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에너지 절약 으로 난방비를 절감하는법
화석연료사용은 이제 지구 생존의 문제로 인식해야 한다. 경기침체로 석유류 소비가 줄어들어 배럴당 150달러 근처에 머물던 국제 유가가 50~60달러에 맴돌지만 국제유가 를 따지고 할때가 아니다. 에너지를 절약하지 않으면 우리가 치뤄야할 댓가는 너무 크다. 또한 후손들에게 물려줄 비용을 생각 해봐야 한다. 환경비용도 비용이지만 지구 온난화등의 문제 로 각종 생태계파괴, 온도 변화로 인한 각종 질병이 문제되고 있다. 최근의 연구에 결혼 하기전 성인남자 건강검진을 실시 하였는데 신랑의 정자수 까지도 체크 하였는바, 정상인 평균치의 3/1 정도 밖에 되지 않아 장차 큰 사회문제로 받아 들여지고 있다고 한다. 물론 서구식 식생활변화 또는 컴퓨터를 끼고 살아야 하는 현실에서 전자파 같은 것도 하나의 요인이 될수 있지만 지구 환경오염이 가장 큰 중요 요인으로 대두 되고 있는 실정이다.
지구 환경문제라면 당연히 화석연료 사용이다.
에너지 절약을 하려면 뭐니 뭐니 해도 단열을 잘하고 요즘 창호도 최첨단 창호가 설치되고 있는실정이다.
이러한 조치들을 잘 이행하면 효율적인 단열로 에너지를 절약에 한발 다가 설수 있다.
태양열이나 기타 친환경을 적용하여 건축을 한다면 당연히 좋다. 그러나 초기 부담이 되어 만만치 않은게 현실이다. 기존건물은 주거시설 개선즉, 단열을 강화 하고 창을 단열강화창과 자연채광을 이용하는 방법 으로 에너지절약과 친환경에 큰도움이된다.
효율성의 주요요소는 건물의 냉방과 난방에 있다. 오래된 건물들은 비효율적으로 단열되어 있고 단순히 에너지를 방출 시킨다. 새로 신축하는 건물들은 내부효율성을 높이기 위해 설계하겠지만 오래된 구조들은 어떻게 개선할것인가가 문제가 된다.
이문제는 에너지 효율적 설계와 건물의 에너지효율을 개선시키는 친환경재료로 단열을 확실히 하여 열교현상을 차단하고 태양광 난방이라든지 단열성이 완벽한 고성능창문 적은양을 흐르게 하는 수도관 같은 구조공사로 에너지 효율을 80% 향상시킬수 있다. 거기에 친환경재료인 수성연질발포폼이 크게 한몪을 담당할수 있을것으로 보인다.
일반 단독 주택일경우, 요즘같이 초고유가시대에 특히, 겨울엔 윗풍이 세고 난방비등이 30만원은 기본이다. 독립주택 난방비가 30만원이면 장난이 아니다. 거기다 전열기를 좀 쓴다면 40만원이 훌쩍 넘는다. 그렇다면 단열을 좀 제대로 한다면 경제적인 이익이 어느정도 될까? 다음에 3가지로 요약 해본다.
1, 리모델링시 단열을 제대로 한다면 추가비용이 7~8백만원이 든다 하더라도 우측과 같은 뿜칠단열재로 완벽을 기하면 40%이상 난방비 가 절감이 된다. 5년만 지나도 리모델링시 추가된 단열 비용을 회수할수 있는것이다.
2. 일반주택 단층 한곳의 난방비가 보일러 30만원 전열기기 15~20만원 이정도 인데 이층인경우는 이보다 30%는 더 단열비용이 든다고 보면 된다. 월평균 난방비가 월 50만 원일경우 약25만원이 절약이된다. 1년을 난방하는달 5개월을 잡는다면 125만원 2년이면 250만원이 절약이 되는것이다.
통상적으로 아이소핑로로 불리는 (스티로폼)압출단열재는 판상으로 붙이는 형식이기에 코너 같은 구석진곳등에 단열재를 완벽히 채울수가 없는 형편이다. 그로인해 단열재의 불균일로 인해 열교현상이 발생한다. 비용면에서는 다소 비싸다, 문제는 분사 발포식 단열재(수성연질폼,연질경량수성발포폼)등으로 시공하지 않고는 이 열교현상을 완벽히 차단 할수가 없다는 것이다.
