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제목단열재의 종류와 특성2019-12-04 10:25:22
작성자 Level 10

단열재는 일정한 온도가 유지되도록 외부로의 열손실이나 열의 유입을 막기 위한 건축재료 입니다. 사용 온도에 따라 100 이하의 보냉재, 100500보온재, 5001,100단열재, 그리고 1,100 이상의 내화단열재(耐火斷熱材)로 구분하며, 열전도율을 작게하기 위해서 대부분 다공질(多孔質)이 되도록 제작합니다. 

 

공기의 열전도율은 0.025W/m·k, 웬만한 단열재보다 매우 성능이 좋습니다. 그러나 공기는 유동적이기 때문에 단열재 역할을 하지 못합니다. , 공기는 기본적으로 밀폐돼 있어야 단열 성능을 갖지만, 건축물에서 완전 밀폐란 거의 불가능하기에 복층 유리 사이의 공기층 등을 제외하고는 완벽한 단열성을 갖지 못합니다. 따라서 대부분의 단열재는 특정 물질의 구성재로 공기층을 가두는 방식으로 만들어지게 됩니다.

 

단열재는 그 종류에 따라 열전도율 값이 달라집니다. 그렇기 때문에 건축주나 시공사들은 각 단열재 회사가 보유하고 있는 열전도율 값에 대한 시험성적서를 반드시 확인해야 하며, 시험성적서 외에도 각 단열재 회사에서 제시하는 취급 방법과 특징을 충분히 숙지해야만 합니다.

 

내 용

열 전도울

(W/mk, 20 기준)

밀 도

(kg/)

투습 저항 계수

(최소/최대)

열용량

(J/kg/K)

근거

압출법 보온판

특호

0.027 이하

35

 

 

KS

1

0.028 이하

30

 

 

KS

2

0.029 이하

25

 

 

KS

3

0.031 이하

20

 

 

KS

-

0.035

33

80/200

-

DN

비드법 보온판 1

1

0.036 이하

30

 

 

KS

2

0.037 이하

25

 

 

KS

3

0.040 이하

20

 

 

KS

4

0.043 이하

15

 

 

KS

-

0.035

30

20/100

1500

DN

비드법 보온판 2

1

0.031 이하

30

 

 

KS

2

0.032 이하

25

 

 

KS

3

0.033 이하

20

 

 

KS

4

0.034 이하

15

 

 

KS

-

0.032

17

20/50

1500

DN

경질 우레탄 폼

보온판 1

1

0.024 이하

45

 

 

KS

2

0.024 이하

35

 

 

KS

3

0.026 이하

25

 

 

KS

경질 우레탄 폼

보온판 2

1

0.023 이하

45

 

 

KS

2

0.023 이하

35

 

 

KS

3

0.028 이하

25

 

 

KS

미네랄울(암면)

펠트

0.038 이하

40~70

 

 

KS

1

0.037 이하

70~100

 

 

KS

2

0.036 이하

101~160

 

 

KS

3

0.038 이하

161~300

 

 

KS

미네랄올

0.036

20

1

850

DN

락올

0.036

100

1/2

900

DN

미네랄보드

-

0.045

115

3

1300

DN

글라스울

64K

0.035 이하

64

 

 

KS

48K

0.036 이하

48

 

 

KS

32K

0.037 이하

32

 

 

KS

24K

0.038 이하

24

 

 

KS

20K

0.04

20

1/2

830

DN

무기섬유(암면) 뿜칠재

습식, 반습식

0.042 이하

-

 

 

KS

페놀 폼

 

0.022

40

35

1000

DN

종이 단열재 (셀로로즈)

 

0.04

60

1/2

1600

DN

발포 유리단열재

판형

0.04

120

불투과

840

DN

점토 코팅 발포 유리

자갈형

0.09

300

5/10

1000

DN

에어로겔

 

0.021

90

2/3

-

DN

진공단열재

 

0.007

205

불투과

900

DN

양모

 

0.037

28~35

1

1630

DN

스트로베일(갈대)

 

0.06

100

2

2100

DN

삼베 단열재

 

0.04

36

1/2

1600

DN

펄라이트

 

0.05

90

5

1000

DN

규산 칼슘 보드

 

0.06

220

3/6

-

DN

코르크

 

0.05

160

5/10

1800

DN

목섬유 단열재(연질)

 

0.04

55

5

2100

DN

목섬유 단열재(경질)

 

0.045

160

3/5

2100

DN

 

  상기 열전도 수치는 일반적으로 알려진 수치이며각 재료의 정확한 열전도율은 각 제품 공급사의 시험성적서를 확인할 것출처: ()한국패시브건축협회 

 

1. 단열재의 특성

건축물에서 에너지 소모량의 저감을 위해 성능 좋은 단열재의 사용은 가장 기본 요건입니다. 뿐만 아니라 단열재는, 기계적 강도가 우수해 스테이플러 등 보조적인 고정 장치 없이 자립할 수 있고 공칭 두께로 100% 복원돼야 하며 불가피하게 습이 침투할 수 있는 가혹한 조건에서도 우수한 발수 성능으로 인해 처지거나 흘러내리지 않아야 합니다. 다음은 단열재의 요구 성능입니다.

