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결로없는 창호설계, 어떻게 해야할까? ①

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고성능창호 

 

 

 

 

 ① 고성능창호, ② 창틀 주변의 단열 끊김 여부가 키포인트.
 

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결로없는 창호설계를 위해 창호제품을 선택하거나 시공할 때 검토되어야 할 매우 중요한 사항이 있다. 단열성능이 좋은 창호를 선택하고, 창호 주변의 단열공사 디테일을 신중하게 고려하는 것이다. 특히 시공시 창틀주변의 단열 끊김 여부가 결로를 최소화할 수 있다. 최근 정부와 협회, 전문기업에서 발표한 자료를 중심으로 자세한 내용을 살펴본다. 

 

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건축물의 결로를 방지하기 위해선 열교방지 계획을 통해서 건축물의 열손실을 줄여 냉·난방부하 저감 및 쾌적한 열환경 공간을 조성할 수 있다. 또한 열교로 인해 나타날 수 있는 결로발생 및 곰팡이를 미연에 방지하여 실내 공기질 및 쾌적성을 유지하는 것이 중요한 관리요소이다.


열교(Thermal Bridge)란, 건축물에서 실내·외의 온도차 발생 시 어느 한 부분의 단열이 약화되거나 끊김으로 인해 열흐름 현상이 발생하는데, 이때 열흐름 통로를 열교(Thermal Bridge)라고 한다. 실내온도를 기준으로 외기온도가 높은 여름에는 단열 약화 부위를 통해 외부에서 내부로 열유입 현상이 발생해 실내온도가 높아지고 냉방에 필요한 부하가 증가한다. 반대로 겨울에는 외부로 열유출 현상이 발생하면서 구조체나 창문의 온도가 낮아지고 부분적으로 결로현상이 생기는데 이를 냉교(Cold bridge) 또는 열교(Heat bridge)현상이라 한다.

그리고 결로란, 열교로 인해 온도가 낮아진 벽(유리창)면과 실내의 적정 습윤공기가 접촉하게 되면 공기 중의 수증기가 액체가 되어 표면에 이슬이 맺히는데, 이는 겨울에는 목욕탕 창문이나 여름에는 차가운 유리컵에 물방울이 생기는 현상과 같다.

이렇게 열손실 뿐만 아니라 결로로 인해 곰팡이가 생길 수 있는 환경을 제공한다는 점이 실내 공기질에 악영향을 미치게 되며, 이는 재실자의 건강에 해를 끼칠 수 있는 화학물질 및 포자를 방출하기 때문에 천식, 알레르기 비염 및 호흡기 감염 등의 건강에 매우 좋지않은 영향을 끼친다.

이를 방지할 수 있는 방안은, 재실자의 실내 환경 유지관리 측면과 창호 등 제품의 시공측면으로 해결할 수 있다. 특히 시공측면에서는 건축물의 단열 보강 및 방습층의 설치시 결로방지 조치 의무사항을 준수하여 시공(건축물 에너지 절약 설계기준 제6조 건축부문 의무사항)하거나 고온측에 방습층을 설치하는 등으로 해결할 수 있다.

대표적인 열교발생부위는 건물의 연결부인 건물 모서리, 창호 및 출입문, 슬래브와 벽체 연결부, 발코니, 테라스, 지하층 등이 있으며, 점형열교와 선형열교로 나타난다. 본지에서는 이와관련하여 결로없는 창호설계(제품선택과 설치 및 시공) 측면을 중점적으로 살펴본다.

 

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Point 1. 창호 자체의 열관류율 성능 중요!

국토교통부와 LH의 <그린 리모델링 시공 가이드 라인>에 따르면, 결로방지를 위한 창호선택에 있어서 창호 자체의 열관류율 성능을 고민해야 한다. 지난 2016년 1월 1일에 시행된 단열기준 강화로 인해 각 지역별 열관류율 성능을 고민하고 이에 만족하는 제품을 선택할 수 있다.

