[패시브하우스 재인식⑤] 외단열 공법의 고민을 단번에 훅!
패시브하우스 외단열재 록셀보드RockCell Board
패시브하우스건축엔단열, 축열, 기밀, 환기, 향등여러가지요소가존재한다. 이가운데철근콘크리트구조에서단열과축열성능을높이는데엔외단열공법만한게없다. 내단열공법은콘크리트온도가외기에동조하고, 층간등단열재결손부위에서열교가일어나며, 중간부분에서만축열이이뤄지기 때문이다. 특히, 축열이 중요한데 내단열 공법은 실내 온도를 한 시간 간격으로 단속 운전시켰을 때 널뛰듯 변한다. 축열된 열기가 복사열로 나오기 때문이다. 반면 외단열 공법은 콘크리트 온도가 외피로 인해실내 온도에 동조하고, 단열재 결손 확률이 매우 낮으며, 전체적으로 축열이 이뤄진다. 특히 열 관류율이 같은 두께의 단열재로 시공하더라도 결손 부위가 생기면, 그것이 미치는 영향이 외기에 동조하는 건물이냐실내온도에동조하는건물이냐에따라결로발생온도가확실히달라진다. 철근콘크리트구조에 외단 열공법을 적용하지않으면 안되는 이유다.
콘크리트 외단열 공법의 고민
열교 | 콘크리트에 부착 강도가 약한 단열재를 부착할 때 대개 파스너Fastener를 사용하고, 단열재에 앵커로 프레임을 만들어 외피를 입힌다. 파스너, 앵커 등은 열교의 원인이다. 또한, 이 과정에서 발생하는 중공中空은 화재 시 순식간에 불이 번지는 연돌 역할을 한다. 234m 높이에 150층을 자랑하던 중국의 TVCC 건물이화재발생직후순식간에불이꼭대기층까지번진이유다.
부착 강도 | 직접 타설 시 콘크리트 부착 강도를 보면 타일은 0.4N/㎟인데 비해 발포성 폴리스티렌인 EPS는 0.14N/㎟, XPS는 0.04N/㎟ 그리고 PIR(경질 폴리우레탄 폼)은 0.07N/㎟에 지나지 않는다. 이 부착 강도는 알칼리 공격으로 시간이 경과함에 따라 더 떨어지기 마련이다. 콘크리트는 pH 12인 강알칼리인데 플라스틱 계열 단열재는 장기간 알칼리 공격을 받으면 열화로 부착력이 약화하고, 시공 기간 2, 3일만일사열을받으면손으로문지를때백분이일어난다.
단순성 | 콘크리트와 단열재는 부착력이 약하기에 하중으로 말미암아 무거운 외장재로 마감하기엔 한계가 있다. 단열재에 외장재를 접착할 때도 마찬가지이다. 도장塗裝이나 드라이비트 정도로 마감하는 이유인데, 이마저그강도가약해손상을입는다. 이걸피하고자건식으로시공하지만열교를피할순없다. 물성 변화 | 플라스틱 계열 단열재는 열화 방지용 산화 방지제를 포함한다. 산화 방지제는 불순물이기에 많이 사용할 수 없으며, 잔존 기간에만 플라스틱 계열 단열재가 제 성능을 발휘한다. 즉, 산화 방지제 잔존량이급격히떨어지는시점엔물성이변한다.
외단열 고민 해결사, 록셀보드
철근콘크리트외단열공법의고민을단번훅날린것이록셀보드이다. 특성을살펴보면첫째주재료가석회암인시멘트와같은탄산칼슘이다. 즉, 시멘트와 콘크리트모르타르등과 친화성이 강하기에 강력한접 착력(0.4N/㎟이상)을발휘한다. 둘째 록셀보드란 이름처럼 기포막이 굉장히 단단하다. 완전 독립기포로 방수성과 방습성이 우수하고 열전도율(0.036W/mK)도 낮다. 셋째 발포제로 공기 중에 많은 질소 가스를 사용한다. 따라서프레온, 부탄, 탄화수소를발포제로사용하는여타단열재와달리공해물질이없다. 발포제가 질소 가스이기에 공기 치환에 의한 경시 변화도 없어 설계 당시 단열성을 그대로 유지한다. 넷째 무기질로 불에 타지 않으며 유독 가스도 없다. 다섯째 뛰어난 점탄성층은 타일이나 석재 등을 표면에 붙일때콘크리트사이에서스프링역할을한다. 즉, 탄성점착층으로기능한다.