 

열전도율

단열재의 열전도율 값(숫자가 작을수록 성능이 좋음)은 그 단열재의 사용 온도에 의해서 변하는 경우가 있습니다. 따라서 두 종류 단열재의 열전도율 값을 비교할 때, 반드시 몇 의 온도에서의 열전도율 값인지 확인해야 합니다. 또한, 열전도율 값은 단열재의 밀도와도 관계가 있습니다. 같은 원료와 구성의 단열재라도 밀도가 작으면 열전도율 값은 작아집니다. 단열재는 본래 내장된 기체, 즉 공기에 의해 단열 성능을 발휘합니다. 따라서 단열재는 내장된 공기와 구성 재료와의 체적비에 따라 열전도율 값이 결정지어 집니다.

 

화학적 특성

단열재가 다른 재료와 접촉할 경우, 그 자체가 화학적인 작용을 일으켜서 침식할 수 있습니다. 대부분의 단열재는 화학적으로 안정하므로 위험성은 적은 편이지만만, 비드법[스티로폼] 단열재는 화학적으로 약한 편이며, 특히 접착제를 사용해 시공할 때에 화학반응을 통해 침식될 수 있습니다.

 

물리적 특성

대부분의 단열재는 역학적 강도가 취약하기에 구조체로서 사용하기 어렵습니다. 단열재는 일반적으로 다기포(多氣泡)의 구성을 가진 연한 재료이기 때문에 운반 또는 시공 중 파손되지 않도록 주의해야만 합니다.

 

흡수성

단열재에 나타나는 공기층이 단열 효과를 갖게 합니다. 이 공기층에 공기 대신 물이 찬다면, 물의 열전도율 값으로 바뀌게 되므로 단열 효과는 현격히 떨어질 수밖에 없습니다. 특히, 물과 접촉하는 유기질 단열재는 그 자체가 부식되고 내장재와 외장재 등에 심각한 손상을 입힐 수 있기 때문에 주의해야 합니다.

 

불연성

건축용 단열재는 화재에 특히 주의해야 합니다. 단열재가 연소성이 있게되면 화재가 발생했을 때, 대형 화재로 급속히 진행하기 때문입니다. 유기질 단열재와 플라스틱 계열의 폼 단열재 역시 불연재가 아닙니다. 이러한 단열재는 제조 과정에서 자기 소화성을 갖도록 난연 처리를 한 것이며, 원료가 광물질인 글라스울이나 암면 단열재는 일반적으로 불연재에 속합니다.

 

시공성

단열재는 현장에서 취급이 매우 용이해야 합니다. , 공사 현장까지 운반뿐만 아니라 건축공사 시 가공 및 설치까지도 손쉬워야 합니다.

 

 

2. 단열재의 원리

단열재의 원리는 크게 저항형 단열과 반사형 단열이 있으며, 최근에는 두 가지를 혼합해서 사용하기도 힙니다.

 

저항형 단열

가장 보편적이고 일반적인 방법으로 비드법 등의 단열재를 사용하는 것입니다. 공기는 다른 재료에 비해 열전달이 잘 안되기 때문에 대부분 단열재는 공기층을 형성할 수 있는 재료로 만들어집니다. 비드법이나 글라스울은 이런 원리로 만들어지며, 부피에 비해 그 무게가 아주 가볍습니다. 같은 무게에서 최대한 부피를 크게 하면 내부에 공기층이 대량 생기게 되는 원리로 만든 것이 바로 스티로폼(비드법)입니다.


 

 

 

반사형 단열

열반사 단열재로 알려져 있으며, 반사되는 금속성 재질의 얇은 막을 이용해 햇빛과 열을 반사시켜 단열하는 방법입니다. 단열재의 부피나 두께가 얇고 중량이 가벼우며 건축물의 외벽 두께를 줄일 수 있는 장점이 있습니다. 하지만 공기층을 확보하지 않으면 단열 효과를 거두기 어려우므로 시공할 때 주의를 기울여야 합니다.


 

 

용량형 단열

유럽에서 200년 이상 된 건물의 벽체는 두께가 거의 80cm 이상일 정도로 두껍습니다. 벽난로에 의존해 난방하거나 난방 장치가 아예 없는 건물들도 있습니다. 이 건물들이 지어질 당시에는 난방에 대한 기술이 충분치 않았기에 그 해결책으로 고안된 것이 바로 용량형 단열입니다. 벽을 아주 두껍게 만들어 더운 낮에는 내부로 들어가지 못하게 하고, 반대로 차가운 밤에는 낮에 데워졌던 두꺼운 벽에서 온기가 실내로 방사되어 추위를 이기는 데 도움이 되도록 한 것입니다.

 

 

3. 단열재 소재에 따른 분류

 

무기질 단열재

열에 강한 반면, 흡수성이 매우 큰 단열재입니다.

 

단열재 명

개요

미네랄울

천연암석에 석회석을 첨가해 전기로 등에서 용해한 후, 여기에 공기 또는 수증기를 불어넣어 가는 섬유상으로 만드는 것.


