건축물의 에너지 절약을 위해 사용되는 단열재와 알맞은 설계 기준에 대해 알아보자!

최근 겨울 한파가 지속되며, 체내 열을 외부로 빼앗기지 않도록 두툼한 옷을 찾곤 하는데요~ 건축물에서도 우리나라 한옥이나 몽골의 전통 건축 양식 게르(Ger)에서 비슷한 형식을 볼 수 있습니다. 한옥은 흙벽 속에 볏짚이나 대나무를 넣고 만들어서, 게르는 동물의 가죽이나 천을 외벽에 덧대면서 내부의 열이 빠져나가지 못하도록 합니다. 현대 건축물에서는 단열재가 한옥의 볏집과 게르의 가죽과 같은 역할을 하고 있습니다. 이번에는 단열재의 다양한 종류와 에너지 절약을 위한 설계 기준에 대해 살펴보도록 하겠습니다.

 

건축물의 에너지절약 설계기준을 살펴 보자!

 

< 건축물의 에너지절약 설계기준 – [별표 3] 단열재의 두께 중 중부 2지역 (17.12.28 발표) >

[2008년 건축물의 에너지절약 설계기준]이 시행된 이후, 10년간 약 10여 차례 강화되었습니다. 개정이 될 때마다 매번 건축사들은 꼭 출력하여, 본인이 잘 보이는 곳에 두며 숙지하곤 하는데요~ 시공 부위별로 사용해야 하는 단열재의 두께 기준이 바뀌기 때문입니다. 이 변경 된 두께 기준에 따라 면적을 산정하는 방식부터 평면도와 단면도까지 모두 함께 변경해야 합니다. 설계 과정에서는 시공이 변화하는 등 민감한 사항이므로 필수적으로 숙지하고 있어야 합니다.

< 건축물의 에너지절약 설계기준 [별표 11] 외피 열교부위별 선형 열관류율 기준 중 일부 (17.01.20 발표) >

서울특별시를 포함한 우리나라의 가장 넓은 지역에 적용되는 것이 ‘중부 2지역’ 관련 법률입니다. ’중부 2지역의 공동주택에 대한 기준’을 살펴보면, 가등급 단열재(등급마다 열관류율이 다름)를 기준으로 사용 규정이 다릅니다. 외벽은 190mm, 지붕은 220mm, 바닥은 190mm의 단열재(모두 외기에 직접 면하고 바닥 난방인 경우)를 사용해야 합니다.

하지만 건축물을 입체적으로 만들다 보면, 단열 성능이 취약한 일부분을 통해 열이 빠져나가는 ‘열교 현상’이 발생할 수도 있는데요~ 풍선에 나머지 면이 단단 하더라도, 작은 구멍 하나가 뚫리면 바람이 모두 다 빠져나가는 것과 같은 경우입니다. 그래서 행정규칙에서는 ‘T자, L자, X자, I자’로 구분하여 열교 부위별 보강 방법까지 함께 정하고 있습니다.

뿐만 아니라, 연면적 500㎡가 넘는 건축물의 건축 허가를 위해서는 ‘에너지절약 계획서’를 제출하도록 규정되어 있습니다. 건축설계와 함께 ‘기계/전기설비’ 분야를 평가해 특정 점수 이상의 에너지 성능을 보유하고 있는지를 판단하는 평가 서류로 활용되고 있습니다.

 

가장 친숙한 ‘비드법 단열재와 압출법 단열재’

< 비드법 단열재와 압출법 단열재 ( 사진촬영 : 박정연 ) >

이제는 단열재의 종류에 대해 하나씩 살펴보겠습니다. ‘단열재’라고 하면, 가장 먼저 떠오르는 것이 흔히 ’스티로폼’이라고 불리는 ‘비드법 단열재’일 것 같은데요~ ‘비드법 단열재’는 비드 알갱이를 수증기로 발포 시킨 후, 압착하여 판재로 만든 것입니다. 과거에는 흰색 제품만 있었으나 최근에는 흑연을 포함해 성능을 개선시킨 회색 제품이 등장하고 있습니다. 비드법 단열재는 가공이 쉽고 저렴한 편이어서 널리 사용되는 편입니다.

