불연 열반사단열재, 미네랄울과 은박필름의 콜라보로 불연성과 단열성 두 토끼 모두 잡다

안녕하세요 여러분!!

 건축용단열재 전문기업 태화단열산업의 온라인팀 입니다.

 

 

어느덧

 <불연 열반사단열재>

 시리즈의 세번째 이야기를

 포스팅 할 시간이 다가왔습니다.

 

 

태화단열산업 블로그에서 진행하고 있는

 불연 열반사단열재 시리즈

 첫 번째 이야기에서는

 불연 열반사단열재로 알아보는 난연등급에 대한

 이야기를 진행 했었습니다.

 

불연 열반사단열재 시리즈

 두 번째 이야기에서는

 불연 열반사단열재의 디테일한 제품소개와 더불어

 불연 열반사단열재가 가지고 있는

 장점 및 아쉬운 점에 대해

 짚고 넘어갔었습니다.

 

 

오늘 불연 열반사단열재 시리즈 3편에서는

 불연 열반사단열재의 단열 원리 및 시공방법에 대한 이야기를

 진행해보려고 합니다.

 

 

저번 시간에 말씀드렸다시피

 불연 열반사단열재는 현재

 미네랄울을 심재로 쓰는 계열과

 세라믹단열재를 심재로 쓰는 계열로

 분류되고 있습니다.

 

 

현재 태화단열산업에서 제조하고 있는

 불연 열반사단열재는 미네랄울 계열이기 때문에

 오늘은 미네랄울을 심재로 쓰는 불연 열반사단열재의

 단열원리에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

 

불연 열반사단열재를 구성하고 있는

 지분의 50% 이상을 차지하고 있는 미네랄울은

 그라스울과 함께 대표적인 불연 단열재로 널리 알려져 있습니다.

 

 

미네랄울은 현무암과 석회, 안산암, Slag 등을 혼합해서

 내열성이 높은 규산칼슘계 광물을

 약 1500℃~1700℃의 고열로 용융 액화 후

 고속회전 원심분리공법으로 제조하는

 순수 무기질 인조 광물 섬유입니다.

 (인체에 유해한 석면과는 전혀 다른 제품입니다)

 

 

미네랄울은 사용온도 범위가

 650℃~700℃로

 약 400℃까지 버티는 그라스울 보다

 화재에 대한 맷집이 더 뛰어난것으로 알려져 있으며

 흡음 성능 역시 그라스울보다

 낮은 주파수까지 잘 잡아내기 때문에

 (400Hz 이상에서는 더 큰 흡음효과를 볼 수 있습니다)

 그라스울과 비교했을 때

 다방면에서 더 뛰어나다고 할 수 있겠습니다.

 

 

불연 열반사단열재의 심재로 사용되고 있는 미네랄울은

 울 형태의 단열재로

 울을 구성하고 있는 섬유들의 굵기가 상당히 얇고 일정합니다.

 바로 이 부분이 미네랄울의

 단열성능을 효율적으로 높일 수 있는 이유로 볼 수 있는데

 얇고 일정한 섬유들 사이사이에 있는

 미세한 공기층들이

 열의 흐름을 효과적으로 차단할 수 있는것으로 알려져 있습니다.

 

 

또한

 압출법보온판 및 경질우레탄보드 등

 시간이 경과함에 따라 셀 속 기체가 서서히 빠져나가면서 일어나는

 '경시현상'

 즉, 단열성능의 저하가 없기 때문에

 산화방지 기능을 첨가한 불연 열반사단열재의 은박필름과 함께

 오랜 세월이 흐른 뒤에도

 단열재의 기존 형태를 그대로 보존하며

 높은 단열성능을 유지할 수 있습니다.

 

 

불연 열반사단열재를 구성하고 있는

 은박필름의 단열성능과 효과는

 여러 논문들과 자료에 의해서도 입증이 되고 있으며

 우리 일상생활의 무수히 많은 지점에서도 사용 되어지고 있습니다.

 

 

가장 간단하면서도 우리가 쉽게 볼 수 있는 예시를 들어보자면

 배달음식에 포장되어 오는 은박호일을 떠올려 보시면 되겠습니다.

 음식물을 둘러싸고 있는 은박호일은

 음식물의 온도를 장시간 따뜻하게 유지해줄 수 있는 용도로

 우리 일상생활에서 아주 많이 사용되어지고 있습니다.

