2021년 01월 28일, 목요일


국토와교통

2021년 1월호
(통권 438호)


트러스단열프레임과 발수처리 그라스울을 이용한 건식 외단열 시공기술


  김정현 기자     입력 2021/01/12 (화)



결합 방식으로 용접 배제 설치, 안전성·시공성 확보
 
최근 건축물의 온실가스 저감을 위한 에너지 절감 기술 개발이 사회적 이슈로 대두되고 있다.

문재인 대통령은 12월 10일 발표를 통해 “탄소중립은 우리나라가 선도국가로 도약할 기회”라며 ‘2050 탄소중립’을 선언했다. 또한 “그린뉴딜은 탄소중립 사회를 향한 첫걸음”이라며 산업과 경제, 사회 모든 영역에서의 탄소중립을 강력하게 추진하고 재생에너지, 수소, 에너지IT 등 3대 신산업 육성과 저탄소 산업 생태계 조성을 강조했다.

건축물에 있어서도 제로에너지건축물 인증을 비롯하여 에너지 소비 절감과 온실가스 감축을 위한 다양한 정책이 시행되고 있다. 그중에서도 건축물에서는 외단열과 열교 저감이 필수라 할 수 있다. 특히 열교는 실내외 온도차에 의하여 건물 외피의 열이 이동하면서 발생하는 현상으로 건축물 전체의 단열성능 저하와 결로 발생의 원인이 되기도 한다.

아울러 외벽의 경우에는 에너지 비용을 절감하기 위하여 단열재 두께를 증가시켜야 하기 때문에 열교 차단 기술 개발이 중요하다 할 수 있다.
 
건축물 에너지 절감…사회적 요구

이러한 사회적 요구에 부응하여 외벽의 열교 저감을 통해 건축물 에너지 절감이 가능한 신기술이 나왔다. 이 기술은 무기단열재 사용으로 화재 안전성을 확보한 것이 특징이다. 또한 커튼월 타입의 외벽 뿐만 아니라 옹벽, 경사 및 평지붕, 캐노피 등 건축물의 다양한 부위에 적용이 가능하며 화강석, 테라코타, 알루미늄 시트 등 다양한 마감재에 활용할 수 있다.

아울러 열교 방지 성능과 투습·방수 성능, 그리고 용접작업을 배제한 시공기술을 바탕으로 공사기간을 단축하고 경제성을 확보했다.

㈜티푸스코리아와 쌍용건설㈜, 롯데건설㈜, 생고뱅이소바코리아㈜가 개발한 트러스단열프레임과 발수처리 그라스울을 이용한 건식 외단열 시공기술은 이러한 기술력을 바탕으로 건설신기술 제901호로 지정됐다.
 
 
  
 
■ 기술개발자
 · ㈜티푸스코리아 (대표자 : 신동일)
   경기도 용인시 처인구 이동면 묘봉리 970-21
   www.tifus.co.kr
 · 쌍용건설㈜ (대표자 : 김석준)
   서울시 송파구 올림픽로 299
   www.ssyenc.com
 · 롯데건설㈜ (대표자 : 하석주)
   서울시 서초구 잠원로14길 29
   www.lottecon.co.kr
 · 생고뱅이소바코리아㈜ (대표자 : 이석우)
   충청남도 당진시 송악읍 부곡공단1길 70
   www.isover.co.kr
■ 건설신기술 제901호
   보호기간 : 2020. 09. 16 ~ 2028. 09. 15(8년)
 
트러스단열프레임을 이용한 건식 외단열 시공기술

구체적으로 살펴보면 이 기술은 열교 저감 기능이 있는 트러스단열프레임을 이용하여 외장재의 구조틀을 만들고 구조틀 사이에 무기계 섬유단열재인 발수처리 그라스울을 삽입한 후 차수를 위한 외부 투습 방수지와 기밀을 위한 내부 방습지를 설치하는 건식 외단열 시공기술이다.

이 기술은 기존 각파이프를 시공할 때 발생하는 열 손실과 열교 현상을 저감하기 위해 아연도금 철판을 절곡하여 프레임의 상판과 하판을 제작한 것이 특징이다. 이때 상판과 하판은 스테인레스 강선을 트러스 형태로 결합시키며 그 내부를 무기계 섬유단열재인 발수처리 그라스울을 충진한 트러스단열프레임과 외벽 단열재에도 발수처리 그라스울을 적용하여 설치된다.

신기술의 특징은 크게 ▲열교 방지 성능, ▲투습·방수 성능, ▲화재 안정성 확보, ▲구조안정성으로 구분할 수 있다.
 
결합 방식 트러스단열프레임 설치

시공절차를 살펴보면 신기술은 트러스단열프레임 설치 → Z-BAR 설치 → 내외부 단열재 설치 → 외부 투습 방수지 설치 → 내부 방습지 설치 → 외부 마감트랙 설치 → 외부 마감재 설치로 진행된다.

