이상의 물성치 비교에서 보는바와 같이 섬유재질의 유리솜 보온재로 시공할 경우 실제사용 열전도율이
실험실적 초기의 열전도율과의 차이를 보일수밖에 없다. 이러한 이유로서 최초 시공시 저밀도로 인하여
열전도율이 작을것 이라고 생각하기 쉬우나, 섬유재질의 특성상 즉, Open Cell의 형상이기 때문에 나타
나는 현상이다. 반면에 발포니트릴고무(NBR) 보온재는 Closed Cell의 형상으로 Open Cell에 비해 사용상
작은 열전도율을 보이게되는 것이다.
? 결론적으로 위에서 보는바와 같이 섬유재질의 경우 재질 자체의 흡수율이 큰 관계로 흡수
에 따른 급격한 열전도율의 상승이 필연적이라 할 수 있다. 따라서 유리솜의 경우에 통상적으
로 25mm/50mm/75mm 정도의 보온두께를 적용하고 있으나 시공후의 위와 같은 열전도율의 변
화에 따른 보온두께를 산정해 볼 경우에 유리솜의 보온두께는 무의미하다고 볼 수 있겠다. 다
시 말해서 보온재라고 함은 두꺼울수록 단열효과는 뛰어나다고 할수 있겠으나 실질적인 에너
지 절약을 위해서는 설계시 적절한 재료의 선정과 설계, 효율적인 각 설비시스템의 설계가 선
행되어야 하며, 건물의 유지 관리면에서도 기기의 특성에 맞는 재질상으로 이루어져야만 설계
시 의도한 바의 에너지 절약 목적을 달성할 수 있고 운용상의 부작용을 막을 수 있다고 사료
됩니다.
3. 재질 구조상의 차이점
1) 이상의 Closed-cell 보온재와 Open-cell 보온재의 물성비교에서 보는바와 같이 Open-cell 보온재(암
면,유리솜)로 시공할 경우 실제사용 열전도율이 실험실적 열전도율과의 차이를 보일 수밖에 없다. 이러
한 이유로서 최초 시공시 저밀도로 인하여 열전도율이 작을 것이라고 생각되기 쉬우나, 보온재질의 특
성상 즉 Open-cell의 형상이기 때문에 나타나는 현상이다. 이에 비해 Closed-cell 보온재는 사용상 작은
열전도율을 보이게 되는 것이다.
2) Open-cell 보온재는 자체의 흡수율이 큰 관계로 흡수에 따른 HEAT LOSS가 Closed-cell 보온재보다
월등히 크다. 또한 보온재 조직을 약화시키고 이로 인하여 보온재의 사용 수명을 단축 시킬 뿐만 아니
라 피보온체의 부식을 촉진시키는 문제점을 야기시킨다.
3) 또한 Open-cell 보온재는 시공 후 내충격이나 형태변형이 쉽고 보온재의 함몰로 인하여 외장안에 빈
공간이 생겨 보온재로서의 기능이 상실되어 열전도율의 상승으로 인해 HEAT LOSS가 생긴다.
4) 위생상으로 볼 때 Open-cell 보온재(암면,유리솜)는 침상입자의 자극으로 피부에 유해하다.
5) 이에 모든 자료를 비교분석하여 볼 때 Open-cell 보온재의 단가가 저렴하나 시공후 Closed-cell 보온
재가 열전도율, 사용년수, 피보온체의 부식문제등이 월등히 뛰어나다는 것을 고려할 때 실제적으로는
Closed-cell 보온재가 더 경제적이라고 생각할 수도 있다.
앞에서 CLOSED-CELL 보온재와 OPEN-CELL 보온재의 비교에서 보듯이 OPEN-CELL 보온재의 외부사
용(옥외)으로서는 사용상의 단점들이 치명적이므로 이러한 조건에서는 사용을 회피하는 것이 경제적이라
고 사료되며, 이러한 조건이 아닌 옥내용이나 복잡한 형상 등에 사용하면 충분히 암면, 유리솜의 특성을
이용할 수 있다고 생각되나 이것 또한 인체 및 환경에 매우 부적합하여 1970년대 이후로 미국이나 일본
등에서는 산업용쪽에서 암면(ROCK WOOL)의 사용이 점점 자취를 감추는 상황이며 국내에서도 퍼라이
트와 시리카가 국산화된 1980년대 이후에는 점차 특수부위의 용도로서 가고 있는 실정이며, 퍼라이트/시
리카 자재들조차도 수분이나 습기에 노출되었을 시에는 치명적인 물성치의 큰 변화(열전도율의 급격한
상승등)들로 인하여 값비싼 마감재(마스틱테이프,칼라강판등)들과 부재료들이 필수적으로 요구되기에
1990년대 이후에는 일반페기물로서 결로의 방지성이 뛰어나며 제품자체로의 마감이 가능한 "발포니트릴
고무(NBR) 보온재"로의 대체가 현저해지고 있는 실정이다.