 

 

또한, 산에서 조난 당했을 경우

 은박필름 계열의 돗자리를 뒤집어 쓰고 있으면

 신체의 체온이 떨어지는 부분을 막아줄 수 있습니다.

 

 

반대로 한 여름

 장시간 햇빛에 노출되어 있는

 자동차의 실내 온도가 높아지는 현상을 막아주기 위해

 자동차 유리쪽을 은박재질로 가려놓으면

 자동차 내부의 온도를 쾌적하게 만들어 줄 수 있습니다.

 

 

그리고 소방관 분들께서 입는 은박재질의 방호복은

 화재현장에서 화재의 열기를 반사시키는 용도로 사용되고 있으며

 패딩 점퍼 내부에 부착되어 있는 은박재질은

 신체의 열기가 외부로 빠져 나가지 못하게 반사시키는 용도로

 패딩의 기능을 극대화 시킬 수 있습니다.

 

 

다음은 열반사단열재에 관한

 논문의 내용을 발췌한 부분입니다.

 

 

논문 제목

 <가동형 열반사단열재가 공동주택의 냉, 난방 부하에 미치는 영향 분석>

-한밭대학교 건축공학전공 학사과정, 학생회원 나기도, 이보람 님-

-한밭대학교 대학원 석사과정 이철성 님-

-한밭대학교 건축공학과 교수, 정회원 진경일, 윤종호 님-

 

1-1 연구배경 및 목적

 

기존의 화석에너지 고갈, 교토 의정서에 의한

 온실가스 배출량 의무감축국 선정 등에 의해

 우리나라도 에너지 절약에 민감하게 대응해야 한다.

 국내 총에너지 소비량의 1/4에 해당하는 24%의 에너지가

 건물분야에서 소비되고 있으며

 다른 부분에 비해 열관류율이 큰

 창호를 통한 건물전체의 열 손실이 20~24%를 차지하고 있다.

 

따라서 이에 대한 문제점을 보완하기 위한 연구가 그동안 진행되어 왔으며

 그중 열반사단열재는 창호의 열관류율을 낮춤으로써

 창호를 통한 에너지 손실을 저감시키기 위한 방안으로서 연구되어왔다.

 

일반적으로 알루미늄 증착 필름 또는 박판을 이용해 구성된 열반사단열재는

 배관재 피복이나 단열 테이프와 같이

 이미 우리 일상생활에서 널리 활용되고 있다.

 특히 저항형, 용량형 단열재와 달리

 열반사형 단열재는 부피가 작고 가동이 용이하기 때문에

 창호나 아트리움의 단열커튼, 가동성 단열재로 널리 활용된다.

 

현재 유럽에서는 가동형 단열재를 사용하여

 야간 및 겨울에 창호를 통한 열손실을 줄이고 있다.

 우리나라는 사계절이 뚜렷하고 겨울의 실내외온도차가 크고,

 환절기의 일교차가 크므로 가동형단열재를 설치하여

 창호를 통한 에너지 손실을 방지하기에 적합하며,

 가동형 열반사단열재에 대한 관심이 높아지고 있다.

 

이에 따라 공동주택에 가동형 열반사단열재, 셔터, 베네시안 블라인드를 적용하였을 때

 냉, 난방에너지 소비량 변화를 평가하고

 효과적인 열반사단열재를 선택하기 위한 방안을 제시하였다.

 

중략

 

2. 선행연구

 

유리온실 적용 열반사 야간단열 시스템의 에너지 성능 평가연구에서는

 유리온실에 적용된 가동형 열반사 단열 시스템을 대상으로

 단열재 표면 방사율 특성에 따른

 유리온실 건물의 에너지소비 성능 변화를 정량적으로 규명하였으며,

 시설하우스 에너지 절감을 위한

 고효율 단열 시스템개발유리 온실운영에 따른

 난방에너지 효과적 활용 및 에너지 비용의 절감을 위해

 열반사 야간단열 에너지 성능을 평가 하였다.

 

연구결과에 따르면 열반사 단열시스템은

 우수한 단열효과를 기대할 수 있는 것으로 평가되었으며,

 특히 경량화 가동성의 특징으로

 대형 유리공간이나 태양열 시스템의 야간단열재로

 매우 적절히 사용될 수 있는 것으로 나타났다.

 

중략

 

3.2 열반사단열재와 다른 시스템의 성능비교

 

가동형단열재의 종류별 시뮬레이션을 통해

 각 단열재별 건물에너지 절감 성능을 평가하였다.

