출처: http://greenhomekorea.tistory.com/11
단열재는 그린홈의 자재요소중 가장 중요한 핵심요소로서 그 종류를 살펴본다.
그 밀도에 따라 등급을 구분할 수 있으며 통상 30kg/㎥이 가장 단단하며 열전도특성도 가장 뛰어나다.
장점은 현장에서 절단 등의 가공이 쉽다는데 있으며 시공방법에 따른 단열성능의 오차가 적다.
단점은 열에 취약하고 화재시 인체에 해로운 가스를 발생시킬 수 있으므로 내단열재로의 사용은 피해야 한다.
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.
그러나 미네랄 울보다 함수율이 적으므로 고온다습, 호수주변, 겨울철 일교차가 큰 지역에서 사용가능하다
접착 모르타르 사용시 단열재의 40% 이상 사방으로 돌아가며 접착제를 붙이고 중간에 몇군데 더 첨가하여
공기층을 없애야 한다.
통상적으로 흡수율이 거의 없다. 그러므로 직접 물에 닿는 부위에 적용하여도 단열성능을 보장받을 수 있으므로 지하층 외벽에 적용이 가능하다.
동일한 밀도의 비드법보온판보다 단열성능이 높으므로 벽체두께를 줄이거나 동일한 두께로 단열효과를 더 필요시 외벽 단열에 사용 할 수 있다.
1-3 폴리우레탄 폼 ( Polyurethane Foam )
폴리 우레탄폼은 POLYOL 와 ISOCYANATE 를 주제로하여 발포제 , 촉매제 , 안정제 , 난연제등을 혼합시켜 얻어지는 발포 생성물로서 , 주로 고성능 단열재로 사용되고 있으며 , 특히 보냉용 단열재로 전 산업에 걸쳐 사용 되고 있다 .
폼의 겉보기 밀도(bulk density)를 비교적 자유롭게 조절할 수 있으며, 아울러 어디에서나 현장에서 간단히 발포시킬 수 있다. 사용하는 원료 글리콜의 종류에 따라 폴리에테르폼과 폴리에스터폼으로 나눌 수 있는데, 앞의 것은 유연성이 좋고 뒤의 것은 공업용 폼으로 쓰기에 알맞게 딱딱하다. 따라서 이와 같이 만들어지는 폼은 초연질(超軟質)·연질·반경질(半硬質)·경질 등의 여러 가지 굳기를 가진다.
항목/제품 |
결로방지용 |
저온창고용 |
냉동창고용 |
지붕용 |
열전도율(KCAL/M,MR,°C) |
0.0141 |
0.0142 |
0.0141 |
0.0146 |
< 출처 선경하우징 www. S-k.co.kr >
1-4 수성 연질 폼
최근에 개발된 뿜칠형 단열재 임
일반 우레탄폼 단열재와 비슷하지만 물을 베이스로 한 단열재이기 때문에 친환경적이다
열전도율 측면이나 기존 섬유단열재의 문제점인 열교현상을 방지하는 최신공법이나 별도의 기계장치가
필요하고 재료가 고가인 단점을 갖고 있다.
수성 연질폼은 기포구조로서 재료는 1%에 공기가 99%로 이루어진 단열기포 형상
Spray 분사로 100배의 팽창 효과를 지닌다.
난영성 제품으로 화재시 유해가스가 발생하지 않으며 메끄러운 면에도 접착성이 우수하다
열전도율 0.039 W/mK
< 출처 선경하우징 www. S-k.co.kr >
1-5 우레아 폼
요소수지를 경화제와 공기를 사용하여 현장에서 발포시켜 시공부위에 주입 또는 분사시키는 단열재로서 폴리우레탄폼이 석유수지계 원료인데 비하여 우레아폼은 요소수지계 원료이므로 가격이 저렴하고 내열성도 다소 높은 편임.
우레아폼은 분사식 단열재의 일종으로서 현장시공이 편리한제품이다.
우레아폼과 폴리우레탄 폼과의 구별은 요소수지계 원료인것과 석유수지계 원료인것의 차이가 있을뿐 단열,방음의 성능을 발휘하는데는 큰 차이가 없다.
