쌍용ALC 내진공법 주요 부위별

열관류율 및 단열성능평가 결과

쌍용ALC 기술연구소는 ALC 주택설계시, 내진공법 설계 일반사항이 적용되는 경우 일반적으로 시공하는 테두리보 이외에 ALC 골조 모서리부위에 지름 150mm 구멍을 천공하여 보강철근(주근 4-D10, 스트럽 D10@300) 삽입 후 모르타르를 충진하는 내진공법을 적용해 내진성능에 대응하고 있습니다.

내진공법 설계 일반사항이 공지되고 난 후 보강기둥 부위는 타 부재들로 인해 벽체의 열관류율 및 단열성능이 저하되어 최악의 경우 심한 결로가 발생할 것이라는 문의를 많이 받았습니다. 

기술연구소는 여러분들의 이런 의문점을 해소하기 위해 보강기둥을 포함해 ALC 골조 주요 부위의 열해석 시뮬레이션을 통해 실시한 열관류율 평가와 단열성능 분석결과를 알려드리고자 합니다.

01. 단열설계

열관류율

건축물을 건축하거나 대수선, 용도변경 및 건축물대장의 기재내용을 변경하는 경우에는 건축물의 에너지절약 설계기준(제 6조 건축부문의 의무사항)에 의한 열손실방지 등의 에너지이용합리화를 위한 단열조치를 해야합니다.

그러나 외기에 간접 면하는 부위로서 당해 부위가 면한 비난방공간의 외피를 [별표 1]에 준하여 단열조치 하는 경우에는 건축물의 열손실 방지조치를 하지 않아도 됩니다.

따라서 ALC로 단독주택을 계획·설계하시는 예비건축주 및 설계사무소 관계자분들께서는 아래의 [별표 1]에서 "공동주택 외"에 해당하는 지역별 열관류율 기준들을 만족시켜 설계해야 합니다.

* [별표 1] 국토교통부 고시 제 2015-1108호 건축물의 에너지 절약설계기준 개정·고시에 따라 2016년 7월 1일부터 강화되어 시행중인 지역별 건축물 부위의 열관류율 기준임

결로방지

단열성능을 평가하기 위해서는 열교가 발생하여 결로가 생기는지 여부를 판단하게 되는데요, 열교는 구조체의 일부에 극단적으로 열전도율이 큰 것이 있을때 다른 부분보다도 열을 전하기 쉬워져 그 부위로 보통의 구조체보다 많은 열류가 흐르는 것을 말합니다.

따라서 열교가 생기는 부분에 실내외 온도차이가 크게 날 경우 공기 중의 수증기가 이슬이 되어 맺히는 결로가 발생할 수 있습니다.

* TDR값: 온도차이비율(Temperature Difference Ratio)로 실내와 외기의 온도차이에 대한 실내와 적용 대상부위의 실내표면의 온도차이를 표현하는 상대적인 비율을 말하는 것으로 제2호의 실내외 온습도 기준 하에서 제4조에 따른 해당부위의 결로방지 성능을 평가하기 위한 단위가 없는 지표로서 아래의 계산식에 따라 그 범위는 0 ~ 1 사이의 값으로 산정됨

* "실내외 온습도 기준"이란 공동주택 설계시 결로방지 성능을 판단하기 위해 사용하는 표준적인 실내외 환경조건으로 온도 25℃, 상대습도 50%의 실내조건과 [별표 1]의 구분에 따른 외기온도(지역Ⅰ은 -20℃, 지역Ⅱ는 -15℃, 지역Ⅲ은 -10℃를 말한다)조건을 말함

02. 단열성능 평가

시뮬레이션 프로그램

주거용 및 비주거용 건물의 외피단열손실과 열교(Thermal Bridge)로 인한 에너지비용 손실을 최소화하고자 다양한 공법들이 개발되고 있으며, 해당 공법에 대한 실험적 성능평가와 열적 해석을 평가할 수 있는 프로그램(시뮬레이션 시험)을 이용하여 물리적 현상을 규명할 수 있습니다.

* "시뮬레이션 시험"이란 ISO 15099의 적용에 적합한 컴퓨터 프로그램(예, Window, Therm, Physibel, Heat3 등)을 활용하여 물리적 시험을 대신하는 방법을 말함

단열성능 평가는 Physibel 프로그램으로 건축물 에너지 해석을 수행하는 엠피어스(주)에서 진행했습니다.

단열성능 평가 부위

단열성능 평가는 아래와 같이 영덕 내진공법 시범주택의 주요 부위 세 곳을 선정하였습니다.

No. 1 ALC 벽체 (ALC - i 350T)

No. 2 ALC 코너 부위 보강기둥

No. 3 지붕층 보강기둥 – 테두리보

경계 조건 

부재 물성 조건

단열성능평가를 위해 입력한 각 구조체 구성재료별 열전도율 값은 아래 표와 같습니다. 

단열성능 평가방법은 지역Ⅱ의 실내외 온습도 기준(실내온도 25℃, 실외온도 -15℃, 상대습도 50%)에서 3개 부위에 대한 온도차이비율값(TDR값)이 지역Ⅱ의 벽체접합부 기준값인 0.26을 넘지 않는지를 보는 것입니다.

단열성능 결과

No. 1 ALC 벽체 (ALC - i 350T)

1번 부위에 대한 해석 결과 TDR값이 0.03으로 기준값(0.26)보다 작은 것으로 나타나 단열성능이 우수한 것으로 판단되었습니다.

No. 2 ALC 코너 부위 보강기둥

2번 부위에 대한 해석 결과 TDR값이 0.10으로 기준값(0.26)보다 작은 것으로 나타나 단열성능이 우수한 것으로 판단되었습니다.

No. 3 지붕층 보강기둥 – 테두리보

3번 부위에 대한 해석 결과 TDR값이 0.11으로 기준값(0.26)보다 작은 것으로 나타나 단열성능이 우수한 것으로 판단되었습니다.

위 그림에서 검정색 실선은 15℃인 점을 연결한 등온선으로 TDR값이 기준값인 0.26에 해당하는 것과 동일하게 간주할 수 있습니다.

즉, 해당 등온선이 구조체 내부에 존재하는 것은 중부지역의 실내외 온도차가 30℃(실내 25℃, 실외 -15℃)이지만 3번 구조체가 충분히 단열기능을 하고 있으므로 결로방지성능을 가진다는 것을 의미합니다.

구조체별 단열성능 결과 종합

ALC 구조체의 단열성능평가 결과,
No. 1 ALC블록 조적벽체와
No. 2 내진용 보강기둥이 삽입된 ALC블록 벽체,
No. 3 내진용 보강기둥과 지붕 테두리보가 만나는 부위 모두
중부지방 기준의 결로방지 성능을 확보한 것으로 나타났습니다.

이번 성능평가 결과가 많은 분들의 ALC 주택의 단열성능에 대한 의구심을 해소하는 계기가 되었기를 바라며 추가적인 질문사항은 기술연구소로 연락주시기 바랍니다.

쌍용 ALC 기술연구소

출처:http://cafe.daum.net/ilovealc