비드법단열재특성

[yeadam 建築設計事務室]

2012년 7월9일 비드법단열판의 KS 기준을 추가함

2010년 3월30일 18시 내용중 일부 수정과 비드법2종(탄소보강EPS) 내용 추가

2011년 7월3일 11시 내용중 압출법단열재와 열반사단열재를 분리하여 별도의 글로 구성하고 내용을 보강함

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패시브건축물에 있어서 중요인자 중 하나는 물론 단열이다.

하지만.. 이 원칙은 모든 다른 건축물도 마찬가지이다. 패시브건축물은 이것을 정밀하게 정량화했을 뿐이다.

 

패시브하우스에 관하여 흔히 잘못 알려진 오해는 단열만 충분히 하면 패시브가 되는 듯 생각하는 것이다. 패시브하우스가 단열을 강화하는 것은 맞지만, 단열을 강화한다고 패시브가 되는 것은 아니다. 대게 여기서 일반화의 오류가 벌어진다.

 

겨울에는 두꺼운 옷을 입어야 한다.. 건물에서의 단열도 마찬가지 개념이다. 한겨울에 얇은 옷만 걸친 채 안에다 발열쪼끼를 입고 다는 것이 얼마나 낭비인가를 생각해 보면 결론은 단순하다. 옷은 버릴 때까지 계속 입을 수 있다.

 

문제는 국내에서 건물이 입고있는 옷이 과연 두꺼운 옷인지 얇은 옷인지 알 도리가 없다는데 있는 것이다. 건축법에서 정한 단열재의 두께가 절대 치수인 것처럼 생각하고 계시는 분들이 많은데.. 대게 모든 법이란 것이 그렇듯이 최소한의 기준을 정해 놓은 것 뿐이다..

 즉. 법에서 정한 단열은 그 이하 치수로 할 경우 문제가 되기 때문에 하한선을 정해 놓은 것 뿐이다. 당연히 그 이상의 두께를 반영해야 따뜻한 집이 되는 것이다.

 

다시 옷으로 비유를 하자면. 건축법에서의 단열 규정은 한겨울에 얼어죽지 않기 위해서 입어야 하는 최소한의 옷을 정해둔 것 뿐이다.. 패시브든 아니든 단열에 좀 더 관심을 가져주었으면 하는 바램이다.

 

독일 패시브하우스 기준의 단열은 외벽과 바닥의 경우 열관류율 0.15w/㎡k, 지붕은 0.11w/㎡k를 준수하도록 되어 있으나, 각 지역별 표준 기상데이터에 따라 에너지 요구량을 계산하여 년간 단위면적당 에너지요구량이 15kwh 이하로 억제되는 것을 전제로 단열기준은 더 강화되어나, 완화될 수 있다.

 

즉 바닥면적에 따른 외벽면적의 비율이 커질 수록 동일한 단열이라 할지라도 열손실이 많아지게 되며, 또한 동일한 형태, 동일한 단열이라 할지라도 지역의 표준기상데이타에 따라 그 열손실 정도가 다르기 때문이다. (패시브건축의 핵심은 바로 여기에 있다)

 

아래 그림은 CE3 프로그램에서 벽체 열관류율을 입력하는 화면이다.

 

 

단열재의 종류에 따라서 열전도율이 달라지기 때문에 각 단열재 회사가 보유하고 있는 열전도율에 대한 시험성적서를 반드시 확인해야 하며, 시험성적서외에도 각 단열재 회사에서 제시하고 있는 취급 방법과 특징을 충분히 숙지하고 설계에 반영되어야 한다.

 

비드법보온판은 "KS M3808 : 2011 발포 폴리스티렌(PS) 단열재"에 의해 정의되는데 규정 중 성능에 관한 사항은 다음과 같다.

비드법보온판의 주요 검토사항은 다음과 같다.

 

- 비드법1종보온판 (EPS)

 

통상 EPS로 통용되는 단열재로써 스티로폴은 특정회사의 상호명이므로 도면에는 비드법단열재 혹은 EPS 단열재로 기재되어야 한다.

비드법단열재는 그 밀도에 따라 등급을 구분할 수 있으며 통상 30kg/㎥이 가장 단단하며 열전도특성도 가장 뛰어나다. (유럽에는 더 높은 밀도의 제품도 있다.)

비드법단열재는 "비드"라고 하는 것을 발포시켜 만들기 때문에 주어진 이름이다. "비드"는 제조사가 별도로 있고 대게는 다국적기업에서 생산을 한다. 비드법단열재의 밀도는 결국 이 "비드"를 어떤 크기로 발포를 하느냐에 달려있다. 아래 사진은 동일한 "비드"를 각기 다른 크기로 발포한 모습니다. 우리나라 기준으로 비교하자면 왼쪽 부터 비드법2종4호, 3호, 2호 정도의 크기라 보여진다. 사진에서 유리접시에 담겨져 있는 것이 원재료인 "비드"이다.