4. 각종 보온재의 특성
1) 유리솜 (GLASS WOOL)
순수한 유리원석을 고속원심분리공법으로 만들어 섬유굵기가 4-6μ으로 가늘고 균일하여 비섬유질
이 전혀 없고 많은 양이 섬세하게 집면되어 있다.
- 사용온도범위
-25℃ ~ 300℃로 고온에 용이하다.
- 단열성
많은 양이 섬세하게 집면되어 있으며 다량의 공기를 포함하고 있어 시멘트콘크리트의 40배 흙벽의
12배정도 보온단열효과가 있다.
- 불연성
순수한 무기질 섬유제로 불에 타지 않는다.
- 시공성
유연하고 경량이며 부드러워서 작업성이 매우 좋으며 칼이나 가위등으로 쉽게 절단되므로 어떠한
장소, 형태에도 시공이 용이하며 섬유길이가 길어 압축.복원력이 뛰어나 운반, 보관, 취급이 용이하다.
2) 암면 (ROCK WOOL)
규산칼슘계의 광석을 1,500-1,700℃의 고열로 용융 액화시켜 고속회전공법으로 만든 순수한 무기질
섬유이다.
- 사용온도범위
-25℃ ~ 600℃로 고온에 뛰어나다.
- 단열성
원료자체가 무기질(광석)이므로 불에 타지 않으며 보온단열재중에서 사용범위와 최고안전 사용온도
가 가장 높아 건축용, 산업용은 물론 내화피복재, 내화구조물 등에 사용된다.
- 불연성
단위체적당 섬유의 양이 많아 이상적인 단열공기층을 형성한다.
- 흡음성
암면은 음을 흡수해주는 독특하고 무수한 연속기공을 갖고 있어 흡음성능이 탁월하다.
- 발수성
섬유의 표면이 특수 코팅되어 있어 습기를 거의 흡수하지 않으며 수분에 강하다.
- 내구, 내후성
암면은 화학적으로 안정된 무기질 재료이기 때문에 산, 알카리등 화학약품에 강하며 풍화작용에 의
한 열화현상이 없어 부패 또는 변질되지 않아 반영구적이다.
- 시공성
가볍고 탄력성이 좋아 칼. 톱등 보통공구로 쉽게 재단할 수 있어 어떠한 용도와 장소에도 시공이
용이하다.
3) 시리카(SILICA) 보온재
시리카 보온재는 규조토와 소석회 그리고 보강섬유를 첨가하여 고압 증기양생(High Pressure Steam
Curing)시켜 얻어진 결정형(Tobermorite)의 칼슘실리케이트 이다.
- 사용온도범위
내열도가 높아서 650℃ 까지도 사용이 가능하다.
- 단열성
미세한 기공으로 구성되어 고온에서도 낮은 전도율(0.047) 특성으로 단열 효과가 우수하다.
- 내열성
안정한 결정구조로 되어 있어 내열성이 우수하며 고온에서 장기간 사용하여도 거의 변형이 없다.
- 불연성
무기질 단열재이며 완전 불연성이다.
- 시공성
가볍고 견고하여 시공이 용이하지만 알루미늄판 또는 함석,스테인레스판,마스틱 등의 마감재/보강재
를 사용하여 마무리 하여야 한다.
4) 퍼라이트(PERLITE) 보온재
퍼라이트란 화산활동으로 분출한 용암이 수중 등에서 갑자기 응고하면 결정 광물이 될 틈이 없이
유리상의 암석이 된다. 이와 같은 유리질의 화성암 계통의 원석을 분쇄해 일정 조건하에서 건조,가열
(1000℃이상) 하면 마치 옥수수를 튀기듯 약30배 정도의 크기로 팽창되며 이와 같이 속이 빈 상태나 세
포상의 가벼운 팽창물을 각종 첨가물과 혼합하여 특수제조공법으로 만든다.
- 사용온도범위
-250℃ ~ 1000℃로 보온보냉재로서는 안전 사용 온도 범위가 가장 넓다.
- 보온.단열성
섬세한 다공성 기포체로 독특한 보온단열의 성능을 가지고 있다.
- 불연성
불연의 무기질을 연료로하여 불에 타지 않는다.
- 발수성
보온단열재에 있어서 가장 중요한 점은 발수성능이다. 아무리 완벽한 단열시공을 하더라도 보온재
자체가 습기를 흡수하고 있다면 단열기능을 상실해 버린다. 퍼라이트는 완벽한 발수성을 가지고 있다.
- 방식성
보온재에 함유된 CL 성분은 배관 및 기기의 부식을 촉진시켜 많은 문제점을 야기시키고 있다. 퍼라
이트 보온재는 타보온재에 비해 CL 성분의 함유량이 대단히 적으며 부식제어제이 규산나트륨 성분을
다량 함유하고 있기 때문에 스텐레스강의 배관, 기기의 응력부식균열방지 및 일반 탄소강의 부식보호에
도 뛰어난 효과를 발휘 한다.
