발생률이 높아지고 있는데 이는 계단실을 실내공간으로 간주하여 슬래브상단 부위에 단열시공을 하지 않는 경우가 있다. 일반적으로 계단실의 외기창은 열려있는 경우가 많기 때문에 계단실을 실내공간으로 간주하더라도 내부온도는 저하되며, 특히 겨울철에는 기온이 상당히 떨어지기 때문에 방벽체 내부에서 결로발생이 잦아져 철저한 단열시공이 요구된다.

사진 4는 북측에 면한 개별난방 보일러실의 결로발생 현상으로서 실내외의 극심한 온도차로 인하여 전기누전에 의한 화재사고의 위험이 있기 때문에 보일러실의 위치변경이나 외기의 공기유입의 차단 등 근본적인 대책이 필요하다.

4) 주거방식에 따른 결로

결로발생은 건축설계·시공에 관련되어 있지만, 한편으로는 그 건물을 사용하는 거주자의 주거방식에 기인하는 일도 많이 있다. 특히 생활에 수반해 발생하는 수분은 가습원이 되며, 주거방식에 따라서는 수분량의 큰 차이가 생긴다. 가습원은 조리나 목욕, 세탁등 생활상의 필연적인 것이 있다. 거주자에 따라서는 관상식물을 실내에 놓는 일도 있고, 건조를 싫어하는 사람은 가습기를 이용하는 일도 있다. 이렇게 실내에서 수분발생이 과다해지면 실내의 상대습도가 상승하여 북쪽의 실온이 낮은 거실로 이류하게 되어 상대습도가 높아지게 된다. 상대습도가 높은 환경에서는 조금이라도 온도가 낮은 곳이 있으면 결로하기 쉬워진다. 철근콘크리트조 건물은 기밀성이 높으므로 자연환기로는 수증기가 배출되지 않기 때문에 수분발생이 있으면 되도록 국소적인 환기팬으로 옥외로 배출하고, 생활상 수분의 발생량을 적게 하는 등 주거 방식에 있어서도 여러 가지의 연구가 필요한 것이 사실이다.

3. 맺음말

이상으로 철근콘크리트조 공동주택에서 발생되기 쉬운 결로의 종류 및 형태 등에 대하여 고찰하였으나, 구조상 발생되는 열교현상이나 각종 단열공법 문제 등 많은 부분에 대하여도 추후 신중히 검토되어야 할 것으로 생각된다. 결로는 발생하지 않으면 좋다는 식의 확률적인 사고보다는 건축물의 초기 계획단계에서부터 지역별 기후조건이나 환기조건 등을 고려한 성능설계가 필요하며 이에 따른 철저한 시공 및 관리가 중요하다. 또한 사용자 측면에서도 쾌적한 실내 주거환경을 조성하기 위한 지혜가 필요하다.