 

글라스울

유리를 용융한 후, 분사 또는 원심력을 이용해 섬유상으로 만드는 것

세라믹 파이버

고순도 실리카와 알루미나를 약 2,500의 고온에서 용융하여 섬유화 한 초고온용 내화 단열재

실리카

규산칼슘 분말을 고압으로 수열 반응시켜 무기섬유 등을 혼합해 성형한 보온 단열재


 

펄라이트

흑요석, 송지암, 진주석 등 천연 유리질의 암석을 분쇄한 후, 수분이 기화하도록 급 가열해 연화된 유리를 팽창시켜 다공질로 만든 것.

 

 

유기질 단열재

열에 약한 반면, 흡수성이 적은 단열재입니다.

 

단열재 명

개요

발포 폴리스틸렌

폴리스틸렌 수지에 저융점의 유기 발포제를 첨가해 발포시켜 만든 단열재

발포 폴리우레탄

우레탄의 단위결함으로 고분자화된 수지를 발포시켜 만든 단열재 (:우레탄)

압출 발포 폴리우레탄

폴리스틸렌 수지와 발포제를 압출기 내에서 혼합・가열해 압출 성형시켜 만든 완전 독립된 기포로 구성된 판 (: 아이소핑크)

폴리 에틸렌

화학적으로 가교시킨 폴리에틸렌 시트를 발포시켜 만든 반경질 발포 단열재(: 아티론)


 

 

 

 

4. 사용 재료에 따른 분류

 

성형 단열 공법

구조체를 시공한 뒤에 성형 단열재를 부착하거나 구조체와 동시에 시공하는 공법입니다. 성형 단열재는 발포 폴리스틸렌 보드, 암면 펠트 등 여러 형태의 제품이 있는데, 가격이 저렴한 편이지만, 접합부가 많아 습기가 침입하기 쉽고 구조체로부터 단열재의 탈락을 방지하고자 장착한 핀이 열교 역할을 할 수도 있습니다. 따라서 결로를 방지하고 구조체를 보호하려면 습기와 열교에 대한 보완이 필요합니다.

 

현장 발포 공법

구조체를 시공할 때 구조체 내에 중공 부분을 만들고, 그 부분에 단열재를 발포하는 공법입니다. 단열재로 요소 발포 보온재(우레아폼), 우레탄 발포 보온재 등을 사용합니다. 간단한 발포 장치를 사용해 복잡한 모양의 공간에 골고루 주입할 수 있으며, 표면 마무리 상태가 양호하고 시공이 간편합니다. , 조적조의 경우 사춤 모르타르를 부실 시공하면 완벽한 단열재 충진이 어렵고, 주입 재료의 건조 시 재료의 부피 수축에 의한 틈새 발생을 막기 위해 수축률이 적은 재료를 선택해야만 합니다.

 

뿜칠 단열 공법

복잡한 모양의 단면에도 단열재를 골고루 시공할 수 있습니다. 뿜칠 단열재는 경질 우레탄 폼, 암면 등이 있으며, 단열과 방화 측면에서 성능이 우수한 편입니다.

 

 

5. 시공 부분에 따른 분류

 

내단열 공법

목구조와 경량 철골조(스틸하우스 등)와 같이 구조체와 같은 면에 단열 시공을 하는 공법, 그리고 구조가 외부로 노출된 노출콘크리트 등에서 실내 측에 단열 시공을 하는 공법입니다. 외단열 공법에 비해 냉난방 부하는 적지만, 단열 시공 면적은 상대적으로 더 넓습니다.

 

중단열 공법

중공층을 가진 조적조와 프리 캐스트 콘크리트 패널(Precast Concrete Panel) 등의 구조체 중간에 단열재를 충진하는 공법이다. 단열재로는 암면, 스티로폼, 우레아폼 등이 있습니다. 기둥, , 슬래브의 단부 및 단열재와의 이음부 등에 불연속 단열 부분이 발생해 열손실과 표면 결로가 발생할 수 있습니다.

 

외단열 공법

구조체에 폴리스티렌폼과 같은 단열재를 부착하고 코트류 마감을 하는 드라이비트, 스타코 등의 공법과 그리고, 구조체 외부에 열반사 단열재 등을 부착한 후 석재 등을 시공하는 공법입니다. 기둥, 보 등의 영향을 적게 받으므로 단열 성능의 균질성이 높고, 내부 구조체를 축열재로 이용할 수 있습니다. 최근 정부의 단열 기준 강화가 아니더라도 단열에 대한 관심이 점점 높아지고 있는 가운데, 각종 화재 사고로 인한 건축물의 내화 성능이 강하게 요구되는 사회적 환경에 기인하여, 단열재도 불연 성능을 만족하는 무기질계(글라스울, 미네랄울 등) 등의 단열재가 주택 시장을 주도하고 있습니다. 향후 단열재 시장에는 기존 단열재가 지닌 장점을 취합한 기능성과 시공성 높은 제품들이 출시될 것으로 보이는데, 불연에 가까운 우레탄 폼 등의 개발이 그것입니다.

 

 

 

출처: 전원주택 라이프 2081 1월호