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베란다 확장을 고려해 계획단계에서 시스템 경계를 먼저 명확히 구분을 지어야 하고 베란다에서 난방이 이루어 지는지 아니면 난방을 하지 않을 것인지를 먼저 고려 해야 한다. 기존의 공동주택 양쪽 바깥 세대의 경우는 특히 결로나 곰팡이로 인한 문제가 다른 세대에 비해 더 자주 발생한다. 아래의 첫번째 그림(그림 1)이 가상의 외벽과 면한 베란다라고 보면 내부의 파란색 면적이 특히 결로나 곰팡이로 인한 피해가 예상 되어지는 곳이다. 문제는 2차원적인 베란다 판과 층간 슬래브가 연결이 되면서 보통의 벽면적보다 1,5배에서 많게는 3배 가까이 내부의 열이 외부로 유출되기 때문이다. 즉 외벽면적이 10 제곱미터라 하면 이 열교부분은 10미터의 2차원적인 길이에 불과 하지만 실질적으로는 15 제곱미터의 외벽에 해당 된다고 보아도 된다. 이것은 최소한으로 보았을때 이며 1m의 열교가 5제곱메타의 면적에 해당하는 경우도 있다.
(그림 1)
이 문제를 해결하기 위해서는 (그림 2)처럼 베란다와 외벽이 면한곳을 열적으로 분리시키는 방법이 있으나 이 방법은 그리 경제적이지 못하고 그리고 시공이 난해하므로 (그림 3)처럼 간단한 구조로 경계를 지으면 더 경제적이고 공사 시간도 그리 길지 않으리라 본다. 그림 3의 경우는 베란다가 난방이 되는 경우이고 그림 4의 경우는 외벽을 철근 콘크리트가 아니라 창호가 있는 부분은 경량구조로 해결할수가 있으며 난방을 하지 않는 경우이다.
(그림 2)
(그림 3) 나중의 확장을 고려한 경우, 슬래브 아래에 보강 단열재 최소 50cm
(그림 4)
세대간의 간막이 벽을 베란다 사이에 둔 경우도(그림 5) 열교현상이 심각하다. 이 부분은 베란다 판을 통한 열기의 손실외에 경계벽을 통해 빠져 나가는 열기도 가중이 되므로 표면의 온도와 실내온도의 차이로 침기 혹은 웃풍이 있으며 침시로 쓰기에는 사실상 문제가 있지만 보통은 이 방의 용도가 공동 주택에서는 안방 혹은 자녀방이 된다.
(그림 5)
(그림 6)
이런 경우는 베란다를 확장하는 경우로 보고 베란다가 시작되는 양쪽 외벽을 분리 시키고 베란다는 열관류가 낮은 창호를 설치할수가 있다. 보통은 베란다가 면해있는 방의 외벽을 경량구조로 해결하는 것이 효과 적이지만 남방은 하지 않더라도 실내로 부터 간접적으로 남방이 이루어 지므로 계단실과 같은 기능을 가지고 있으며 겨울에는 태양열을 이용하는 패시브적 이용도 가능하다. 북쪽이 아닌 그외의 방위를 가지고 있는 경우는 다만 여름철의 복사광을 차단할수 있는 햇빛차단 장치가 필요하다. 가급적이면 외부에 설치하는것이 효과적이지만 바람의 세기를 고려해야하는 고층의 공동주택의 경우는 실내에서 차단할수 있는 장치도 괜찮다. 그외에는 난간 부분을 이용하는 여러가지의 햇빛차단 장치가 가능하다.
(그림 7, 열교는 남아있지만 결로나 곰팡이의 발생을 줄일수는 있다.)
(그림 7a) 단열재가 바닥 콘크리트까지 연결되어 있지 않고 바닥보강 단열재가 없는 경우
(그림 7b) isotherm
(그림 7c) 층간소음재와 내단열이 연결되어있고 아래에 보강 단열이 설치된 경우, 5도이상의 온도상승
(그림 7d) isotherm
그림 7에서 보이듯이 세대간 슬래브 아래의 단열재는 절대 1cm나 2cm로 시공하면 안되고 열전도율에 따라 다르지만 적어도 4cm는 설치를 해야하며 천정마감이 들어갈 경우는 콘크리트 슬래브 아래에 8cm 정도로 접착 모르타르를 이용하는 것도 효과적이다. 왜냐하면 천정마감으로 인해 첫째는 따뜻한 실내의 공기가 전달되지 않게되고 바닥난방의 복사열이 아래부분까지 전달되지 못하기 때문이다. 1cm나 2cm로 시공은 상황을 호전시키기 보다는 때로는 상황을 악화시키기 까지도 한다. 특히 방습층이 없이 글라스 울이나 미네랄 울의 사용은 피해야 한다.
(그림 8, 별로 의미가 없는 분리, 발코니판으로는 흐르는 열선은 줄어들지만 외벽을 통한 손실은 잔존, 중간에 끈어진 단열은 의미가 없다.)