구체적으로 살펴보면 먼저 공장에서 사전 제작된 트러스단열프레임을 설계 간격에 맞춰 슬라브에 설치한 후 스테인레스 스틸 재질의 L형 박판 앵글과 폴리아미드 재질의 T형 캡바를 결합시킨 Z-BAR를 스크류 피스를 이용하여 트러스단열프레임에 고정한다. 이러한 시공절차는 기존 각파이프 시스템과 달리 용접작업을 배제하고 시공이 가능하여 공사기간을 단축할 수 있으며 시공 중에 발생할 수 있는 화재로부터 안전성을 확보할 수 있다.

아울러 트러스단열프레임 사이에는 수직으로 외부 단열재를 설치하고, Z-BAR 사이에는 수평으로 단열재를 설치한다. 이때 단열재를 트러스단열프레임과 Z-BAR 간격보다 5~10㎜ 크게 재단하여 끼워넣어 단열재 처짐을 방지하고 기밀성을 확보할 수 있다.
 

 
시공비 15% 절감

신기술의 기술적 특징을 살펴보면 ▲아연도금철판을 절곡하여 상판 및 하판 제작, ▲내부에 스테인레스 강선을 한 쌍의 트러스 형태로 제작, ▲스테인레스 강선 사이에 발수처리 그라스울을 충진 후 외장재 설치 등을 들 수 있다.

이러한 기술력을 바탕으로 원가 측면에서 각파이프를 이용한 기존 기술 대비 약 15% 시공비를 절감할 수 있어 경제성을 확보했다.

또한 트러스단열프레임은 ㈜티푸스코리아의 자체 생산 공장에서 제조가 진행된다. 현장에서는 생산된 트러스단열프레임을 볼트를 이용하여 조립만 하면 되기 때문에 균질한 성능의 발현이 가능하다.

아울러 구조성능시험과 구조검토를 통해 구조적 안정성을 인정받았으며, 정압수밀시험과 동압수밀시험 등에서 누수없음으로 수밀성을 확보했다. 아울러 가압시험장치와 기밀성능시험을 통해 0.01 CFM/ft2 이하 기밀성을 확보했다.
 
용접 배제 기술력, 화재 안전성 확보

신기술의 또다른 특징은 외단열 건물의 중요사항인 화재 및 구조 안정성을 확보했다는 것이다.

건설 현장에서의 화재 발생은 재산 및 인명피해로 이어질 수 있다. 이러한 화재 사고의 주요 발생 원인 중 하나는 대부분 용접 및 용단 작업 중의 불티가 원인이 되기도 한다. 또한 화재 뿐만 아니라 용접기에 의한 감전사고의 위험에도 노출될 수 있다. 용접 작업 시 눈이나 얼굴 등 신체 일부에 용접 불꽃이 튀어 심각한 화상을 초래하기도 하는 것이다.

아울러 기존 기술에서 사용하고 있는 용접의 경우 용접법에 따라 일산화탄소, 질소산화물, 오존, 이산화탄소 등 다양한 유해가스가 발생한다. 이러한 유해가스는 대기질 오염 뿐만 아니라 인체로 유해가스가 유입되면 각종 질병의 원인으로 이어질 수도 있다. 이처럼 기존 기술에서는 각파이프의 접합을 위하여 시공 현장에서 용접 작업이 필수적으로 선행되어야 했다.

그러나 신기술은 트러스단열프레임 설치시 용접에 의한 결합방식이 아닌 화스너와 볼트를 이용한 결합 방식으로 시공이 이루어진다. 이에 따라 용접 작업에 의한 위해요소를 원천적으로 차단하여 안전성을 확보했다.

또한 시공시 추락방지용 작업 발판이 설치된 시스템 비계에서 브라켓 앵커링과 트러스단열프레임, 단열재 설치 등이 이루어진다. 아울러 작업시 안전 가시설과 안전 고리 체결을 통해 작업이 이루어져 작업자의 추락사고 방지 등 작업 안전성을 확보했다.
 

 
외단열과 열교 저감으로 제로에너지건축물 구현

기후변화와 저탄소 정책에 대응하기 위하여 건축물에서도 에너지 소비 및 온실가스 감축을 한 다양한 정책이 시행되고 있다. 특히 건축물의 효율적인 에너지 관리와 열손실 방지를 위하여 연면적 500㎡ 이상의 건축물 허가 시에는 ‘건축물의 에너지절약설계기준’의 설계기준과 에너지성능지표에 따라 일정 점수 이상을 획득해야 한다.

아울러 2017년에는 제로에너지건축물 인증 제도가 도입되어 2020년부터 연면적 1000㎡ 이상의 공공건축물은 제로에너지건축물 인증이 의무화되어 있으며 2030년부터는 연면적 500㎡ 이상의 공공 및 민간 부문까지 인증의무 대상이 확대될 예정이다.

이처럼 제로에너지건축물 구현을 위한 외단열과 열교 저감의 중요성이 높아지는 가운데 ㈜티푸스코리아와 쌍용건설㈜, 롯데건설㈜, 생고뱅이소바코리아㈜가 개발한 트러스단열프레임과 발수처리 그라스울을 이용한 건식 외단열 시공기술은 실질적인 제로에너지건축물을 실현하는 기술로 국내외 건설공사 현장에서 활발히 활용될 것으로 기대된다.
 
김정현 기자 (ltmkjh@hanmail.net)
 
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