현장에서사용할때는 폴리우레탄 제품과 크게 구분을 하지 않고 사용
1-6 네오 폴 ( Neopor )
흑연 함침공법에 의한 재료를 사용해 복사에 의한 열에너지의 투과를 막아주는 기능을 한다.
열전도율 0.034 W/mK .
기존 단열재보다 15 – 20 % 얇은 두께로 시공이 가능하고 화석연료 사용을 50% 가량 줄여 준다고 함
독일 바스프사 개발 제품으로
한국에서는 EPS Korea, 새한수지, 한남산업에서 생산 출시
"네오폴 벽체 블록 " 출시 – 레고형 시공 가능
1-7 에너포르
신개념 비드법 2종
건축법상 가 등급 단열재 – 종래의 발포 폴리스틸렌에 흑연을 첨가하여 결정구조상 복사열흡수 개념을 도입 동일비중의 단열재에 비해 열전도율이 10 – 20% 향상된 시술제품
열을 흡수하는 흑연을 첨가하여 동일기준의 기존 단열재에 비해 단열 성능이 20% 향상된 고효율 단열재
높은 단열 성능으로 공간적, 경제적 최소화로 보다 향상된 에너지 및 자원의 절감 효과를 주는 친환경 제품
독립된 미세한 기포구조로 이루어져 습기, 곰팡이 등으로부터 영향을 받지 않는 웰빙제품
금호석유화학 제품 < 출처 건설경제 광고 >
1-8 폴리에스터 흡음 단열재 ( T – MAX )
P0lyester 100%를 열압착 시켜 제조
항균 및 방취효과 우수 건물의 벽,천장, 바닥등의 흡음 단열 내외장재
열전도율 0.030 – 0.039 ( ) 밀도 10 – 400 KG/M3 두께 10 – 100 MM
내열온도 - 260 도 C 까지
주) 휴인텍 www. T-maxkorea.com < 출처 경향하우징 배포자료>
2-1 그라스 울 ( Glass Wool )
원료로 규사,장석, 석회석 등을 1,500 – 1,600 도C에서 용융하여 원심분리공법으로 섬유화 한 후 Binder를 첨가하여 집면,경화 제품화한 단열재
불연성으로 불에 강하고, 단열, 흡음성이 양호
특히 화재의 위험이 있는곳에는 무기질 제품사용이 필요하여 점차 사용이 확대되고 있음
밀도는 24 – 64 kg/m3 열전도율은 0.035 – 0.038 W/mK.
수분흡수로 인한 단열성 저하와 압축침하로 인한 유효두께 감소가 우려되므로 사용에 유의
2-2 미네랄 울 (Mineral Wool ) / 암면
원료로 현무암, Slag, 안산암의 내열성이 높은 규산칼슘계의 광물을 1,500 – 1,700도C의 고열로 용융액화 시켜 고속 회전 원심분리 공법으로 만든 순수 무기질 섬유로 인체에 유해한 석면제질과는 전혀다른 제품임
사용온도의 범위가 내열도 650도C로 불연재로서 일반건축, 칸막이, 내화벽, 기타 산업용으로 널리 쓰임
밀도는 40 – 300 kg/m3 열전도율은 0.037 – 0.038 W/mK
내단열재로 사용 할 시는
습기를 조절하는 능력이 떨어져 시간이 지나면서 곰팡이의 서식지가 될수 있으므로 추가로 보통 방습 Foil 사용하며 시공시 전기배선 등의 틈이 생겨 습기유입되지 않도록 철저한 차단이 필요 함
대부분의 아파트에서 지하실 냄새의 원인이 되고 있으며, 겨울철 습기가 여름철 냉방으로 인해 증발하지 못하고 더욱 심하게 될수있어 주의요함.
Glass wool이나 미네랄 울의 방습능력을 보충하는 자재를 추가로 사용하기도 한다.
2-3 나무섬유 제품 (황토 접목 ) - PAVACLAY
열전도율이 낮고 열축적능력이 높으며 습기로부터의 위험을 줄일 수 있다.