이와 관련하여 지난 2016년 1월 1일에 시행된 단열기준 강화로 인해 <지역별 건축물 부위의 열관류율 표>에 의한 각 지역별 주거 및 비주거용 건물의 외기와 직접 또는 간접 면한 창호의 열관류율을 만족시켜야 한다.


창호는 열관류율과 기밀성, 가시광선투과율, 태양열취득률, 유리두께 등의 값에 따라 성능이 달라지게 되며 건축물의 전체 에너지 성능에 영향을 준다.

고성능 창호는 복층 및 삼중유리를 사용하여 유리의 열관류율을 낮춰 단열성능을 개선한다. 유리의 코팅을 통해 열획득량을 조절함과 동시에 투과성을 높인다. 프레임의 열교방지 디테일 및 단열보강으로 열관류율을 낮추고 기밀성능을 확보하여 창호부위로 발생되는 열손실을 최소화 할 수 있다.

창호는 유리의 열관류율만 낮추는 것이 아니라 프레임 열관류율까지 포함한 전체 열관류율을 낮추는 것이 중요하다. 패시브하우스 창호 기준 열관류율 0.8W/㎡·K이하인 고성능 창호의 경우 일반창호에 비해 유리 및 프레임의 단열성능이 우수하여 겨울철 난방으로 얻은 실내 열을 잘 유지시켜줄 수 있기 때문에 난방비 저감에 도움이 된다.


프레임은 <건축물의 에너지 절약 설계기준 표>의 기준을 참고하여 계획한다. 창 선택시 에너지소비효율등급 부여기준을 참조하여 기밀성과 단열성을 동시에 갖춘 우수한 창을 시공할 수 있다.


유리의 경우, 열적성능이 우수한 로이(Low-e)유리는 저방사 유리로서 투명 금속류 코팅막을 통해 열을 흡수하여 재방사함으로써 실내 측의 열을 보존하거나 외부의 열 유입을 줄여준다. 코팅의 위치에 따라 열손실이 달라질 수 있으므로 구분하여 사용 및 제작, 시공하는 것이 중요하다.

 


 

열관류율 : 단위 시간 (1시간)에 고체벽의 양측 유체가 단위표면적(1㎡)을 단위 온도차(1℃)로 한쪽 유체에서 다른 쪽 유체로 전달하는 열량을 말한다. 열저항의 역수이며 단위는 w/㎡·K 이다.

​열전도율 : 두께 1m, 면적 1㎥인 재료의 앞쪽 표면에서 뒤쪽 표면으로 1℃의 온도차로 1시간 동안 전달된 열량을 말한다. 단위는 W/m·K이다.

 


 


공공건축물의 단열공사시 유지관리 방안


그린리모델링 대상이 되는 공공건축물의 노후도가 높아 균열 및 창호의 재료열화 등에 따른 열손실로 에너지가 새어 나가거나, 에너지 사용효율이 현저히 떨어질 것으로 우려되는 부위가 존재하는지, 누수로 인하여 곰팡이 등 실내환경이 저해되는지 외벽마감재의 열화 탈락 여부 방화성능 저하 등 지속적인 유지관리를 위해서는 관리주체에서 유지관리 점검자를 선정하여 정기, 수시점검을 실행함으로써 건축물 수명기간을 연장하고 건축물 이용자의 안전과 쾌적성을 제공하여야 한다.

건축물의 내구연한을 50년 이상으로 기대하는 현대 건축물에서 외피 및 단열재의 개보수 기대 수명도 20~25년으로 되어있다 건축물 부위의 열관류율 산정을 위한 단열재의 열전도율 측정 조건은 KS L 9016 보온재의 열전도율 측정방법에 따르면 시험을 위한 시료의 평균온도 20±5℃로 한다고 되어있다 하지만 외기에 직 간접으로 노출된 단열재는 저온과 습도의 다양한 변화 속에서도 성능을 발휘하기 위해 장기 단열성능 등 여러 성능이 고려되어야 한다.

