건축물의 결로발생 원인 및 방지 대책(건설기술인 협회 자료입니다)

[건축풍수]

건축물의 결로발생 원인 및 방지 대책

1. 개요

공기에 열을 가하면 습도가 낮아지고 열을 제거하여 온도가 낮아지면 습도가 높아지는데 이렇게 공기가 포함할 수 있는 최대 수증기량을 포화수증기상태라고 하는데 이 점을 露點(dew point) 또는 이슬점이라고 하고 이 때의 온도를 노점온도(dew point temperature)라고 하며 결로가 발생한다.

결로가 발생하는 노점온도는 늘 일정하게 주어진 온도가 아니고 공기의 습도가 높으면 약한 냉각에서도 발생하고 상대적으로 습도가 낮으면 더 높은 냉각이 필요하게 되는 온. 습도의 변화에 따라 다르게 나타나는데, 구조물에 발생하는 결로는 표면의 온도가 여기에 접촉하는 공기의 노점온도 이하에 있으면 그 공기는 포화수증기상태가 되어 더 포함할 수 없는 수증기가 응축되어 구조체의 표면에 붙는 것을 말한다.

결로의 유형은 표면결로와 내부결로가 있는데 구조물에 결로가 발생되면 불투습성의 재료 표면에는 물방울이 맺히고 투습성 물질에는 흡습에 의한 곰팡이 등이 서식하게 되어 의장상, 위생상 문제를 발생시키게 되므로 이를 방지하기 위해서는 결로발생인자를 사전에 봉쇄하여야 하는데 그 대표적인 것이 구조물의 단열과 실내에서의 지나친 수증기 발생의 억제 및 환기 등 생활환경과 밀접한 관계가 있다.

2. 결로의 유형

1) 표면결로

표면결로란 공기 중의 수증기가 구조체의 저온부 표면에 접촉하여 응축된 것을 말하며 일시적인 것과

지속적인 것으로 분류할 수 있다.

(1) 일시적인 결로

- 공조중인 건물의 문 또는 창 등 개구부가 열렸을 때 발생한다.

- 추운 겨울이 끝날 무렵 갑자기 외기온이 따뜻해질 때 발생한다.

- 여름철 지하실에 따뜻한 기온의 유입 시 발생한다.

(2) 지속적인 결로

- 구조체의 단열이 잘 되지 않아 표면 온도가 낮고 실내온도가 높을 때 저온부에서 부터 발생한다.

- 페쇄되어 환기가 잘 되지 않은 곳에서 발생한다.

2) 내부결로

(1) 벽체 등 구성재의 내부온도가 노점온도 이하일 때 구체 내부의 수증기가 응축되어 발생하며 특히 중단열공법 적용 시 단열재를 설치한 외측벽에 다량의 결로가 발생하는 경우가 많다.

(2) 투습성이 높은 재료 사용 시 내부결로 발생율이 높다.

3. 결로발생 과정 및 영향

1) 결로의 발생과정

(1) 온, 습도 및 생활환경의 영향에 따라 실내에 수증기가 발생한다.

(2) 포화수증기가 실내의 저온부에 흡착하여 응축수(결로)가발생한다.

2) 결로의 영향

(1) 실내의 쾌적성 저하

- 결로수의 낙하 등에 의한 불쾌감이 증폭된다.

- 마감재의 훼손 및 곰팡이 발생으로 의장성 저하 및 위생상 불리하다.

(2) 원가 상승

- 단열성능의 저하로 인한 냉. 난방 부하의 상승으로 에너지가 불필요하게 낭비된다.

- 유지관리비 상승으로 LCC(life cycle cost) 차원에서 경제성이 저하된다.

(3) 구조체에 미치는 영향

- 한대지방에서는 내부결로에 의한 응축수의 결빙 시 팽창에 의한 구체에 균열 등을 유발시킨다.

- 마감재의 잦은 교체가 필요하게 된다.

4. 결로의 발생 원인

1) 생활습관

(1) 겨울철 실내의 환기부족으로 인해 북쪽 거실이나 밀폐된 부분에서 주로 발생한다.

(2) 겨울철 난로 등의 난방기구 사용과 취사 및 세탁 시 수증기 발생이 많아진다.

2) 부적절한 건축 계획

(1) 건물을 북서쪽으로 배치 시 통풍이 불량해진다.

(2) 건물의 밀집배치 시 일조량이 부족해진다.

(3) 내단열 적용 시 내부결로가 발생되고 냉. 열교(cold bridge/heat bridge)가 발생되어 부분 결로가 발생할 수 있다.

(4) 투습성이 높은 재료 적용 시 내부결로 발생율이 높아진다.