온도의 변화가 천천히 이루어 짐. ( 밀도와 관계가 있다)
황토는 습기조절능력과 복사열 반사능력이 탁월하여 내장재로 적합
< 출처 http://blog.naver.com/bauhaushong/130036014562 >
2-4 섬유질 단열재 ( 셀룰로오스 화이버)
종이 재활용 단열재
폐지와 전분, 수지를 혼합하여 수증기로 발포, 압출 성형하는 발포 단열재
열전도율 0.034 – 0.036 W/mK 밀도 20 – 30 kg/m3 인장강도 30.4 kg/cm2
투과성 0.07 % 가연성 제품
열이나 소리를 거의 전달하지 않으며, 또 목질섬유 특유의 흡· 방습성에 의해 적당한 습도를 유지하는 작용이 있다. 1940년에 미국에서 생산을 시작했으며 70년대 오일 쇼크시 주택의 천정 블로우잉용 단열재로서 생산이 증가하는 등 구미에서 수요가 급속히 확대되었다.
천연 소재라는 점, 리사이클 제품이라는 점, 제조시 고온의 에너지를 사용하지 않는다는 점(省에너지), 단열효과가 크다는 점 등이 큰 특징으로서 최근의 고기밀·고단열 주택에 대한 요구 상승에 따라 주택 메이커 등에서도 기대를 걸고 있는 재료가 되고 있다.
< 참조 http://blog.daum.net/safes/7723573 >
에어로겔의 구조
공기( Air)가 가득차 있는 다공성 겔(gel) 소재이며, 주성분이 실리카 등으로 이루어진
무기계와 고분자 사슬로 이어진 유기계로 구분 됨
공기가 98%를 차지하고 있어 밀도는 공기밀도 ( 0.001 g/cm3)에 비해 3배인 0.003
g/cm3에 불과 하여 우수한 단열성을 갖고 있음
분말형태의 에어로겔이 충진된 투광성 창호는 기존 복층창호에 비해 두배 가까운 단열성능 보유
다양한 형태의 실리카 에어로겔의 상용화를 위한 지속적인 기술개발로 항공우주 및
국방분야에서 특수용도는 물론 단열 패널이나 단열시스템이 상업화 되었음
열전도율이 0.011 – 0.015 W/mK 정도의 초저열 전도성 소재로 건물부분에서 고효율 단열재가 요구됨에 따라 건물용도로 고려되고 있음
적은 두께로도 우수한 단열성을 발휘 할 수 있으나 생산단가가 너무 높으므로
Flexible 한 Blenket 타입의 단열재로 가공하여 접합부 등 특수부위의 열교차단재로
적용하는 것이 가장 현실적임
투명구조체의 단열재로 이용되는경우 시간경과에 따라 투광성이 저하되는 "열화 ( Aging) 현상"이 발생 할 수 있음.
미국 COBAT사는 실리카 에어로겔 분말 상용화의 선도그룹으로 독일 HOESCHST사의 기술을 양도받아 NANOGEL 을
판매하고 있음
국내에서는 물유리를 이용한 습윤겔 제조와 이의 상압건조 과정을 통한 실리카 에어로겔 모노리스 타일과 복합체 보드개발 및 상용화 기반기술 확보를 위한 연구진행중
3-2 진공 단열 패널 ( Vacuum Insulation Panel)
주로 고급 냉장고,보온용기 등의 단열패널로 사용되던 것을 내구성과 시공성을 강화하여 고효율 건축용 단열재로 용도를 확대 한것임
불투명 실리카 코어백안에 심재로서 건식 실리카 파우더나 글래스울 등의 재료가 들어가고
알미늄소재의 다층필름의 외피재가 코어백을 감싸는 형태로 개발
기대 열전도율 0.002 – 0.003 W/mK 내구성 10 – 30년
코어백안의 심재는 약 200 KG/M3 로 압축되고 내부압력을 1mbar 이하의 진공상태로 유지
소요기술
외피재 : 알루미늄 박판등 진공단열패드의 외피 재료 관련 기술
PE 필름 이용, 플라스틱층+ 알루미늄+외부 폴리올레핀 열봉재 등