(그림 9, 내단열의 경우 생각해 볼 수 있는 thermal break이지만 경제성이 문제가 되므로 국지적으로 꼭 필요한 곳에만 사용 )
(그림 9a)
(그림 9b)
(그림 10) 그림9와는 반대로 외부에서 끈을 경우는 내부의 경우보다 경제적이며 그 구조가 단조로움으로 쉽게 단열성능과 열교를 개선 할 수가 있다.
가장 효과적인 분리이며 바닥난방은 없지만 창문을 설치하는 경우는 베란다를 winter garden로 쓸수가 있으며 간접적인 태야열의 이용으로 난방에너지 절약에는 어느정도 효과가 있지만 위의 경우와 마찬가지로 여름철에 주의를 해야한다. 노출 콘크리트가 야간의 온도차이를 이용하기에는 효과적이므로 천정마감을 피하는 것이 좋다. 기계식 환기를 해야하는 경우도 침실이나 거실은 천정마감없이 노출 콘크리트에 도장만 하고 그외의 화장실 복도 그외의 다목적실 등은 석고보드로 천정마감을 하고 그곳에 환기시설을 위한 배관이 들어가면 된다.
(그림 11, 배근도 출처:Schoeck, germany)
(그림 12)
일반적인 고층의 공동주택의 커튼월로 시공 하는 경우로,(그림 11), 단열이든 층간 소음적으로 문제가 있다. 첫째는 세대간의 기밀층이 확실히 설치되지 않았고 둘째로 커튼월의 단열재가 4cm 정도면 너무 얇다. 그리고 가장자리의 콘크리트를 위의 그림처럼 10cm 정도 올릴 필요가 없다. 그리고 누림 콘크리트라 불리는 하중 전달층이 구조체와 분리되지 않고 (참고:그림12) 연결됨으로 윗층의 소음이 그대로 구조체를 타고 아래층으로 전달되며 그리고 가장자리 부분의 아래쪽의 단열재의 사용은 의미가 없는 필요가 없는 사용이다. 그림에서는 잘 보이지 않지만 기밀층의 옳바른 형성이 층간소음에도 큰 역활을 하는것을 잊으면 안된다. 공기가 통하는 곳에는 소음도 전달되는 것이다.
(그림 13)
(그림 13a) 잘못된 시공
그림 13b) 올바른 시공, 벽체와 완벽한 분리
더불어 소음재위의 기포 콘크리트의 사용도 의미가 없다. 소음재 위로 설치한 물론 누름 콘크리트 없이 마감을 목재로 하는 경우는 간혹 경우에 따라 합판 (예 OSB)을 설치하고 그위에 마감 목재를 설치 하지만 이 경우에는 층간소음을 줄이기 위해 소음재를 두껍게 해야한다. 보통 8mm에서 1cm의 벽체의 경계 단열재는 최종 마감재와 그 높이가 같아야 하며 차후의 마감재 변경을 위해 조금은 길게하는것도 현명한 생각이며 그에 합당한 걸레받이도 시공이 되어야 한다.
(그림 14)
해결책으로는 커튼월의 불투명한 부분의 단열재의 두께를 높이고 천정마감재와 프로필 사이에 햇빛차단시설을 하며 경계 단열재는 그림 15 처럼 단열재를 두겹으로 엇갈리게 시공하여 층간소음을 줄일수가 있으며 무엇보다도 구조체를 단순히 하는것이 필요하다. 더좋은 방법은 두겹의 단열재가 서로 다른 동탄성을 갖고 있고 단열재와 구조 슬래브 사이에 bitumen계열의 얇은 층을 두면 훨 효과적이다.
(그림 15, 출처 FLOORROCK, Rockwoll, germany)
문제는 보통의 공동 주택에서 같은 평면에 베란다를 확장을 혼합해서 (그림 18) 쓰는 경우이다. 즉 아래층은 확장하고 윗층은 확장하지 않을 경우에는 단열시공에 있어서 주의를 필요로 한다. 확장을 하지 않은 세대는 결로나 곰팡이의 문제가 보통의 경우처럼 있지만 확장을 한 세대의 경우는 외기에 면한 면적이 들어남으로 열교현상이 가중되면서 더 심각한 결로와 곰팡이 발생문제를 갖게된다. 어떤 의식이 있는 작지만 H 건설사에서는 이 경우를 대비해 확장하지 발코니와 연결되는 세대의 슬래브에 8cm의 단열재를 시공한다고도 들었다. 반가운 얘기이며 추천하고 싶은 회사이기도 하다. (그러나 내부의 단열의 경우는 8cm이상은 사실 단열재 뒷부분의 온도하강으로 인해 정확한 계산이후 시공 되어져야 한다. 방습층의 투습계수, 결로수의 양과 증발양 기타등등)특히 난방비는 더 지출되어 져야 하는 것은 당연한 결과이다. 실내의 전용면적을 늘이기 위한 대책으로 발코니의 면적을 처음부터 확장할수 있도록 법적으로 허가한 것은 시대의 반영이지만 그로인한 결과는 구체적으로 언급된 것이 없어 조금은 아쉬운 감이 있다.