록셀보드를 외단열 공법으로 어떻게 사용하나. 이목우 ㈜한국록셀보드 부사장이 설명하는 외단열 공법솔루션이다. "록셀보드는부착강도가0.4N/㎟이상이므로콘크리트사이에빈틈없이직접타설한다. 록셀보드위에 마감재를 직접 시공하기에 열교점을 완전히 차단한다. 이로 인해 타일, 석재, 세라믹, 드라이비트, 황토, 회벽, 도장등다양한마감재를선택할수있다. 화재위험과 단열재 열화가 없고 간단한 방식으로 시공하므로 공기를 비약적으로 줄인다."
공기工期절감으로 건축비 다운
록셀보드의 특성은 밀도가 ㎡당 70㎏으로 무기질 발포 단열재인 점을 고려할 때 굉장히 가볍다. 압축 강도는0.17N/㎟인데, 이 정도면 ㎡당 18톤의 무게를 얹을 수 있기에 기초용으로도 충분하다. 흡수량은2.0g/100㎠ 이하, 투습 계수는 31ng/m·s·pa로 방수성과 방습성이 우수하다. 특히, 록셀보드는 철근콘크리트 구조의 수명을 연장한다는 점에 주목할 만하다. 콘크리트는 강알칼리성으로 시간 경과에 따른 중성화는 안쪽의 철근을 부식시키고, 결국 부피 팽창으로 철근콘크리트 구조는 수명을 다한다. 록셀보드로 철근콘크리트 구조를 감싸면 중성화 발생 요인을 막아 수명을 연장케 한다. 이는 환경 보호를 위해 반드시필요한성능이다. 록셀보드에외장재를직접부착했을때특히동절기에안전할까. 이목우부사장이설명하는관련시험결과이다."디스토어션Distortion(비틀림, 왜곡) 추종 시험 시 콘크리트에 록셀보드를 붙이고 외장재 타일을 모르타르로부착한후가압으로콘크리트를완전히파괴했다. 타일이어떻게되는지시험한것이다. 록셀보드의점탄성 기포막이 작용해 콘크리트의 디스토어션을 완충시켜 타일이 탈락하지 않았다. 해머로 내리칠 때도타일자체가깨질지언정떨어지지않았다.
외단열공법에서중요한게내동해성이다. 록셀보드에타일을 부착하고 20℃ 수중에서 48시간 물을 흡수한 후 500사이클 동결 융해 시험을 했다. 1사이클은 -20℃에서 2시간 동결 + 10℃에서 1시간 융해이다. 그 결과 200사이클에서 0.59N/㎟, 300사이클에서 0.44N/㎟, 500사이클에서0.40N/㎟이란우수한결과를나타냈다." 록셀보드는 현장에서 톱, 커터 등으로 절단해 간단하게 시공할 수 있다. 흥미로운 것은 지금까지 섬유계 단열재 외엔 어렵다고 여기던 곡면 시공을 록셀보드는 할 수 있다. 시공 방법도 록셀보드 자체를 거푸집으로 활용하는 거푸집 겸용 방식, 기존 거푸집에 단열재를 덧대는 방식, 건물을 지은 뒤에 하는 후 붙임방식등다양하다. 주택의 성능을 패시브하우스 수준으로 끌어올리려면 단열재 두께가두꺼워지기 마련이다. 이때 록셀보드만으로 전체 단열재 두께를 맞출필요는 없다. 록셀보드의 기본 성능을 유지하는 10㎜(T) 정도 판 사이에 단열성이 좋은 다른 단열재를 복합판으로 만들면 된다. 따라서 단열성을 높이면서 단열재의 단가를 낮출 수 있다. 이런 식으로 여러 가지 기능의 록셀보드 복합 단열판을 만들어 활용하면 여러모로 효과적이다. 노원구 마들공원 내 노원에코센터는 록셀보드를 활용해 패스브하우스 수준으로 리모델링을 한 좋은 사례이다. 제1회 대한민국녹색건축대전에서 최우수상을 받은 건물이다. 단열재를 록셀보드 10㎜ + XPS 240㎜+ 록셀보드10㎜복합판으로구성해후붙임으로시공했다. 그위에깨끗하고화려한외장재로마감해아름다운건물로재탄생했다.田
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