EIFS K-Class가 바라본 코너부위 결로와 곰팡이발생 및 그의 보완책

새로운 EIFS 공법 - "K Class" | 2015-03-20 오전 9:25:43 | 조회수 : 3955 | 공개

EIFS K-Class에서 바라본
외단열 시 실내측 코너부위에 자주 발생하는 결로하자와 그로인한 곰팡이발생에 대한 대책에 대하여 논하고자 합니다.

기 출원한 특허서류로 갈음합니다. 2015년 3월20일

【명세서】
【발명의 명칭】
외단열미장마감공법에 쓰이는 코너용 단열재 블록{Insulation Corner Block For EIFS}

【기술분야】
건축물의 외단열 공법 중 외단열미장마감공법(EIFS: Exterior Insulation Finishing System)과 관련된 기술이다.

【발명의 배경이 되는 기술】
본 발명은 건축물의 단열을 외단열 방식으로 할 때 일반적으로 결로하자가 가장 많이 발생하는 부위인 건축물의 외벽체가 90도로 꺾어지는 코너부분의 단열방법에 대한 것이다.

모든 신축되는 건축물은 단열과 관련하여 정부에서 마련한 각 지역별 용도별로 고시된 단열기준에 충족하는 설계를 하였는지 확인하여 인허가와 검사를 받아야하는 의무가 있다. 그 법적 기준에 따라 고시된 단열재 종류별 허용하는 최소 두께 이상의 단열로 집을 지어야 한다. 이 법적으로 강제하는 단열두께는 벽체의 열관류율을 낮춰서 보온효과는 물론이고 내부 실내 쪽으로 결로가 발생하지 않기 위한 기준이기도하다.
건축물의 단열을 위한 여러 가지 방법 중 외단열미장마감공법의 경우 건축물의 부위별로 설계에 적용된 두께의 단열재를 사용하여 단열시공을 하게 된다.
그런데 실 시공에서는 일반 평 벽체부분에서는 결로가 잘 안생기지만 유독 건물벽체가 꺾이는 코너부분에서 결로가 잘 발생하고 그 결과 곰팡이가 피는 경우가 많이 발생한다.
도1은 그 사례사진으로 아마도 곰팡이가 제일 먼저 생기는 부위가 일반적으로 실내 측 코너부위이다.
본 발명은 이런 문제 즉 합당한 단열재를 나름 정성껏 시공하여도 코너부위에서는 자주 결로하자가 생기는 근본원인과 관련된 기술이다.

【발명의 내용】
【해결하고자 하는 과제】
본 발명은 건축물의 외단열 시 벽체가 꺾이는 우각부(隅角部) 코너부분의 실내 쪽에 잘 생기는 겨울철 결로 하자를 없애기 위한 기술이다.

도1에 표기된 것은 겨울철 벽의 모서리에서 흔히 볼 수 있는 결로수에 의하여 곰팡이가 발생한 사례 사진이다.

도1

도2는 벽체의 코너부분에서 유독 흔히 발생하는 열교현상의 원인으로 꺾인 코너 벽체의 형태적 특성으로 인한 기하학적 열교가 발생하게 되는 원인을 설명하고 있다.

도2

도3은 그러한 기하학적 열교에 대한 열에너지시뮬레이션 프로그램의 열관류해석 결과물의 한 예이다.

즉, 평 벽면은 외기와 내부가 1:1로 대응을 하지만, 모서리 코너부분은 외기와 내부가 2:1 혹은 3면이 만나는 부위는 3:1까지 대응이 되므로, 열손실이 더 많아 지게 되어 겨울철에 온도가 주변 평벽부분보다 더 떨어지게 된다. 학계에서는 이러한 현상을 기하학적 열교라고 한다고 설명하고 있다.
따라서 이러한 코너부위의 단열은 가장 취약한 조건에 노출되어있기 때문에 그 시공품질이 매우 중요하다. 도3의 컴퓨터 열해석 결과 값을 보면 코너모서리는 시뮬레이션 값이 겨우 겨우 곰팡이 발생온도인 12.6℃를 조금 넘는 13.5℃로 산출되었다.(인용자료 : 한국패시브건축협회 자료 중 9-0.열교차단의 이해) 따라서 모서리 코너부분은 최대한 단열층이 끊어지거나 단열재 간에 틈이 생겨 대류손실이 생기거나 단열재와 건물과의 사이가 많이 벌어져서 대류손실이 생기는 것 같은 추가적인 열손실 요인들이 생기지 않아야 곰팡이나 결로 하자를 예방할 수 있다.
하지만 이 모서리 코너부위는 양쪽 콘크리트벽체골조벽채가 서로 만나는 곳으로 양쪽 콘크리트 골조 벽의 시공오차가 집중되기 때문에 평벽부분에 비하여 그 시공오차가 일반평벽처럼 2차원인 아닌 3차원적인 특징을 가진다.
외장미장마감공법에서 단열재는 건물골조에 밀착되어 설치되는 것이 일반적인 방식이기에 평벽부분에 비하여 코너부분에서는 양쪽 골조의 오차가 배가되는 이유로 뻣뻣한 판재형태인 단열재가 정밀하게 만나서 공기가 새지 못할 정도의 치밀한 시공을 하기가 매우 어렵게 된다.
이 문제는 결국 단열품질에서 종종 심각한 문제를 일으킨다. 실제로 모서리골조벽체에 단열재를 붙여놓고 다듬어보면 양쪽 단열재가 서로 2~3Cm 정도 벌어지는 것도 예사이다.
물론 그것을 보정하기 위하여 여러 방법으로 그 틈을 채워 넣고, 갈아내서 마무리하지만 그 보수를 마친 보수된 좁은 틈은 늘 물이 쉽게 빨려 들어가 오랜 시간 물을 머금게 된다. 이는 단열 성능에 여러 가지 심각한 문제를 일으킬 수 있다는 증표이기도 하다.
대체로 벽면은 직선 평면으로 마감되기 때문에 그 모서리부분만 단열재를 더 두껍게 시공할 수 없기에 더욱 그러하다.
이런 문제 때문에 관련기술의 선진국들의 시방서에는 도6처럼 코너모서리용 단열재는 통단열재를 파내서 쓰는 것을 권고사항으로 명시했다. 그 문제를 해결하기 위한 방법을 권고사항으로 명시했다함은 실제로 시행하기에는 많은 어려움이 있다는 것을 인정하기 때문인 것으로 유추된다. 그 어려움이란 도6에 표시한 것처럼, 보다 훨씬 큰 단열재 블록을 파내야 하기 때문이다.

