단열재 종류 및 장단점 (우레탄,비드법,압출법,그라스울)

[BON LEB]

단열재 Insulating materials

건축에 있어서 단열은 매우 중요한 부분을 차지 하고 있습니다.

건축 단열재 선택 방법에는 단열성, 내구성, 불연성, 방충성, 경제성을 모두 고려해 선택해야 하며

건축물의 장소, 규모및 용도에 따라 선택의 방향은 달라질 수 있습니다.

경질우레탄폼 단열재 우레탄폼

우레탄폼 단열재는 단열부위에 분무하는 발포식 단열재로 팽창력과 접착력이 좋고, 차음성과 기밀성이 우수해 현장에서 많이 쓰는 효과적인 단열재입니다. 우레탄폼은 경질과 연질로 구분합니다. 경질(Closed cell)은 강한 재질의 우레탄폼으로 연질우레탄보다 밀도가 높고 열전도율이 낮아 단열등급 ‘가’군에 속하죠. 일정부분의 두께로 시공하면 방수기능을 얻을 수 있습니다. 열전도율이 우수하며, 단열성능도 좋고, 내구성이 양호합니다. 무엇보다 부착성능도 우수하고, 강도가 높아 외단열이나 중단열에 적합합니다.

하지만 우레탄폼 단열재는 가연성이라는 약점이 있습니다. 일부 난연성 제품이 판매되고 있지만 불에 약한 것은 분명하고, 유독가스 배출이 여전히 문제입니다. 시공 후 일정기간 유해한 냄새에 노출될 수 있고, 해충이 접근하여 번식장소로 이용할 수 있어 해충접근을 철저히 차단해야 합니다. 영하에서도 시공이 가능하지만, 양생시간이 1~2시간 필요해 겨울철에는 시공이 쉽지 않습니다.

연질우레탄폼 단열재 연질우레탄폼

연질(Open cell)은 경질에 비해 강도가 약한 우레탄폼으로 열전도율이 경질보다 높지만, 내구성이 좋고, 흡음성과 습도조절기능이 경질보다 우수합니다. 양생시간이 10초 이내로 짧고, 냄새도 경질보다 적습니다. 재질이 유연하고, 충진성도 양호해 균열이 없기 때문에 친환경 내단열 자재로 인기가 높습니다.

하지만 밀도가 경질우레탄보다 낮고, 열전도율이 경질의 60% 수준에 머물며, 방수기능도 없습니다. 따라서 내단열에 적합하나, 경질 수준의 단열성능을 확보하려면 일정부분 두께를 높여야 합니다. 강도가 낮아 어느 정도 강도가 필요한 곳에는 사용하기 어렵지만, 오히려 낮은 강도로 인해 못질이 가능하다는 장점을 얻습니다. 그래서 실내시공에 적합합니다.

발포폴리스티렌 단열재 비드법단열재

일명 스티로폼단열재로 불리며, 폴리스티렌 수지에 발포제를 첨가해 기포형태의 플라스틱으로 융착성형한 단열재입니다. 소재의 90%가 공기로 이루어진 반면, 밀도가 높아 열전도율도 낮습니다. 가격이 저렴하고, 차음성이 좋으며, 시멘트와 부착성이 우수합니다. 무게가 가볍고, 탄성이 좋아 시공성이 뛰어나기 때문에 대중화되어 있는 경제성 좋은 단열재입니다.

하지만 좋은 단열효과에도 불구하고, 70도 이상의 고온과 자외선에 약하며, 수분에 변형이 다소 있을 수 있습니다. 판을 부착하는 과정에서 이음매가 발생됩니다. 가연성은 우레탄폼보다 높습니다. 유독가스 방출도 많습니다. 과거 단열재에 대한 규정이 미흡한 시절에 조립식 판넬주택의 단열재로 사용되는 등 활용도가 높았으나, 다른 단열재에 비해 화재에 취약하다는 평입니다. 최근 난연성 제품이 판매되고 있습니다.

압축스티로폼 단열재 압출법단열재

일명 아이소핑크라 불리며, 폴리스티렌을 가열 융용하여 연속적으로 압축발포시켜 성형한 단열제입니다. 밀도가 발포폴리스티렌보다 높고, 열전도율도 낮아 단열등급 ‘가’군에 속합니다. 발포폴리스티렌과 비슷하지만 원료에 발포제와 난연재를 압출기에 용해혼합해 발포시킨 판상보드로써 단열성과 방습성이 더 뛰어납니다. 저비용에 무게가 가볍고, 시공성이 용이해 많이 사용됩니다. 수분을 적게 흡수해 세균이나 곰팡이에 강합니다.