심 재 : 진공단열패널의 패널 형상유지를 위한 내부재료 관련기술
폴리우레탄 폼,실리카 등 분말, 글라스울 등 섬유재
무기재 유리섬유재, 유리면 성형체, 강화 유리섬유재 등
게 터 : 진공단열패널의 내부 가스 흡착 재료 관련 기술
바튬,- 리튬 합금, Li 및 AI203 , 등
형상/구조 : 진공단열 패널의 단부 밀봉, 절곡, 형상 관련기술
제조방법 : 진공단열패널의 제조방법, 공정 및 장치관련 기술
품질관리 : 진공단열패널의 진공도 측정 등 품질관리 관련기술
기 타 : 상기 6개 분류에 포함되지 않는 기술
< 출처 KCC 중앙 연구소 >
독일의 va-Q-tec 사가 건축물용 진공 단열재를 생상하고 있으며
최근에 독일 최초로 건축물 단열재로 인증
국내에서는 KCC 가제품용을 생산 중이며 2012년까지 건축용 생산을위해 노력중임
LG 하우시스 에서 시제품 생산
3-3 열반사 단열재
열에너지 전달에는 복사 75%, 대류 15%, 전도 10 % 의 구성비율로 전달되는중에
열반사 단열재는 주로 복사열을 막는 용도로 개발 되었으나 최근에는 다른재질의 단열재를 추가하여
다양한 복합 기능을 갖은 제품이 출시 되고 있다
복사열의 구성비가 크므로 그만큼 기대효과도 크다고 할 수 있겠다.
그 성능 또한 각종 시험기관에서 다양한 방법으로 이루어 지고 있기 때문에 쉽게 판단하기가 힘들다
열반사단열재가 첨단우주공학에서 개발된 것으로서
우주비행선이 300도가 넘는 고온의 복사열에서 기체를 보호하기위해 복사열이 97%이상 차단되는 열반사단열재를 개발한 것이고 효과도 입증되었으나 열전도 물질이 전혀 존재하지 않는 우주공간과 지구 생태계의 상황은 좀 다르므로 참고해야한다.
주의사항
. 대부분의 열반사단열재는 여타의 부피단열재처럼 여러 겹을 겹쳐 사용해도 그 효과가 배가 되는 것이 아니다.
이는 복사열을 차단하고자하는 목적으로 개발된 열반사단열재의 특성상 단열재표면과 외장재사이에 일정 폭이상의 중공 층이 필요하며 중공층의 두께는 각 회사의 특기시방서을 확인하여 설계에 반영되어야 한다. (통상적으로 25mm 이상)
콘트리트면에 열반사단열재를 붙히고 조적도 공간없이 쌓으면 시공성은 좋겠지만 효과는 없다.
바닥 슬라브와 온돌사이에 열반사단열재를 넣는 경우도 피해야 한다. 이는 5mm 스폰지를 넣은 것과 같을 뿐이다.
또한 대게의 열반사단열재의 경우 투습이 전혀 되지 않는 구조로 되어 있으므로 사용 부위에 따라 통기성이 요구되는 부위에 사용할 경우 내부 습기가 배출되지 않아 문제가 발생될 수 있다.
또한 알루미늄 2장 사이에 연질 폴리에스틸렌의 구조로 공기층을 둔 열반사단열재 제품이 제대로 된 성능이 나오지 않는 제품일 경우 표면 온도상승에 따른 내부의 온도가 급격히 올라갈 가능성이 있으며 이는 여름철에 오히려 악영향을 줄 수도 있다. 스터드 등에 의해 표면에 직접 부재가 닿을 경우 단열 성능을 거의 기대할 수 없으므로 부분 결로에 의한 곰팡이 발생 우려가 있다
열반사단열재 표면에 상호를 크게 인쇄한 경우는 피하고, 습식마감의 경우 모르타르 시공시 단열재 표면을 자주 오염시켜 단열성능을 저해하므로 건식마감재에 사용하여야 하며 건식마감재라 할지라도 석재의 경우는 브라켓 고정을 위해 에폭시본드를 사용할 경우 표면에 붙은 에폭시면은 단열성능을 저하 시킬 수 있다.
결론적으로 열반사단열재만으로는 패시브하우스에서 요구하는 열관류율값을 맞출 수 없기때문에 타 단열재와 혼용해서 사용해야 한다.