 


 



지역별 건축물 부위의 열관류율표
 

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*비고

1) 중부1지역 : 강원도(고성, 속초, 양양, 강릉, 동해, 삼척 제외), 경기도(연천, 포천, 가평, 남양주,의정부, 양주, 동두천, 파주), 충청북도(제천), 경상북도(봉화, 청송)

2) 중부2지역 : 서울특별시, 대전광역시, 세종특별자치시, 인천광역시, 강원도(고성, 속초, 양양,강릉, 동해, 삼척), 경기도(연천, 포천, 가평, 남양주, 의정부, 양주, 동두천, 파주 제외), 충청북도 (제천 제외), 충청남도, 경상북도(봉화, 청송, 울진, 영덕, 포항, 경주, 청도, 경산 제외), 전라북도,

경상남도(거창, 함양)

3) 남부지역 : 부산광역시, 대구광역시, 울산광역시, 광주광역시, 전라남도, 경상북도(울진, 영덕, 포항, 경주, 청도, 경산), 경상남도(거창, 함양 제외) 




최대열관류율 기준

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소비효율등급부여기준

 

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건축물 에너지절약 기준설계 [별표4] 창 및 문의 단열성능

 

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주1) 열교차단재 : 열교 차단재라 함은 창 및 문의 금속프레임 외부 및 내부 사이에 설치되는 폴리염화비닐 등 단열성을 가진재료로서 외부로의 열흐름을 차단할 수 있는 재료를 말한다.

주2) 복층창은 단창+단창, 삼중창은 단창+복층창, 사중창은 복층창+복층창을 포함한다.

주3) 문의 유리비율은 문 및 문틀을 포함한 면적에 대한 유리면적의 비율을 말한다.

주4) 창 및 문을 구성하는 각 유리의 공기층 두께가 서로 다를 경우 그 중 최소 공기층 두께를 해당창 및문의 공기층

두께로 인정하며, 단창+단창, 단창+복층창의 공기층 두께는 6mm로 인정한다.

주5) 창 및 문을 구성하는 각 유리의 창틀 및 문틀이 서로 다를 경우에는 열관류율이 높은 값을 인정한다.

주6) 복층창, 삼중창, 사중창의 경우 한면만 로이유리를 사용한 경우, 로이유리를 적용한 것으로 인정한다..

주7) 삼중창, 사중창의 경우 하나의 창 및 문에 아르곤을 주입한 경우, 아르곤을 적용한 것으로 인정한다.



창유리는 유리의 층수에 따라 단층, 복층, 삼중유리 등으로 사용되고 있다. 최근 고성능 유리의 사용이 증가함에 따라 삼중유리의 사용이 늘고 있다. 또 복층유리는 유리와 유리사이의 공기층이 대류를 통해 열의 이동을 일으킬 수 있으므로, 유리 사이에 아르곤(Ar) 또는 크립톤(Kr) 가스를 주입하거나 진공상태로 유지하여 단열성능을 향상시킨다.

공기층은 6mm의 공간보다는 12mm의 공간을 이루고 있는 유리가 단열효과가 더 우수하며 일반적으로 12mm의 공간을 갖는 22mm 또는 24mm의 복층유리를 사용한다.

​22mm : 5mm유리 + 12mm 공기층 + 5mm 유리
24mm : 6mm유리 + 12mm 공기층 + 6mm 유리

​그런데, 이중창의 로이코팅 위치가 잘못되어 결로가 발생하는 경우가 있다. 옳은 이중창 로이코팅 위치가 중요한데 이를 무시하거나 고려하지 않고 제작, 설치하기 때문이다.

