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내단열은 다른 글에서 언급한 것처럼 신축의 경우 잠시동안 사용되어지는 건물을 제외하고는 그리 효과적이지 못한 단열구조이다. 다른 경우로 여름철의 외부의 열기를 막거나 화재의 경우나 열교적인 면에서 다른 단열 시스템에 비해 취약점을 가지고 있다. 그 외에 결로현상과 그에 따른 곰팡이의 발생확률이 높고 더불어 구조체내의 습기가 내부로 증발하는데 시간이 더 소오되거나 아니면 방습지로 인해 증발이 아주 불가능 하기도 하다.
출처: Technische Universitaet Darmstadt, Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht
위의 그래프를 보면 똑같은 두께의 단열재라 하더라도 내단열과(35) 외단열의(18) 경우에 에너지 절약정도가 두배의 차이를 보이는 것을 알수가 있다. 더불어 단열재 뒷부분의 온도저하로 결로의 위험과 온도저하에 따른 상대습도의 증가로 또한 곰팡이 발생의 위험이 증가되고 이는 특히 내단열이 시공된 외벽에 가구를 놓아두는 경우 그 위험성은 더 증가된다고 볼수가 있다.
출처: Technische Universitaet Darmstadt, Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht
윗 그림의 첫번째 단면은 외단열의 경우의 표면 온도 변화이며 두번째 오른쪽 단면은 내단열로 시공될 경우의 표면온도를 나타낸 것이다.
출처: Technische Universitaet Darmstadt, Fachgebiet Werkstoffe im Bauwesen, Prof. Dr.-Ing. Harald Garrecht
마찬가지로 각각의 단열 시스템에 따른 부위별 수증기 포압을 표시한 그림이다. 내단열의 경우는 표면온도와 관계해서 상대적으로 포화 수증기압이 외단열에 비해서 낮은것을 볼수가 있다.
위의 도표에서 보여준것 같이 외단열이 좋은것을 알면서도 사실 현장에서는 공기의 단축과 건축주의 경제적 이유로 어쩔수 없이 내단열을 선택하는 경우가 많은데 또한 외부의 입면을 보호한다는 명목아래 사용 되어 지기도 한다. 그래서 특히 이 내단열의 시공의 경우는 단순히 시공하는 것은 위험하고 처음 계획 단계부터 정확한 시스템을 선택하고 디테일을 발전 시켜야만 된다. 무엇보다도 증기 형태의 습기와 대류를 통한 습기의 이동 더불어 외부로 부터의 유입 즉 강수나 바닥에 튀어서 건물로 유입되는 경우 나아가 바닥으로 부터 올라오는 습기에 대해서 충분히 고려를 해야 한다. 특히 위험한 경우는 건물의 용도변경에 있어 전에는 습기를 많이 발산하지 않는 사무실이나 창고 기타로 쓰다가 거주용으로 변경이 될 경우는 무엇보다도 곰팡이의 발생과 또한 소금으로 인한 표면의 백화현상, 결빙, 부식 그리고 녹슴의 위험이 높아짐으로 각별히 유의 해야 한다.
이러한 위험요소를 최소한 하기 위하여 독일은 DIN 4108에서 최소한의 단열기준을 요구하고 우리나라 역시 지역별로 최소한의 단열두께와 각 부위별로의 기준조항이 있지만 이는 말 그대로 최소한의 요구조건이지 이 기준을 준수한다하여 법적으로는 문제가 없을지는 몰라도 실제 건물에서는 유감이지만 많은 문제를 야기할수가 있기에 시공되는 설비와 연관해서 조금은 넉넉히 하는것이 옳다고 보며 이는 예상되는 하자로 인한 피해를 그나마 조금은 줄일수가 있다. 독일에서는 내부온도가 20도 상대습도가 겨울 평균 50%일 경우 창문을 제외한 일반 외벽 표면 온도가 12,6도 이하로 내려가면 안된다. 이것이 최소 단열기준의 근거가 된다. 우리나라도 그 이유는 비슷할 것이라 샐각은 들지만 여기 유럽사람과 우리하고는 전혀 다른 습관이 하나가 있는데 그것은 요리 습관이다. 즉 우리는 실내에서 요리로 인한 습기의 발생이 높고 또한 빨래 건조로 인한 습기의 발생이 이들 보다 높기에 실질적으로 더 많은 단열을 해야하고 무엇보다도 규칙적이고 효과적인 더불어 적당한 난방이 필수적이다.
증기의 형태로 전달되는 습기의양은 사실 대류에 비해서는 미비하기에 외벽구조를 기밀하게 지어야 하는 것이 무엇보다 중요하다. 흔히 우리는 구멍이 있는곳에 미네랄 울로 막으면 이것이 기밀하다고 생각하는데 이는 잘못된 생각이다. 또 석고보드 역시 그 재료자체는 기밀하지만 또 연결부위를 석고를 처리한다 해도 몇년 후에 틈이 생길수가 있으므로 접착제나 혹은 기밀용 테이프로 연결하는 것도 괜찮은 방법이다.
내단열의 시공에 있어서 무엇보다도 중요한 것은 구조체와 단열재가 만나는 부분의 요철이 없어야 된 것이다.