 표 5는 동절기 저녁 18시부터 명일 6시까지 가동형 단열재를 적용하지 않았을 경우,

 베네시안 블라인드, 셔터, 열반사단열재를 건물에 적용했을 경우로 나누어

 냉난방 부하를 평가한 결과를 나타낸 것이다.

 

 

베네시안 블라인드와 셔터 등의 절감효과가 있지만

 열반사단열재의 성능이 다른 시스템과 비교하여 우수함을 알 수 있다.

 본 절에서는 가장 성능이 뛰어난

 열반사단열재를 기본 가동형 단열재로 선정하여

 공동주택에 다음의 5가지 Case로 운영방법별 심루레이션을 실시하여,

 최적의 설계안을 제시하였다.

 

Case 1. 연간 야간단열 적용

 표 6은 선정된 공동주택에 열반사단열재를 저녁 18시부터

 명일 아침 6시까지 적용하였을 경우 평가결과를 나타낸 것이다.

 

 

Case 2. 동절기 야간단열 적용

 겨울철의 난방부하를 줄이기 위해 동절기에만

 저녁 18시부터 명일 아침 6시까지 야간단열을 실시하였다.

 

 

Case 3. 하절기 제외 기간 적용

 이에 여름철 냉방에너지를 절감시키기 위하여

 하절기를 제외한 나머지 기간인 9월부터 이듬해 5월까지

 18시부터 6시까지 야간단열을 실시하였다.

 

 

Case 4. 하절기 차양시설로 활용

 하절기에는 표 6과 표 7의 결과에서 볼 수 있듯이

 야간단열은 건물에너지 절감을 시키는데 적절하지 못하다.

 건물에 들어오는 직달일사를 막아

 냉방부하를 줄이는 용도로도 사용이 가능하다.

 표 9는 하절기인 6월부터 8월까지

 6시부터 18시까지 주간차양으로 이용 시

 냉방 부하량 변화이며

 총 냉방에너지 소비량의

 60.36% 절감이 가능한 것으로 나타났다.

 

 

Case 5. 주간 차양장치와 야간단열 시스템

 열반사단열재를 하절기에는 주간 차양으로 건물에 적용시키고

 중간기와 동절기에는 야간단열 시스템을 적용시켰다.

 아무것도 적용하지 않은 상태에 비하여

 22%가 절감된 것으로 나타났고

 실험 1과 실험 2에 비하여 각각 12.92%, 11.49%

 가 더 절감 되었다.

 

 

5. 종합 토의 및 결론

 본 연구에서는 발코니 확장을 한 공동주택을 대상으로

 가동형 열반사단열재의 운영방법별 에너지성능평가를 통하여

 건물에너지 소비량을 감소시킬 수 있는 방안을 분석하였다.

 가동형 단열재별 성능분석결과

 열반사단열재의 성능은 셔터 및 베네시안 블라인드에 비해

 단위면적당 연간 6 ~ 8 kwh/㎡·yr의

에너지를 절감 시킬 수 있는 것으로 나타났다.

 운영방법에 에너지 절감효과는 다음과 같다.

 

 

.Case 1의 경우 기존의 건물에 비해

 난방에너지는 19.51%를 절감되었으나

 냉방에너지는 12.20%가 증가해

 결과적으로 총 에너지소비량은

 9.48%가 절감된 것으로 나타났다.

 

.Case 2의 경우 난방 부하량 9.91% 가량이 절감되었으나

 냉방부하는 오히려 1.55% 증가하는 것으로 나타났다.

 총 에너지 소비량은 9.91% 절감된 것으로 분석되었다.

 

.Case 3의 경우 냉방 부하량은 가동형 열반사단열재를 적용하여

 증가한 부하량의 절반가량이 감소 된 것으로 나타났으며,

 연간에너지 소비량 (105.17 kwh/㎡·yr) 은

 Case 1 (107.21 kwh/㎡·yr) 에 비해

 1.73%가 절감된 것으로 나타났다.

 그리고 총 에너지 소비량은 11.21% 감소하였다.

 

.Case 4의 경우 총 냉방에너지 소비량의

 60.36% 절감이 가능한 것으로 나타났다.

 

.Case 5의 경우 아무것도 적용 하지 않은 상태에 비하여

 22%가 절감 된 것으로 나타났고

.Case 1과 .Case 2에 비하여

 각각 12.92%, 11.19%가 더 절감 되었다.

 

.Case 5, .Case 3, .Case 2, .Case 1 순으로 효율이 우수한 것으로 나타났다.