열반사단열재는 장파(자외선)에 대한 반사율을 고려해야 하기 때문에 가시광선의 반사율은 큰 의미가 없다. 즉, 표면의 반사도가 높아 보이는 것과 실제 복사열의 반사기능과는 등가관계가 아니다..
< 출처 한국패시브협회 자료실>
3-4 Calcium Silicate 제품
습기조절 능력이 강하고 capilliary action , transport 이 강해서 방습지 설치가 불필요 함
열전도가 높아 두께가 두꺼워 져야 한다.
ph값이 높아( 알칼리성) 곰팡이가 싫어하고 여름 장마후 구조체내의 습기를 내부에서 증발 시킬수 있다
경제성과 열교현상에 의하면 미네랄 울에 비해 떨어짐
< 출처 http://blog.naver.com/bauhausehong/ >
3-5 단열 블록 ( Insu Block )
단열 블록(인슈 블록)이란 에너지소비를 50% 절약할 수 있는 단열성, 시공성, 경제성이 뛰어난 신개념 단열재로 시공이 용이하고 다양한 마감재 적용이 가능하다. 우리나라에서 세계 최초로 개발해 국외 특허 출원한 이 제품은 같은 기능을 가진 블록에 비해 건축비가 1/2절감되는 효과를 얻는다. 공단은 이산화탄소 배출량 규제 및 화석연료 고갈로 인한 신재생에너지와 접목시 에너지 절감 효과를 증대시킬 것으로 설명했다.
< 출처 그린홈 제로하우스 / 에너지 관리공단>
3-6 FS 단열재
태양전지의 주원료인 폴리실리콘 생산시 부산물인 SiCl4를 이용하여 제조 함
Fumed silica (FS) 는 SiCl4가 산소와 수소로 형성된 1,000도C 이상의 불꽃내에서 가수분해되어 생성됨
이때 만들어진 기본입자가 서로 충돌하여 삼차원 기지 형태의 응집체( Aggregate)가 형성 됨
반응후 잔류하는 HCL gas는 고온의 공기조건에서 분리하여 활용 함
생산과정이 탄소와 전혀 관련없는 저탄소/ 친환경 공정 임
목표 0.015 W/mK 이상 가능
3-7 기 타
폐청바지 활용 단열재
* 단열재 열전도율
재료 |
열전도율(W/mk, at 20℃) |
밀도 (kg/㎥) |
압출법보온판특호 |
0.027 이하 |
35 |
압출법보온판 1호 |
0.028 이하 |
30 |
압출법보온판 2호 |
0.029 이하 |
25 |
압출법보온판 3호 |
0.031 이하 |
20 |
비드법보온판 1호 |
0.036 이하 |
30 |
비드법보온판 2호 |
0.037 이하 |
25 |
비드법보온판 3호 |
0.040 이하 |
20 |
비드법보온판 4호 |
0.043 이하 |
15 |
경질우레탄폼보온판 1종1호 |
0.024 이하 |
45 |
경질우레탄폼보온판 1종2호 |
0.024 이하 |
35 |
경질우레탄폼보온판 1종3호 |
0.026 이하 |
25 |
경질우레탄폼보온판 2종1호 |
0.023 이하 |
45 |
경질우레탄폼보온판 2종2호 |
0.023 이하 |
35 |
경질우레탄폼보온판 2종3호 |
0.028 이하 |
25 |
미네랄울(암면) 벨트 |
0.037 이하 |
40~70 |
미네랄울(암면) 1호 |
0.037 이하 |
71~100 |
미네랄울(암면) 2호 |
0.036 이하 |
101~160 |
미네랄울(암면) 3호 |
0.038 이하 |
161~300 |
그라스울(64K) |
0.035 이하 |
64 |
그라스울(48K) |
0.036 이하 |
48 |
그라스울(32K) |
0.037 이하 |
32 |
그라스울(24K) |
0.038 이하 |
24 |
무기섬유(암면) 뿜칠재 습식,반습식 |
0.042 이하 |
- |
상기 열전도수치는 일반적으로 알려진 수치이며, 각 재표의 정확한 열전도율은 각 제품공급사의 시험성적서를 확인할 것.
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