하지만 발포폴리스티렌보다는 양호하지만, 여전히 고온과 자외선에 약하고, 판부착과정에서 이음매가 발생되며, 가연성과 더불어 화재시 유독가스를 방출합니다. 물을 흡수하지 않아 발포폴리스티렌보다는 장점이 있어 주거용 건축의 외부, 내부에 두루 사용됩니다만, 콘크리트 타설에는 어려움이 있습니다. 압출법단열재는 초기 경시변화(經時變化: Aging)가 심해 내구성이 약화되면서 단열성능이 낮아지기 때문입니다.

유리섬유 단열재 글라스울, 인슈레이션

글라스울(Glasswool) 혹은 인슈레이션(Insulation)이라고 불리우는 유리섬유는 용융유리를 섬유성질로 만든 단열재입니다. 최근 단열성을 인정받아 클라이밍부츠나 스키부츠에도 사용됩니다. 무기질 재료이기 때문에 고온과 화재에 안전합니다. 그래서 절연재로도 사용됩니다. 압축정도에 따라 밀도가 가장 높은 단열재로 제작될 수 있어 열전도율도 연질우레탄폼 수준까지 낮출 수 있습니다. 가격이 저렴하고, 불연성이기 때문에 방화 용도로 광범위하게 사용됩니다.

하지만 무겁습니다. 유리섬유 자체는 흡습성이 없지만 단열메트가 습기를 머금을 수 있어 시공 후 시간이 지나면 밑으로 쳐지는 등 단열메트 구조가 변형될 경우 기밀성과 단열성이 떨어집니다. 시공과정이나 시공후 외부충격으로 외부보호막이 훼손될 경우 유리섬유가 노출될 수 있습니다. 유리섬유는 인체와 접촉하면 피부염, 호홉기관질환을 야기할 수 있다는 의학보고가 있습니다.

미네랄울 단열재 암면 단열재

미네랄울(Mineral Wool)은 규산칼슘의 광석을 고온으로 용융시켜 만든 암면을 내심재로 사용하여 불에잘대 차지않으며 내열성이 높아 700도의 고온에도 변함이 없어 완벽한 방화성능을 지니게 됩니다. 뛰어난 단열성은 물론 흡음성, 완벽한 불연성능 까지 지니고 있습니다. 암면(Rock Wool)단열재라고도 합니다.

하지만 공기중에 장시간 노출시 풍화 발생되며 습기에 유리섬유 단열재와 함께 습기에 취약합니다.

셀룰로오스 단열재 셀룰로오스

셀룰로오즈(Cellulose)는 목재나 식물의 섬유소를 말합니다만, 목재를 가공한 단열재가 아니고, 목재로부터 만들어지는 종이를 재활용하여 난연재를 첨가해 제조합니다. 셀루로오즈는 목재 사이에 충진재 방식으로 충전되면서 시공됩니다. 빈틈만 없다면 밀도가 높아 단열성, 차음성, 기밀성이 좋습니다. 패시브하우스나 에너지절감주택에 시공되는데, 목조주택의 축열기능을 향상시키는데 효과가 좋고, 유리섬유보다 친환경적이어서 각광을 받습니다. 화재시 유독가스가 적어 유럽 등 전세계 주택에 다양하게 사용됩니다.

하지만 문제는 습기입니다. 종이가 원재료이므로 흡기를 먹으면 밑으로 처지면서 단열성이 현저히 떨어집니다. 붕산계열의 난연재를 첨가하지만 불연이 아니기에 화재가 발생하면 화염이 구조체에 전달될 수 있습니다. 시공시 블로우인공법으로 합판을 설치한 후 셀루로우즈는 타설하는데 압력으로 배가 불러올 수 있어 적합한 밀도유지를 위해 합판을 튼튼하게 설치해야 합니다.

페놀폼보드 단열재 PF보드

PF보드는 400~500℃ 내화성을 갖춘 열경화성 수지를 90% 이상의 독립기포율로 발포시킨 고성능 단열재입니다. 압출스티로폼 단열재보다 밀도가 높고, 경질우레탄폼에 유사한 낮은 열전도율을 자랑합니다. 글라스울, 에어크리트보다는 불연성을 갖추지는 못했으나, 준불연성으로 유독가스도 최소화되어 외장단열에 인기가 높습니다. 경시변화가 거의 없어 장기성능 유지에 유리합니다. 시공가격대비 단열성이 좋아 냉난방비 절감에 유리하며, 흡음성도 좋고, 친환경발포가스를 사용해 친환경성도 갖췄습니다.

하지만 판부착식으로 이음매가 발생될 수 있고, 현장시공시 기능공이 필요합니다. 특히 시공시 알루미늄호일 코팅부분을 난연성능이 필요한 바깥 방향으로 시방서에 따라 정확히 시공해야 합니다. 수분에 의한 성능저하에 취약할 수 있습니다.