<"비드"의 발포 크기별 비교 사진, 출처 : BASF>

 

비드법 단열재의 장점은 현장에서 절단 등의 가공이 쉽다는데 있으며 시공방법에 따른 단열성능의 오차가 적다는데 있다.

단점은 주의점은 흡수율이 약 2~4%대로 상대적으로 흡수율이 높으며 이에 따라 단열성이 급격이 저하될 수 있으므로 직접 물에 닿는 부위에 시공은 불가하다. 그러므로 주로 지상층 외벽에 적용 되어야 한다.

 

또 주의할 사항은 아래의 비드법2종 단열재와 마찬가지로 "제조후 숙성과정"이 없으면 휨현상이 발생할 수 있다. 이는 비드법계열 단열재의 공통된 현상이라고 보여진다.. 다만 비드법1종에 비해 비드법2종이 그 현상이 조금 더 나타나는 것으로  현장에서 이야기되고는 있으나 현재 실험을 통한 연구논문이 전무하고 또한 실험을 하더라도 그 실험조건이 매우 광범위하여 쉽게 결론이 나리라고 판단되어지지 않는다. 다만, 외단열미장공법에서 주어진 표준을 지켜서 시공한다면 문제는 없을 것으로 보고 있다.

 

외단열미장마감공법처럼 단열재위에 바로 마감재가 붙는 경우 아래 하자사진처럼 이 휨현상에 의한 배부름하자가 발생할 확율이 높다.

 

숙성은 최소 7주이상 되어야 한다.

<비드법보온판의 휨현상에 의한 배부름하자사례>

 

 

 

- 비드법2종보온판 (탄소보강EPS)

 

<비드법보온판의 셀구조 - 비드법1종과2종은 동일한 구조임 - 출처:Basf.com>

 

EPS처럼 통상적인 영문명칭이 아직 없으나 (해외에서는 Grey EPS, 즉 g-EPS로 불리는 정도이다.), 법적으로는 "비드법2종보온판"이라는 이름으로 확정되었음으로, 본 협회에서는 법정명칭인 "비드법2종보온판" 또는 "비드법2종단열재" 라 칭한다.  네오폴, 에너포르, 제로폴 등의 이름은 특정회사의 상호명들이므로 도면에는 비드법2종보온판으로 기재되어야 한다.

비드법2종보온판은 비드법단열재에 탄소를 함유한 합성물질인 그라파이트를 첨가하여 제조한 것이다. 이론적으로는 복사열에 대한 축열능력에 보강하여 단열성을 높힌 제품으로 시장에서의 타겟은 아래쪽에 설명이 나오는 압출법보온판 (XPS)를 대체하기 위해 나왔다. 물론 압출법만큼의 단열성은 나오지 않으나 XPS는 시간에 따른 경시현상(단열성저하)가 있기 때문에 설득력이 있을 것으로 보고 있다.

 

단열성이 동일한 밀도의 EPS단열재에 비해 약 9%내외정도 높다는 것외의 통상적인 특징은 EPS와 같다. 즉, "숙성"이 필요하다는 것이다. 이 숙성이라는 것의 의미는 공장에서 생산한 후에 7주 정도 자연상태에 그대로 노출시켰다가 시공을 해야 한다는 것이다. 이러한 숙성이 없으면 이 1종과 마찬가지로 휨현상이 발생할 수 있다.

 

제조업체에서 제공하는 정확한 데이타가 없어 (아직 실험데이타가 없을 수도 있다) 두께와 길이에 따른 휨정도의 정확한 데이타를 가지고 있지는 못하나, 비록 약간의 휨일 지라도 단열재사이에 틈이 생길 수 있으며, 이는 단열성능 저하로 직결되고 외단열미장마감공법에서는 아주 약간의 휨도 외관상 쉽게 드러나기 때문에 문제가 될 수 있다.

 

숙성과정을 거치면 휨현상을 현저히 줄일 수 있으므로 공장생산 후 바로 사용은 피해야 한다. 그러나 문제는 비드법 단열재의 부피가 무척 크기 때문에 제품을 자연상태에서 숙성할 공간이 현장에는 없다는데 있다. 그렇다고 공장에서 숙성한 후에 현장으로 가져와 달라고 할 수도 없다. 공장에는 숙성할 공간이 더더욱 없기 때문이며, 제대로 된 기간동안 숙성을 하는지도 확인할 방법이 없기 때문이다. 이 시간에 따른 휨현상도 앞으로 연구자들이 다루어야할 중요한 숙제가 될 것이다.

출처:한국패시브건축협회