출처: Energiesparinformation 11, Waermedaemmung von Aussenwaenden mit der Innendaemmung, Hessische Energiesparaktion, germany
밀착되어서 시공되지 못한 단열재의 경우는 더 많은 문제를 야기 할수가 있기에 무엇보다도 표면의 상태를 미리 점검해야 하며 요철이 상대적으로 많은 경우는 경질의 단열재 보다 미네랄 울의 사용이 더 용이하기도 하다. 아래의 그림은 경질의 단열재를 부분적으로 접착한 경우인데 시간이 경과한 후에 그 주위로 생긴 곰팡이의 흔적을 잘 볼수가 있다. 물론 이 경우는 그외에 열교현상과 기밀층의 부족으로 인한 영향도 있다.
출처: WTA-Journal 2 (2004) Heft 4, germany
출처: Energieagentur NRW
또한 윗 그림에서 보다시피 더운공기가 상부로 유입되어서 구조체의 요철 부분과 경질의 단열재로 인해 생긴 틈을 따라 아래로 찬공기가 유입되는 과정을 볼수가 있다. 특히 이와 같은 경로로 외부 구조체가 철근 콘크리트가 아닌 조적의 경우는 그 틈을 통해 또한 많은 양의 에너지가 층수와 높이에 관계해서 손실이 된다.
이 손실을 최대한 줄이기 위해서는 무엇보다도 기밀층이 형성이 되어야 하는데 이는 위에서 잠깐 언급한 것처럼 석고보드로도 가능하고 OSB판으로도 가능하다. 이때 중요한것은 공동주택의 경우는 철근 콘크리트가 대부분이기에 이 기밀층과 방습층을 같은 의미로 보고 시공을 할수가 있는데 주의할 것은 투습계수 혹은 다른의미로 방습계수의 값에 재료의 두께를 곱한 Sd라고 하는 값이, 단위는m, 0,5m이상 보통의 추천은 구조에 따라 다르지만 2m를 권장한다. 무조건 방습층이라고 비닐을 사용하는 것은 지극히 위험하다. 경우에 따라서는 예를들어 조적조가 외벽일 경우는 이 방습층은 없어도 되지만 기밀층은 그럼에도 차질없이 시공이 되어져야 한다. 참고로 조적조가 미장이 된 상태는 기밀하다고 볼수가 있다. 주의할 것은 설비로 인해 이 미장이 파괴 되어서 외부로 따뜻한 공기가 빠져 나가지 않도록 유의해야 한다.
경질의 단열재 예를들어 EPS의 경우는 강한 방습능력으로 표면의 결로현상을 막는데는 도움이 되지만 구조체와 단열재 사이의 상대습도가 다른 단열재에 비해 높은것이 단점이다. 즉 여름에 충분히 증발이 되어야 하는데 방습능력이 좋기에 미네랄 울이나 암면에 비해서는 사실 여름철 습기 증발 속도가 느리다. 그래서 가장 좋은 내단열은 아래의 그림 처럼 규산 계열의(calcium silicate) 단열재로 특별히 방습층이 필요없는 것을 추천하고 싶지만 단점은 열전도가 다른 단열재에 비해 높기에 상대적으로 더 두꺼워 져야 하는것이 단점이다. 즉 실용면적이 줄어드는 것이다.
출처: Multipor, germany 방습층이 필요 없고 바로 미장이 가능하다.
일반적으로는 셀룰로제 혹은 글라스 울과 상대 습도에 따라 투습능력이 바꾸는 방습지 겸 기밀층 재료를 추천한다. 즉 겨울에는 방습능력이 좋아지고 여름에는 실내로의 증발을 돕기위해 투습능력이 좋아진다. 참고적으로 Sd값이 낮을수록 투습능력이 좋고 높을수록 방습능력이 좋다. 아래의 그래프를 보면 상대습도에 따른 투습저항이 변화 되는것을 볼수가 있다. pro clima INTELLO®의 경우는 이 계수가 0,25m에서 10m 로 변화한다. 그러나 어떤 경우라도 이 Sd가 10m를 넘지 말아야 한다.
출처: pro clima Dampfbremsen INTELLO® und DB+
출처: pro clima 증발을 통한 습기의 이동
출처: pro clima 측면벽을 통한 습기의 이동
출처: pro clima 시공된 자재가 함유하고 있는 습기
출처: pro clima 대류를 통한 습기의 이동
위의 네가지가 가장 대표적인 실내에서 외부로 이동되는 습기의 경로로 볼수가 있으며 이것중 가장 위험한 것이 네번째인 대류를 통한 습기의 이동이다. 이는 특히 바람이 부는 반대방향 즉 실내가 약간의 고압이 되는 경우 그리고 높이에 따라 그 정도가 심각해 진다.
경질의 단열재로 내단열을 하는 경우 상대적으로 투습성능이 낮은 EPS의 경우는 여름철에도 단열재 뒷면과 구조체 사이의 상대습도가 80%를 넘어 여름철의 증발을 억제한다. 개인적으로는 미네랄 울과 약 60mm 에서 80mm를 추천하고 투습의 성능이 상대습도에 따라 변화는 방습지를 쓰기를 권한다. 공동주택의 경우는 특히 외부의 우수로 부터 그 외피가 보호되지가 못하기에 더욱 그러하다. 단열성능을 높이기 위해 단지 단열재의 두께를 높이는 것은 사실상 위험한 시도이다. 실내 표면온도는 당연히 상승하지만 단열재 뒷면의 온도가 더 하강함으로 심한 경우는 구조체 표면의 결빙으로 이어질수도 있다.
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