하지만, 이 재료는 습기에 취약하다는 단점을 갖고 있습니다. 습기를 포함하게 되면 단열 성능이 점차 줄어들게 되므로, 지면과 닿는 부위에는 사용을 하지 않는 것이 좋습니다. 또한, 난연 성능을 가진 제품도 있지만, 대부분의 비드법 단열재는 화재에 취약하기 때문에 실내 사용에 특히 유의해야 합니다. 외단열로 시공할 경우 휘는 현상이 발생할 수도 있어, 생산 직후 바로 바깥에서 약 6~7주정도 방치시킨 후 사용해야 합니다.

'압출법 단열재'는 분홍색의 ‘아이소핑크’ 제품을 많이 보셨을 텐데요~ 요즘은 색을 첨가하는 것에 따라서 노란색 제품도 있고, 해외에서는 파란색 제품도 생산 됩니다. 비드법 단열재에 비해 더 단단하며 습기에 강하고, 가격은 조금 더 높은 편입니다.

 

목조 주택에서 많이 만나는 ‘글라스울과 폼 단열재’

 

< 글라스울과 폼단열재 ( 사진촬영 : 박정연 ) >

다음으로 소개 해 드릴 단열재의 종류는 목조주택에 주로 적용되는 ‘글라스울’과 ‘폼 단열재’입니다. ‘글라스울’은 유리 섬유와 유리 면으로 이루어 진 단열재로, 목조주택에서 스터드와 합판 사이에 생기는 틈에 딱 맞도록 생산됩니다. 석영 알갱이 모래인 ‘천연 규사’가 원료이기 때문에, 불이 붙지 않는다는 장점이 있습니다. 작업 시 아래로 쳐지지 않고, 습기가 잘 배출되도록 방향을 고려하며 시공해야 합니다. 

‘폼 단열재’를 대표하는 제품으로는 ‘수성 연질 폼, 경질 우레탄 폼’ 등이 있습니다. 주로 목조 주택, 스틸 하우스 등에 적용 되는데 스터드 사이에 폼을 뿌려 단열 성능을 갖게끔 하는 역할을 합니다. 틈새를 만들지 않고, 바탕 면에 밀착되므로 부착물이 많은 천장에 도포하는 경우가 많습니다.

 

복사열을 반사하는 ‘열반사단열재’와 공기를 줄일 ‘복합 패널’

 

< 열반사 단열재 >

‘은박지를 왜 건물에 붙여요?‘ 라는 재미있는 질문을 듣게 한 것이 있는데요~ 바로 ‘열반사 단열재’입니다. 이 단열재는 복사열을 반사해서 단열 성능을 향상시키는 매우 얇은 소재의 재료입니다. 반드시 중공층(비어있는 공간)이 있어야 시공 할 수 있으며, 못으로 뚫린 부분이나 몰탈이나 접착제 등이 묻은 부위는 다른 재료와 함께 시공되기도 합니다.

'복합 패널'은 흔히 ‘샌드위치 패널’이라고 부르며, 재료와 마감재가 일체화 되어 생산되는 재료를 말하는데요~ 내장용 석고 보드와 일체화된 제품도 있으며, 외장용 석재나 금속재와 같이 일체화 된 제품도 있습니다. 복합 패널은 일반 단열재에 비하면 자재 단가가 높지만, 여러 재료를 한 번에 시공해 공기와 인건비를 줄일 수 있는 장점이 있습니다.

이번 시간 다양한 단열재에 대해 알아보았는데요~ 소개해 드린 재료 이외에도 ‘진공 단열재, 섬유질 단열재’ 등 여러 재료가 있고, 끊임없이 고성능으로 개발되고 있습니다. 각 자재의 성능과 두께를 고려 해 창호와 만나는 부위, 모서리의 열교 부위 등을 고려 해야겠죠? 장점을 살릴 수 있는 설계와 시공이 중요하다는 것 잊지 마세요!

함께 보면 좋은 글

지속적인 발전 진행 중, 건축물의 지진 내진설계 기준과 건축법!

채광 및 기후에 따라 에너지를 절약하는 건축 구조

거실 인테리어의 꽃, 발코니의 확장과 면적 계산방법