(그림 16) 베란다를 확장 안하는 경우
(이 그림은 예로서 소개된 것이지 특정 회사의 이미지 손상을 위한것이 아님)
(그림 17) 베란다를 확장하는 경우
(이 그림은 예로서 소개된 것이지 특정 회사의 이미지 손상을 위한것이 아님)
혼합적인 시공이 개인적인 의견으로는 불가능한 것은 아니지만 언급한것 처럼 외기에 면한 부분의 단열 마감과 단열재가 지나가는 곳이 끈김 없이 시공이 될때 만이 확장한 세대의 실내 공기나 건강의 질을 지킬수 있는 유일한 길이다. 아래의 그림에서 보여주듯이 연필로 단열재를 따라 선을 그리게 되면 끈김이 없이 연결되는 것을 볼수가 있다. 이것이 단열의 기본개념이다. 이 개념은 최상층의 지붕 단열과 같은 이치로 이해하면 된다. 최상층도 법적으로 정한 4cm에서 5cm만으로 단열을 한다면 향후 1년에서 2년후 조사를 하면 알겠지만 더 많은 난방, 냉방비가 지출됨을 알아야 한다. 개인적으로는 최상층의 단열은 내단열이 아니라 슬래브 위에 설치하고 그 두께는 12에서 16cm이상은 되어야 다른 세대와 비슷한 냉난방비를 지출하게 될 것이다. 5cm의 단열의 의미는 우리의 기후에 있어서 최소한의 두께이다. 즉 에너지 절약하고는 거리가 멀다. 계산상으로는 5cm정도가 되어야 결로수나 곰팡이 발생의 위험이 줄어들기 때문이고 이것은 Glaser디아그람에 기초한 계산이다. 모든것이 제대로 시공될때 그리고 단열재가 좀 두꺼울때 이 공식이 참 빛을 발한다고 개인적으로 본다. 여러곳에서 단열재가 연결되지 않고 아래위의 단열재 두께나 외벽이나 땅에 면한 구조체의 단열재의 두께에 그리 큰 변화가 없다면 이것은 무엇인가가 잘못되어진 것이다.
(그림 18) 베란다를 혼용해서 사용하는 경우
독일 Schoeck사의 지원을 받아 아래에 관련된 사진과 특히 현장타설과 프리케스트 콘크리트 두방법을 같이 소개합니다.
보통의 편복도의 주거건물을 열적 분포를 촬영한 사잔이다. 아래부분에 특히 빨간색이 열적손실이 많은 부분이다. 아래의 일반 발코니에서도 그 현상은 다를바가 없다 이곳으로 밤낮으로 냉난방 에너지가 손실되는 것이다. 이부분으로 손실되는 실내의 열은 실내 표면온도의 하강을 의미하고 결국은 에너지 손실은 제쳐두고라도 결로와 곰팡이의 문제가 생기는 것이다.
위의 그림과는 반대로 열선의 분포가 시스펨 주위에서 고루 퍼져있다. 즉 결로의 문제는 없게되고 그로인한 실내 표면온도의 상승을 볼수가 있다.
이미 배근이 되어있는 슬라브와 발코니판 사이에 시스템을 시공하는 모습이다. 간단하게 보이지만 건물의 하중과 콘크리트의 강도 그리고 두께, 길이 그리고 폭을 고려한 시스템의 선택이 무엇보다 중요하다.
아래의 그림은 보통은 많은수의 발코니 판이 있을 경우 미리 공장 제작해서 현장 슬래브 타설시 연결하는 방법으로 시공비 절약과 공기 절약에 도움을 준다.
콘크리트의 강도에 그리고 두께에 따라 달라 지지만 보통 2m 이상의 발코니의 시공은 사실 문제가 아니다.
우리의 눈에는 보이지는 않지만 우리의 주거문화의 개선과 에너지 절감을 위해서는 이제는 눈에 보이지 않는 소홀히 대한 구조에 이제는 눈을 돌려야 할 시기라 본다. 눈에 보이는 초기투자는 낭비가 아니라 우리의 건강과 삶의 질을 높이기위한 필수적인 것이다. 그리고 이 투자는 불과 몇년안에 다시 회수되는 자본인것이다. 두개의 똑같은 건물을 한 건물은 열교현상을 고려하고 다른 한 건물은 고려 하지않고 시공했을때 건물유지비를 받아보는 입주자로서는 그때서야 이해할수가 있을 것이다. 유감이지만 이미 때는 늦은 것이다. 눈에 보이는 것에 예민한 사회이다. 그렇다고 우리 삶의 기본이 되는곳에도 이 현상이 접목되어 져서는 안된다고 본다.
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