도6

예를 들어 단열성능계획에 맞추어 두께 200mm단열을 하려고 할 때 대부분 물량을 차지하는 일반벽체부분은 두께 200mm 단열재로 공사를 하고 코너부분은 두께 500mm 폭1000mm 넓이 500mm 되는 큰 단열재를 오려내야 가능하기 때문이다. 그런 큰 크기의 자재를 별도로 구매하여야 하고 그를 잘라내는 자재손실을 감수하여야 하기에 더욱 그러하다. (참조 : 한국패시브건축협회 해외 관련기술자료 인용)

【과제의 해결 수단】
본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서 코너모서리 전용 단열재로서 그 형태는 90도 직각으로 꺾인 형태로 몰드 성형하여 해결한다.
이 몰드에는 기계적인 고정을 위한 파스너볼트용 구멍이 형성되는데 그 몰드를 아웃코너와 인코너 모두에 쓸 수 있는 구조를 갖추어 1개의 몰드로 인코너 및 아웃코너 모두 사용할 수 있는 경제적인 구조를 갖추고자 한다.

【발명을 실시하기 위한 구체적인 내용】
본 발명을 구현하기 위한 구체적인 내용을 도4와 도5에 표기하여 누구나 알기 쉽게 설명하면 아래와 같다.
외단열미장마감공법 중 벽체가 꺾이는 코너부분에서 단열손실이 발생하기 쉬운 문제를 해결하기 위하여 외벽 코너에 전용으로 쓰이는 꺾인 형태의 단열재를 몰드 성형하여 해결한다.
이 때 외벽코너는 도4에 표기한 대로 안쪽으로 꺾이는 아웃코너가 있고 바깥쪽으로 꺾이는 인코너로 크게 나누이게 된다.

도4

또한 그 몰드로 성형된 단열재는 볼트나 나사못과 같은 앵커볼트(3)를 사용하여 벽체골조에 기계적인 고정을 하여야 하는데 그 앵커볼트(3)로 인한 열교현상을 차단시켜야하는 문제점을 해결하기 위한 별도의 구멍이 준비되어야하는데 이 구멍의 형태가 외부 쪽은 단열재를 골조 벽 쪽으로 누름효과를 위한 앵커볼트(3)에 준비된 누름판을 위하여 직경이 넓고 깊고은 구멍이 필요하고, 벽체 골조 쪽은 나사못만 관통되기 때문에 좁게 뚫려 서로 다르게 형성된다.
따라서 인코너 아웃코너가 같은 각도로 꺾인다하여도 그 구멍형태 때문에 몰드 성형된 단열재를 뒤집어 사용할 수 없다. 이는 2가지의 성형몰드를 준비해야 하는 문제가 뒤따른다.
이에 본 발명에서는 1가지 성형몰드로 2가지 코너형태에 공통으로 쓰게 하기 위하여,
도4에 표기된 것처럼 구멍의 양쪽 끝을 똑같이 넓게 하고 각 코너 형태에 따라 필요 없는 부분은 본시 열교를 차단하기 위해 사용하는 단열재뚜껑(4)을 잘라서 채움재로 끼워 넣어 사용토록 한다.

도5

이로서 1개의 몰드로 모두 사용이 가능한 코너블록의 제작이 완성된다.

【부호의 설명】
1 : 몰드 성형된 평벽용 단열재블록
201 : 인코너용 블록
202 : 아웃코너용 블록
3 : 앵커볼트
4 : 단열재뚜껑
5 : 중간 뒤 채움재
6 : 양끝 뒤 채움재

태그 : 외단열, EIFS, EOTA, 스티로폼, 결로, 곰팡이, 코너부 단열, 네오블록, 네오블럭

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