 열반사단열재를 하절기에 낮 시간에 차양용도로 적용했을 경우

 냉방에너지를 기존보다 최대 74.2% 최소 54.6% 절감할 수 있다.

 동절기에 야간단열을 적용하였을 경우

 냉, 난방 부하를 9.91% 절감이 가능한 것으로 분석되었다.

 가동형 반사단열재를 적용하여 주간차양, 야간 단열을 실시 할 경우

 기존 보다 22.04%의 냉, 난방에너지를 절약할 수 있는 것으로 나타났다.

 또한 열반사단열재는 야간단열 뿐 아니라 여름철 차양용도로도

 사용 효과가 뛰어 나며 야간단열과 혼합 사용할 시

 가장 큰 에너지 절감효과가 기대 된다.

 

 

가동형 열반사단열재의 단열 성능에 관한 논문이긴 하지만

 나아가 은박필름의 효과에 대한 자료로 해석해도

 무방할 것으로 보여집니다.

 

이처럼 불연 열반사단열재는

 심재로 쓰이는 미네랄울과 열반사단열재 은박필름의 콜라보로

 불연성과 단열성 두마리 토끼를 모두 잡을 수 있게 되었습니다.

 

 

지난 불연 열반사단열재 시리즈 2편에서도 말씀드렸다시피

 불연 열반사단열재는 부피단열재에 비해

 시공과 설치가 수월한 편입니다.

 

 

불연 열반사단열재는 시공 전

 시공 할 부위에 이물질 및 먼지가 없도록

 표면이 깨끗해야 하며

 건조가 잘 되어있는지를 확인하셔야 합니다.

 

그 후 시공할 표면의 크기를 측정하고

 불연 열반사단열재를 재단해주시면 되겠습니다.

 

재단이 완성된 불연 열반사단열재를

 인슈레이션 화스너를 통해 고정시켜 줍니다.

 

마지막으로 불연 열반사단열재 사이사이 및 가장자리는

 열반사단열재 전용 은박테이프로 마무리 해주도록 합니다.

(열반사단열재 전용 은박테이프를 사용하는 이유는

 기밀시공을 통해 열교현상을 방지하는데 목적이 있습니다)

 

 

오늘 불연 열반사단열재를 시리즈 3편에서는

 불연 열반사단열재의 단열원리 및 성능에 관한 부분,

 그리고 그에 따른 논문 내용과 시공방법 등에 대한 이야기들을

 중점적으로 포스팅을 진행해봤습니다.

 

 

불연 열반사단열재를 구성하고 있는 미네랄울은

 사용해보신 분들도 많이 계시겠지만

 유기질단열재에 비해 아직까지는 생소한 단열재라 보여집니다.

 

하지만 최근 우리나라의 건축현장에서는

 미네랄울을 비롯해 그라스울 등

 무기질단열재의 사용량이 급격하게 높아지고 있는 상황입니다.

 

2021년 유럽의 통계에서는

 미네랄울이 그라스울 생산량의 10%를 넘어

 전체 단열재의 37% 가까이를 차지하고 있다고 하며

 북미에서도 사용량이 점점 더 증가하고 있는데

 미국 및 캐나다에서는

 미네랄울이 압출법보온판 보다 가격이 더 저렴하기 때문에

 소비자들이 많이 찾는것으로 보여지고 있습니다.

 

불연 열반사단열재의 심재로

 미네랄울을 사용하기 시작한지 얼마 지나지 않은 시점이지만

 우리나라도 유럽이나 미국처럼

 미네랄울 생산량이 예전보다 더 많이 증가하지 않을까 기대해봅니다.

 

 

오늘 태화단열산업에서 준비한 포스팅 내용은 여기까지 입니다.

 

긴 글 읽어주셔서 감사드리며

 오늘도 즐겁고 행복한 하루 되시기를 바라겠습니다.

 

이상

 건축용단열재 전문기업

 태화단열산업의 온라인팀 이었습니다.

 

 

감사합니다.

 

 

*불연 열반사단열재

 에 관한 포스팅은

 특정 회사 및 특정 회사 제품의 홍보와 광고,

 비난과 비방을 목적으로 작성되어진 내용이 아니며,

 소비자의 알 권리와 건축업계에 종사하시는 분들과의

 단열자재 정보공유를 목적으로 작성되어진 포스팅 입니다.

 태화단열산업 블로그에서는

 사실적이고 객관적인 내용만을 다루기 위해 노력하겠습니다.