국토교통부와 한국패시브건축협회의 <소규모 건축물 품질향상 가이드>에 따르면, 총 8개의 면 중에 7번 면에 로이코팅이 되는 것이 좋다. 이중창은 외측 차가운 4번 면에 실내 따뜻한 공기가 접하여 빈번한 결로수가 발생되고, 실내공기가 프레임을 타고 창과 창 사이 중공층까지 통과하게 된다는 것이다.(이중창의 로이코팅위치 좌측그림 참조)

따라서 이중창의 로이코팅위치 왼쪽 그림처럼, 로이코팅이 7번 면에 있으면 실내 복사열이 차단되므로 실내는 보다 따뜻하게 유지될 수 있으나, 창과 창 사이의 중공층의 온도가 열을 받지 못해 떨어지고 4번 표면에서 결로가 발생한다.

이 문제를 해결하기 위해 3번면에 로이코팅을 하여 중공층의 온도를 높이는 방안을 채택하는 것이 바람직하다.



이중창의 로이코팅 위치

 

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그리고 창문 및 이중창의 유리와 기타부속의 설치 불량이 결로발생의 원인이 되기도 한다. <소규모 건축물 품질향상 가이드>에 따르면, 유리면 방향이 내·외가 뒤바뀌어 시공된 경우가 있다. 또 간봉의 위치가 잘못되어 창호의 열적성능을 떨어뜨리기도 한다. 간봉의 접착, 2차 실링불량으로 이중창 내 가스가 누출되면서 결로가 발생하고 열적 성능이 떨어지기도 한다.

이에대해 언급된 원인을 좀 더 상세히 살펴보면, 창호 시공시 유리방향이 잘못된 사례를 종종 볼 수 있다. 로이코팅으로 설계되었을 경우 특히 주의해야 한다. 그리고 하자라고 판별하긴 어려우나 알루미늄 간봉(주로 은색)은 성능이 좋지않아 결로 등의 원인이 되기도 한다. 열적 성능이 열악한 간봉이 프레임 밖으로 돌출되어 시공되면서 유리 가장자리나 창 프레임에 결로발생의 위험도 있다. 이중창 사이에 충진된 아르곤 등의 가스가 누출될 경우에도 이중창 사이에 결로 등이 발생할 수 있다.


이에대한 개선사항으로써, 유리방향의 경우는 유리에 인쇄된 마크가 실내에서 외부를 바라보았을 때 정상적으로 보여야 한다. 간봉의 종류는 알루미늄 간봉보다는 검정색의 단열간봉이 열적성능이 우수할 수 있다. 열적성능이 열악한 간봉의 위치는 프레임 속으로 3mm 이상 삽입되어야 한다. 충진가스인 아르곤, 크립톤 등은 비활성 기체로 가스 밀폐에 주의를 기울여야 한다.(간봉 및 실링이 충진가스 밀폐 역할) 


1. 로이코팅 위치를 무시한 이중창 설치
 

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2. 창문 주위 열교 발생
 

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이중창 설치불량(유리, 기타부속)의 원인과 개선
 

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유리, 기타부속의 설치 불량
 

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방풍실 창호의 단열 및 기밀성능 강화

​참고적으로, 최근에는 방풍실 창호의 단열 및 기밀성능이 강화되고 있다. 방풍실이란 출입구에서 실내외 공기교환에 의한 열출입을 방지할 목적으로 설치하거나 회전문 등을 설치하는 공간을 말한다. 어린이집의 경우 방풍실이 어린이들을 맞이하는 역할의 공간으로서 냉난방을 하는 공간으로 분류하여 보다 기밀하고 단열성이 우수한 창호로 외기에 직접면하는 창과 문으로 계획하고 설계할 필요가 있다.
 






구성. 월간 창과문 편집부
자료제공 / 참조. LH 도시건축사업단 그린리모델링센터, ㈜친환경계획그룹 청연 부설연구소 , (사)한국패시브건축협회
 

 

 

 

기사출처 : 월간창과문

 

 

 

 

 

 

 

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