3) 단열공사의 부실

(1) 성능 미달의 단열재 사용 시 실내온도가 가장 낮은 곳부터 결로가 발생한다.

(2) 단열재의 시공부실 및 공법적용의 미숙으로 인해 단열 취약부가 발생하여 결로가 발생한다.

(3) 보온이 필요한 천정 속 설비 관로의 보온재 미시공 및 부실시공

5. 결로 방지 대책

1) 생활습관의 변화가 필요

(1) 실내의 수증기 발생을 억제해야 한다.

(2) 낮에는 실내를 open system화 하여 건물 내부의 온도를 균등히 해야 한다.

(3) 겨울철에는 자연 또는 강제환기를 실시하여 실내의 수증기를 최소화 하고 신선한 공기의 유입이 필요하다.

2) 건축물의 적절한 배치

(1) 일조량 및 통풍을 고려한 배치계획이 필요하다.

(2) 건물을 남동쪽으로 배치하고 밀집되지 않게한다.

3) 단열계획 시 고려사항

(1) 단열재료

- 함량미달이나 파손된 단열재를 사용하지 않는다.

- 열전도율이 낮은 재료를 선정하고 충분한 두께를 사용하여 시공한다.

- 판상형 단열재의 접합부를 일체화하여 단열의 연속성을 꾀하고 유리섬유, 섬유판, 암면 등의 blanket

insulation은 눌려서 부피가 작이지지 않도록 한다.

(2) 부위별 단열보강

- 바닥

* 지면에서 30cm위로 불투습층의 재료를 이용한 방습처리로 바닥층의 습기유입을 차단한다.

* 지반에 면하는 최하층 바닥은 비닐시트 등을 이용한 방습층을 두고 그 위에 단열재를 설치하여 바닥으로부터 습기유입 및 냉교(cold bridge)를 차단한다.

- 벽

* 저온부에 단열층 설치 시 내부결로 방지가 가능하다.

* 외부 치장벽돌 적용 시 중단열을 할 때는 치장벽돌 요소요소마다 줄눈부에 통기구를 설치하여 치장벽돌 내외부 온도차를 없에서 내부결로를 방지할 수 있게 하며 맨 하부 바닥에는 내부결로 발생시 응축수가 빠질 수 있도록 배수구(weep hole)를 설치한다.

* 외기에 면한 부분 등 단열 우각부에는 단열재를 보강하여 냉교(cold bridge)를 차단한다.

- 지붕층

* 방수층 위에 설치하는 외단열공법 적용이 구조체의 내부결로방지 등에 유리하다.

* 달대 등 연결철물에 의한 냉교(cold bridge)에 주의한다.

* 온도차에 의한 결로발생이 가능한 천정 속 설비관로는 반드시 규격에 맞는 보온재를 사용하여 보온처리한다.

* 천정속 단열재는 반자틀에 밀착시키고 틈새가 벌어지지 않게 설치해야 하며 지붕층과 단열재 사이에는 환기구를 설치하는 것이 좋으며 특히 bianket형 단열재 적용 시는 눌리지 않게 해야 하며 단열재가 흡습하지 않도록 보양하는 것이 좋다.

6. 결론

구조물에 발생하는 결로의 대부분은 부적절한 구조물의 배치와 생활습관 그리고 단열재 선정의 부적정 및 시공 부실에 의한 것이 주를 이루고 있는데 결로를 방지하기 위해서는 무엇보다도 결로의 발생원인을 파악하고 그 인자를 제거할 수 있는 계획이 필요하다.

결로는 의장적으로나 위생적으로 매우 불리하며 특히 내부결로는 구조체의 열화를 촉진하므로 설계단계부터 이의 발생을 방지하기 위한 철저한 계획이 없다면 구조물이 완성된 다음 이를 제거하기 위해서는 또 다른 투자가 필요하고 상황에 따라서는 매우 어려운 과정을 겪어야 하기 때문에 사전에 이에 대한 충분한 관리계획이 우선 되어야 할 것이다.

특히 결로의 발생은 단열공사와 불가분의 관계를 갖고 있기 때문에 성능이나 함량미달의 단열재는 사용하지 않아야 하며 단열 우각부는 반드시 보강하여 냉교(cold bridge)발생에 의한 부분적인 결로가 발생하지 않도록 하여 사용자들의 쾌적성 확보와 에너지의 불필요한 낭비에 따른 건축물의 전 생애기간비용(LCC)에서 유지관리비용이 필요 이상 상승하지 않도록 계획 되어야 할 것으로 사료된다.

- 결로문제 해결 에 참고가 되시길 바랍니다 ^^;