생각해보면 바로 답이 나온다. 빌딩공사의 경우 철골빔에 연결된 데크철판이 냉기를 그대로 전달하기 때문이다. 더욱 골데크 같은 경우는 골과 골사이 틈새로 차가운 냉기가 그대로유입된다. 이런경우 실내의 더운온도가 천정의 차가운 철골빔이나 데크플레이트 철판에
그대로 전도 되어 물방울이 흐르는 것을 쉽게 볼수 있다. 이것이 소위 말하는 결로현상이다.아이소핑크나 기타 단열재부실로 인한 하자는 필연코 재보수를 할수 밖에 없는데, 이런경우는 천정마감재를 들어내고 (다행히 한장씩 열리는 텍스로 시공이 되어 있으면 텍스를 중간중간 열고 수성연질폼 같은 것을 시공하여 해결 할수 있지만) 전체 인테리어가 되어 있다면 낭패가 아닐수 없다. 이런경우 천정의 인테리어를 띁어내고 단열처리를 해야 한다.
우측의 사진은 단열성을 강화한 고성능창 밎 수성연질폼으로 시공한 도심의 전원주택모습이다.
 열전도율 0.034 kcal/mh˚C(0.039 W/m ·k)이하
수성연질폼또는 연질발포수성폼 연질경량수성발포폼으로 불리는 단열재는 Spray 타입으로로 시공하면 약 100배로 팽창하여, 시폰 케익과 같은 부드러운 폼이 되어, 완벽한 단열층을 형성한다. 99%의 움직이지 않는 공기로부터 생성된 작은 기포의 군집으로, 기포내의 대류(對流)도 없어, 열이 전달되기 어려운 구조, 열전도율은 0.034 kcal/mh˚C 통기율은 일반적인 섬유계 단열재와 비교해 3%이하 (두께 125mm비교)로 지극히 낮다. 결국 수성발포연질폼을 사용하면 우수한 단열성과
기밀성을 동시에 확보할 수 있으므로, 동등의 성능치를 갖는 다른 단열재를 사용한 경우 보다 높은 단열효과를 기대할 수 있다. 이 단열재로 시공된 집 내부는, 마치 보온병의 내부처럼 되어, 약간의 냉난방과 계획적인 환기만으로, 한겨울, 장마철 등에도 일년 내내 안락한 생활이 가능하다.
※ 열전도율( kcal/mh˚C ) : 열이 전달되기 쉬움을 나타낸 수치로, 작을수록 열이 전달되기 힘들다,
※경질보온판(0.019)등 0.033 이하면 가군에 속하며 0.034인 수성연질폼은 나군에 속한다.일반스티로폼도 가군과 나군으로 나누며 일반스티로폼 0.033 나군이며 압축스티로폼(아이소핑크)가군 비드(알갱이) 나군 이다.
※열전도율을 나타낼때" kcal/mh˚C" W/mk 두가지를 사용하는데 일반적으로 키로칼로리( kcal/mh˚C )를 사용하나 편의를 위해서 W/mk 로 표기가 되어 있으면 곱하기 0.86을 하면 키로칼로리로 산정된다, ※ 계산예 W/mk × 0.86= kcal/mh˚C 아래재료별 열전도표 에서 수성연질폼이 0.039 W/mk 로 되어 있으니 대입하면 0.039 ×0.86=0.034 kcal다.
수성연질폼은 최근에 개발된 뿜칠형 단열재이다, 마감이 끝난 건물의 경우
일반적으로 석재 마감이 끝난 경우 단열은 요즘 열반사 단열재 를 사용하는 경우가 많다.
그러나 실제 열반사 단열재로 사용한 경우 실제 마감이 되었을때 체감온도를 느껴 보면
문제가 되는 경우가 있다.
물을 베이스로 한 친환경단열재이다.
결로의 종류는 결로의 발생부위와 발생시기에 따라 분류된다.
표면결로
표면결로(Surface condensation)는 벽, 유리창, 천장 및 바닥의 표면에 발생하는 결로를 말한다. 표면결로는 건물의 표면온도가 접촉하고 있는 공기의 포화상태 온도(노점온도)보다 낮을 때에 그 표면에 수증기막이나 물방울이 나타나는 현상이다. 예를 들면 욕실에서 거울위에 서리는 김이나 물방울, 난방 된 실내에서 유리창의 내표면에 생기는 물기, 여름철에 흙에 접한 지하실의 실내표면에 물방울이 발생한다. 표면결로 발생이 우려되는 곳은 벽체의 연결부위인 모서리 부분과 창의 상인방 등 단열이 어려운 부분들이다. 특히 모서리 부분은 단열성능을 3배로 강화하여 시공하도록 한다.
