박정로 연구소장의 공업화목조건축! 기후변화 대응하는 녹색 집짓기 4

[초익공]

박정로 연구소장의 공업화목조건축! 기후변화 대응하는 녹색 집짓기 4

어떠한 단열재를 선정하고 어떻게 관리할 것인가

건축물에서의 단열은 열의 이동을 막아 실내 온도를 일정하게 유지할 수 있게 하는 역할을 하며, 건축물의 성능과 거주자의 쾌적성을 유지하는데 있어, 매우 중요한 요소이다. 또한, 단열은 건축물의 에너지 소비를 절감할 수 있는 중요한 역할을 하며, 정부의 제로에너지건축 정책을 구현함에 있어, 건축물의 패시브적인 요소에서 저에너지를 만들 수 있는 요소는 단열 성능을 향상이다.

건축물의 단열기준은 국토교통부 고시인 건축물의 에너지절약 설계기준에서 다루고 있으며, 이 기준은 2018년 9월에 대폭 개정 (난방도일에 따른 기후지역 재분류, 건축물 부위별 열관류율 기준 강화 등)되었으며, 그 고시를 통해 정부에서는 패시브수준(중부 1지역 외벽 열관류율 기준 0.15 W/m2K 이하까지 강화)까지 단열기준을 강화시켰다고 발표하였다. 단열기준은 지속적으로 강화되어오고 있다. 물론, 국토교통부에서는 지속적으로 단열기준 강화에 따른 효과들을 보도자료를 통해 발표해오고 있다.

그림1. 건축물에서의 단열의 중요성.(부위별 열손실 비율)
<출처: The Importance of Insulation by Claire Cardwell>

국내 건축시장에서 많은 비율을 차지하고 있는 철근콘크리트조에서는 주로 외단열 또는 내단열, 혼합된 외단열 및 내단열 등으로 단열방식이 이루어지지만(그림 1참조), 목조건축의 경우, 경골목구조나 중목구조의 경우, 주로 벽체나 지붕 골조 사이에 단열재를 넣는 방식인 중단열 방식으로 이루어지고 있으며, 다른 구조(CLT구조), 지역, 설계자 또는 시공자의 시방에 따라, 중단열 이외에 내단열이나 외단열을 하기도 한다. 또한, 목표로 하고 있는 성능 기준(예를 들면, 캐나다 수퍼-EⓇ 하우스 인증 또는 패시브하우스 인증 등)에 따라 단열 방식이나 두께, 재료 등이 달라지기도 한다(그림 3 참조).

그림 2. 철근콘크리트 구조의 단열방식.

그림 3 . 목조건축의 단열방식.

목조건축에서 사용되는 단열재는 유리섬유 단열재, 스프레이 폼 단열재, 보드형 단열재, 암면 단열재 등이 있다. 유리섬유 단열재는 보통 크래프지가 한쪽 면에 붙어 있으며(Kraft faced), 비용적인 측면에서 다른 단열재에 비해 저렴하기 때문에(가성비가 좋음), 대부분의 현장에서 사용되고 있다. 또한, 주택 내부 공간 간의 차음을 위한 용도로써도 사용되고 있지만, 수분에 취약 하다는 단점도 있다. 간혹 유리섬유 단열재에 대해 완전히 눌러서 시공해야 단열성능이 좋다고 알고 있는 시공자도 있으나, 유리 섬유 단열재는 눌리거나 구겨지지 않게 하여 제품 그대로의 두께를 유지하며 시공해야 한다(그림 4 참조). 또한, 코너부분이나 전기박스 뒷면에 단열재가 충분히 채워지도록 시공해야 한다(그림 5, 6 참조).

그림 4. 바르게 시공된 유리섬유 단열재.

그림 5 . 벽체 코너부분 단열재 미시공.

그림 6. 전기박스 뒷면 부분 단열재 미시공.

유리섬유 단열재 다음으로 많이 사용되고 있는 단열재는 스프레이 폼 단열재이다. 주로 수성연질폼이 사용되며, 지역에 따라 경질폼을 사용하기도 한다(경질폼의 경우, 열전도율은 보통 0.020 W/mK로 수성연질 폼(0.034 W/mK)에 비해 단열성능이 매우 우수하다). 국산 스프레이 폼도 있지만, 목조건축에 특화된 캐나다산이나 일본산 스프레이 폼 단열재 등이 수입되어 적용되기도 한다. 스프레이 폼 단열재는 유리섬유 단열재에 비해 고가이지만, 상대적으로 시공 품질을 적정하게 유지할 수 있다는 장점이 있으며, 수성연질폼만 시공하더라도, 수준 높은 기밀성을 확보할 수 있다. 간혹 공업화 건축의 한 공법인 패널라이징 적용을 극대 화하기 위해 스프레이 폼 단열재로 시공 품질을 확보하면서 기밀성능을 확보하는 업체들도 있다.

그림 7. 스프레이 폼 단열재 시공 후 박리 현상(좌). 그림 8. 스프레이 폼 단열재 시공 후 에어포켓 현상(우).

하지만 이러한 스프레이 폼 단열재도 시공시 제품에 맞는 온도조건(특히 겨울철 시공시 주의해야 함)을 확인해야 하고, 단열재를 시공한지 2~3일 정도 지난 후에 목재에서 단열재가 떨어지는 박리 현상(그림 7 참조)이나 에어 포켓(Air pocket) 현상이 일어나지 않는지 반드시 확인해야 한다(그림 8 참조). 실내외 온도조건이 10도 이상인 경우, 열화상 카메라를 이용하여 확인하는 방법도 있다(그림 9 참조).

추가적으로 화재 안전성과 발수 기능이 있는 암면 단열재의 경우, 외단열재로 적용되고 있다. 보드형 단열재인 압출법 단열재나 비드법 단열재의 경우, 기초 등의 단열재로 사용된다. 목조건축의 단열 성능에 대한 산정 방법은 다음 기사에 연재할 것이다.

그림 9. 열화상 카메라를 이용한 단열재 시공 상태 체크.

단열재는 가격, 시공성, 품질, 기능, 하자 최소화 등 재료마다 장점 및 단점을 가지고 있다. 필자의 개인적인 견해일 수도 있겠지만, 좋지 않은 단열재는 없다. 물론 재료자체가 문제인 단열재도 있겠지만, 중요한 문제는 단열재 시공과 그 제품에 맞는 품질관리를 어떻게 하는지가 단열재의 시공품질을 결정짓는다고 생각된다. 단열재 제조사 마다 본 회사에서 취급하고 있는 단열재가 좋고, 경쟁사의 단열재는 좋지 않다고 홍보를 하기도 한다. 하지만 단열재는 모두 장점과 단점이 있으며, 앞서 말한 대로 단열재 시공시 얼마나 관리를 하고 시공하는지에 따라, 성능이 결정된다는 것이다.

박정로 연구소장/공학 박사

출처 [한국목재신문=한국목재신문 편집국]