- 변형
퍼라이트 보온재는 안전사용온도 범위내에서는 수축이 전혀 없다. 오히려 약간의 신장경향을 가지
며 냉각되면 다시 원상태로 복원되므로 접합되므로 접합대상인 PIPE의 열신장에 대응한다. 따라서 장시
간 사용하여도 이음매 부분에 틈이 생겨 유실되는 열손실이 거의 없다.
5) 폴리에틸렌(P.E) 보온재 : 예)아티론 등
폴리에틸렌을 화학가교,발포된 쉬트 상태의 반경질 발포체이다.
- 사용온도범위
-25℃ ~ 80℃
- 발수성
발포체라 수많은 기포로 형성되어 있어 내수성이 우수하다.
- 취급과 시공
따가움이 없으며 TAPE 마감시공 등 여러가지 마감재들을 필요로 한다.
- 변형
Cooling과 Heating의 순환과정 동안에 발생하는 수축.팽창으로 인해서 이음매와 틈새가 벌어지고 갈
라지는 현상이 생길 수 있으며 이러한 문제는 결로 발생과 유실되는 열 손실의 주된 요인이 된다.
- 내열.난연
적용온도 이상을 초과하였을 경우 순식간에 녹아버리는 성질을 가지고 있으며 심지어 용접작업에서
노출시 제품에 피해를 입는 경우가 있다. 또한 높은 위쪽에 시공되어 있는 배관일 경우에는 불똥이 생
겨서 아래로 떨어지면 화재를 유발할 수 있다.
6) 경질 폴리우레탄(P.U)
경질 폴리우레탄 폼이란 우레탄(Urethane) 결합을 가진 폴리머로서 폴리이소시아네이트와 폴리올 등
의 활성수소 함유물과의 반응에서 생성되는 합성수지의 총칭으로 현장분사식, 주입식, 판상 등의 시공방
법으로 여러 가지 마감과정을 가지고 있으며 제품의 경량성이 뛰어나다.
- 사용온도범위
-190℃ ~ 100℃로 저온에 용이하다.
- 단열성
강도 면에서 우수하여 널리 쓰여 왔으며 낮은 열전도율을 지닌 프레온 가스인 R-11, R-12와 폴리머
(Polymer)를 발포한 재료로 뛰어난 단열성을 나타낸다.
- 난연성
불연성의 재질은 아니지만 난연의 성질을 가지고 있다.
- 운반, 취급용이성
유리가시와 같은 따가움이 전혀 없어서 용이하다.
- 접착성
강한 자기 접착성을 지니고 있다.
- 독가스유해성
인체에 매우 유해하고 강한 독가스의 유출로 인해 폐해가 심각하다.
7) 니트릴고무(NBR) 보온재 : 예)남익슈퍼론?
밀폐된 기포형태(CLOSED-CELL)의 탄성중합체로 NBR(니트릴러버)과 여러 가지 합성혼합물로 이루
어져 있는 발포형태의 폼(FOAM) 재질로 최소의 두께로 최상의 단열효과를 내는 우수한 단열성, 시공의
용이성으로 일반 건축설비,조선,냉동,플랜트 분야 등에서 주목을 받고 있는 제품 자체로 마감이 가능한
가장 이상적인 보온 보냉 단열재이다.
- 사용온도범위
-40℃ ~ 110℃ 라인에서 보온.보냉재로 뛰어난 효과와 장점을 가지고 있다.
- 환경성
CFC가 배제된 합성고무재질로 사용후의 폐기물은 일반폐기물에 해당하는 환경 친화적인 차세대 신
소재의 보온재이다.
- 인체무해성
먼지, 가시, 분진 등의 폐해가 전혀 없다.
- 난연성/낮은화염확산도
자기소화성의 소방제품으로 불똥이 전혀 없는 재질의 뛰어난 성질을 가지고 있다.
- 높은 열 효율성 및 우수한 결로방지성
안정적인 K값을 유지하는 꽉 막힌 재질의 구성으로 흡수나 흡습이 거의 없고 열전도율의 변화나 온
도의 차이에 따른 결로를 미연에 방지할 수 있다.
- 빈번한 온도변화에 대한 완벽한 적응성
온도의 변화가 심한 Cooling과 Heating의 순환과정에서 발생할 수 있는 제품의 수축.팽창이 극히 미
미하며 일관된 품질의 기능을 유지할 수 있다.
- 뛰어난 접착력
기존 자재들과는 달리 접착 성분에 대한 적응이 빠르므로 완벽한 밀봉.기밀을 유지하여 준다.
- 경제적인 시공성
제품의 자체로 완료하며 마감재가 전혀 필요하지 않아 손쉽게 시공이 가능한 경제적인 보온재이다.
- 시공후 청결성 유지
뛰어난 방습성 및 원소재 물성의 특성상 곰팡이와 벌레 그리고 쥐등이 갉아 먹는 폐해가 전혀 없는
방충성을 지니고 있는 보온재이다.
- 내화학.내후.내구성
보통의 산.알카리 등 화학약품에 강하며 풍화작용에 의한 열화현상이 없고 부패 또는 변질되지 않
아 반영구적이고 위생적이다.