내부결로
내부결로(Interstitial condensation)는 구조체내 경계면이나 재료의 내부에서 발생하는 결로를 말한다. 내부결로는 건물의 구조체 내부의 다공질 재료에 함유되어 있는 수증기압이 그 온도에 대한 포화수증기압 이상으로 될 때, 즉 재료의 내부온도가 노점온도보다 낮을 때에 그 재료 내부에 수증기막이나 물방울이 나타나는 현상이다. 단열재와 같이 공극을 다량 함유한 재료에 내부결로가 발생하면 단열성능이 저하되고 썩게된다. 또한 결로된 부분의 온도가 0℃ 이하로 되면 팽창되어 구조를 파괴할 수 있다.
결로의 판정
구조체의 결로여부를 판정하는 방법에는 노점온도를 구한 후 전열과정과 온도구배에 의하여 판정하는 방법과 전습과정(傳濕過程)에 의한 구조체의 투습량과 투습구배에 의하여 결로여부를 판정하는 방법이 있다.
투습량
구조체를 통과하는 수증기의 이동량인 투습량(ω)을 구하는 식은 열의 전열과정의 식과 동일하다. 즉 구조체내 수증기는 열의 이동에서의 실내외 온도차(Δt)와 마찬가지로 실내외 수증기압차(Δf)에 의해 비례하여 이동한다
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특히 요즘은 대형건물 빌딩등은 철골로 골조를 세운다. 각층마다 공간은 데크플레이트 철판으로 되어 있어 아이소핑크 등판상 단열재를 사용하기가 적합하지 못하다. 평데크는 그래도 평면에 아이소핑크를 붙일수 있지만 골데크 일경우는 단열을 하면 틈새로 냉이 유입이 되기에 데크플레이트 철판은 일반적으로 분사식 발포우레탄폼을 사용하는것이 이상적이다.
틈새가 없다 하더라도 구석구석의 코너 같은곳은 단열처리 완벽하게 할수가 없는 것이 일반적이다.
좌측과 우측그림은 일반적인 열반사 단열재이다.
그로인해 단열재의 불균일로 인해 열교현상이 발생한다. 비용면에서는 일반적으로 아이소핑크보다 비싸다 문제는 분사 발포식 단열재(수성연질폼,우레탄폼)등으로 시공하지 않고는 이 열교현상을 완벽히 차단 할수가 없는것이다.
데크플레이트가 처음 생산 되었을때는 스티로폼이나 압축스티로폼인 아이소핑크 등으로 단열을하여 하자가 많이 발생하였다. 마감이된후의 하자 보수는 더욱 어렵다.
이미 완성된 건물의 수성연질폼 주입충진 단열보강 사례를 보자, 석재와 석재 마감사이에 메지 부분을 작은 구멍을 내고 그사이로 주입 하고 있다.
핀으로 찔러보아서 내부공간을 확인 하고 또는 주입후 밀실하게 찼는지 확인하고 있다. 아래 부분의 구멍에 실링처리가 끝나면 윗부분 연질폼 주입에 들어 간다
위 그림 같이 아랫부분에 실링이 막히지 않은곳은 주입된 액제가 삐쳐나오는것을 볼수 있다. 이것은 곧 내부공간이 차 있다는 증거이기도 하다.
핀으로 찔러보면서 내부를 확인 하고 있다.이 주택의 경우 입주하기전 점검을 철저히 하였으니 정말 단열 만큼은 완벽을 기했다고 생각 한다. 평생살집을 단열을 소홀히 한다면 냉난방비 부담도 부담이려니와 결로가 생기면 곰팡이가 슬고 마음고생이 무척 심하다. 이회사 사장님의 느낌을 그대로 전한다면 일층만 주입하고나서 평소같이 벽난로 하나 때면서 몸으로 느껴보니 전보다 훨씬 따뜻하고 아늑한것을 마무리 하기전에 벌써 몸으로 느끼신다고 한다.
다른사람보다 본인이 몸으로 느끼는 체감은 정확 하다. 준공전이라 몆일을 두고 같은 환경에서 벽난로 하나 가동하고 자보기도 하고 직접 체험을 하였기에 주입시공이채 끝나지 않은 상태에서도 몸으로 바로 느낄수가 있는것이다. 수성연질폼 주입단열의 매력이 여기에 있는것이다. 이것이 피부체험이라고 할수 있다. 현장에서 바로 느껴보는것!
문제는 마감이 완료된 경우가 문제다. 그러나 천정은 작업자가 들어갈수가 있는 공간이면 상관없지만 대부분 천정이 1미터가 못되는 경우가 허다 하다. 이런경우엔 천정을 어떤식으로든 열어야 한다. 외부나 천정이 아닌 외벽 같은 수직면이면 작은 구멍을 뚫어
액상인 수성연질폼을 주입 충진 해서 단열을 하면 바닥에 흘러들어간 이액형 원액이 물처럼 흘러들어가서 5~6초 정도 후에 발포가 서서히 일어나므로 공간이 전혀 없이 밀실한 단열재가 충진이 된다. 이때는 반드시 내압이 발생하지 않은 연질을 사용 해야 하면 발포 타임을 조정해서 충분히 흘러들어간 후에 후발포가 일어나도록 해야 한다. 경험이 많은 숙련공이 필요한 부분이다.
좌측에 보이는 부분이 주입된 단열재가 가득차면 틈사이로 비쳐 나오는 모습이다.
이렇게 시공하면 완벽한 단열이 이루어지는것이다.
우측의 그림이 시공을 마친 전원주택 모습이다.
좌측은 내부공간을 충진이 잘되었는지 점검핀으로 찔러 확인을 해보는 그림이다.
우측의 사진은 인테리어마감이 되어진 후 일층거실의 모습이다.
* 일반건물의 공기흐름 즉 에너지 손실흐름도 를 나타낸다.
상기그림은 일반적인 가정주택의 공기흐름을 나타낸 것으로 바꾸어말하면 주택의 냉난방 부분에서의 에너지 손실 흐름도를 단적으로 나타낸 도면이다. 상기그림에서 지적하는 것은 지붕으로의 에너지 손실이 40%를 차지하는 것으로 나타나있다
그원인은 공기의 대류현상 즉 더워진 공기는 위로 차가운 공기는 아래로 순환하는 가장 기초적인 과학상식에서 생각해보면 더욱 명확해진다. 이는 겨울에는 엄청난 난방비의 낭비를 초래함과 아울러 여름에는 지붕을 통한 직사광선으 가열효과 작용으로 인하여 건물전체의 온도상승을 초래하여 냉방비의 상승요인을 작용한다.
이는 항온항습 크린이 절대적으로 필요한 전자부품공장 및 반도체공장 섬유공장에서 더욱 실감있게 느껴질 것이다.따라서 상기의 내용은 바꾸어 말하면 지붕의 단열효과의 중요성을 구지 언급할필요가 없을 것이다. 이는 단열계수가 가장낮고 R-value가 가장높은 선경수성연질폼을 시공했을때 통상 여름에는 실내 온도 약5℃낮아지는 것을 직접피부로 체험할 수 있을 것이다.
또한 겨울에는 난방비 절감효과가 약 20%~40%정도 절약되는 것을 알수 있을 것이다.
아래는 미국물성평가 기관인 ASTM 측정방법을응용한것으로6번 폴리우레탄폼이 가장 온도가 낮은 짙은 녹색으로 표시 되고 있는걸 보여주고 있다.
우측그림은 미국의 공식적인 물성평가기관인 ASTM의 측정방법을 응용한 것으로 뜨거운 내장박스 주변을 각각 반사유리,석면,셀롤로오스판재,폴리우레탄품(1,2,3)으로 감싼뒤 감싼물체의 표면을 적외선 열감지 카메라로 촬영한 자료이다.
이는 짙은 녹색일수록 온도가 낮고 붉은 색일수록 표면 온도가 높음을 의미하며 단열효과의 단적인 표현수단이라고 할 수 있으며 제일정확한 측정방법이라고 할 수 있겠다
자 그럼 내부로 충진되는것이기 때문에 눈으로 확인 하기어렵다고 말할수 있다.
아래 동영상을 확인 하면 이해가 빠를것이다.
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