일반 및 준불연 저방사 로이단열재와 다른 단열재의 표면시험
저방사 로이단열재는 저방사율 표면의 알루미늄 박판을 핵심소재로 하여 내구성과 방습성, 운반 및 적재 용이성, 시공성 등을 고려하여 공기층 또는 부직포 등의 몇 가지 얇은 재료를 붙인 적층구조 형태를 띠고 있습니다. 발포 폴리스티렌에 비해 부피가 작고 현장 시공성이 뛰어나다는 장점을 지니고 있으며, 연질의 롤 타입으로 기둥, 보, 모서리 등에 꺽임 및 휨 시공이 가능하여 열교차단에 매우 효과적인 특성을 지니고 있습니다.
또한 습기함유에 따른 단열성능 저하가 현저한 발포 폴리스티렌에 비해 별도의 발습층이 내재되어 있어 단열뿐만 아니라 방습의 기능을 함께 수행하므로 시공 후 습기, 곰팡이, 외풍, 결로현상 예방에 뛰어난 고기능성 단열재로 알려져 있습니다. 이와 같은 특성을 지닌 저방사 로이단열재(반사형 단열재)는 주로 벽돌, 화강석, 복합판넬, 압출성형 시멘트판넬 등으로 마감되는 건물에 주로 사용되어 오고 있습니다.
전 세계적으로 지구온난화에 따른 기후변화와 화석에너지 고갈 문제에 대응하기 위해 고강도의 에너지절약 대책을 추진하고 있고, 국내에서도 2020년까지 건물부문의 온실가스 배출량을 배출전망치 대비 31% 감축하는 목표를 갖고 있습니다.
따라서 건물에너지 절감을 위한 단열 강화는 필연적인 것으로, 이미 2010년, 2013년 그리고 2016년에 약 30% 강화하는 단열 규정이 발표되어 시행되고 있습니다. 따라서 향후 강화되는 단열 규정을 만족시킴과 동시에 건물 외피를 통한 열손실을 줄이기 위해서는 고효율 단열재의 개발이 요구됩니다.
Ⅴ. 열전도율과 열관류율
1. 단열 특성 용어
비교 항목 |
단위 |
의미 및 비교 방법 |
비고 |
Thermal conductivity[열전도율(k)] |
W/m·K |
단열재가 가지는 전도열에 대한 저항 능력을 표시하는 물성으로, 낮을수록 단열성이 우수합니다. 순수물질에 대해 측정이 가능하고, 복합층을 가지는 물질은 측정이 불가능합니다. |
① 로이단열재는 측정이 불가능하나 환산시 약 0.015W/m·K 수준 ② 부피단열재(EPS, XPS 등)의 단열 성지수로 주로 사용 ③ 구조가 복잡한 복합단열재는 측정 할 수 없음 |
Heat Transmittance[열관류율 |
W/m²·K |
양쪽이 1℃의 온도 차이를 가지는 상태에서 벽체 넓이 1m²를 통해 전달되는 열량(W)을 말하는 것으로, 낮을수록 단열성이 우수합니다. 이때는 사용한 단열재의 두께가 다를 수 있으니, 사용한 단열재의 두께를 잘 확인해야 합니다. |
① 로이단열재는 인치당 약 0.50W/ m²·K 수준 ② 주로 복합구조를 가지는 단열재나 단열재가 시공된 벽체구조의 단열성 지수로 주로 사용 ③ 열전도도를 이용해 계산함 |
Heat resistance[열관류저항(R-value)] |
m²·K/W |
열관류율의 역수로 계산이 가능하며, 높을수록 단열성이 우수하다는 의미입니다. 열전도도에서 환산할 수 있는데, 두께(m)를 열전도도(W/m·K)로 나누면, 비교 가능한 열관류저항을 구할 수 있음. |
① 로이단열재는 인치당 약 2.0m²·K/W 수준임(10ft²℉hr/Btu) ② 이 열관류저항으로 전체 벽체의 열관류저항을 구할 때는 표면의 열전달저항까지 고려해야함. |
2. 열전도율과 열관류율
1) 열전도율(k, W/m·K)
거리 1m 사이의 두 점간에 온도 차이가 1℃ 날 때, 흘러가는 열의 양(W)
2) 열관류율(U, W/m²·K)
면적 1m²를 통해 온도 차이가 1℃ 날 때, 흘러가는 열의 양(단거리는 시료에 따르기 때문에 두께 표시)
3. 저방사 로이단열재와 타 단열재 표면시험
1) 실험방법
① 단열재 시료를 재단해 23℃에서 48시간 방치
② 열판 위에 시료를 접착
③ 가열판을 60℃로 가열 개시
④ 5분마다 열화상카메라 촬영
⑤ 30분 뒤 표면온도와 상승추이 비교
2) 시료의 구성
시료 |
구분 |
두께(mm) |
구조 |
||
표면재 |
내부구조 |
이면재 |
|||
1 |
로이 |
10 |
로이단열재 |
로이단열재 |
로이단열재 |
2 |
로이 |
20 |
로이단열재 |
로이단열재 |
로이단열재 |
3 |
로이 |
30 |
로이단열재 |
로이단열재 |
로이단열재 |
4 |
로이 |
40 |
로이단열재 |
로이단열재 |
로이단열재 |
5 |
시료 5 |
10 |
갤러그 |
PE 10mm |
– |
6 |
시료 6 |
20 |
– |
EPS #1 |
– |
7 |
시료 7 |
30 |
AI 약품처리 |
PE 30mm |
증착필름 |
8 |
시료 8 |
24 |
AI 도색 |
타공 PE 3층 |
증착필름 |
9 |
시료 9 |
20 |
AI 도색 |
타공 PE 2층 |
증착필름 |
10 |
시료 10 |
20 |
AI 도색 |
타공 PE 2층 |
코팅 AL |
11 |
시료 11 |
40 |
AI 약품처리 |
타공 PE 4층 |
노출 AL |
12 |
시료 12 |
30 |
갤러그 |
타공 PE 3층 |
– |
3. 측정 결과(열화상 카메라)
[표면시험(가열 전)]
[표면시험(가열 5분 후)]
[표면시험(가열 10분 후)]
[표면시험(가열 15분 후)]
[표면시험(가열 20분 후)]
[표면시험(가열 25분 후)]
[표면시험(가열 30분 후)]
4. 표면 온도 산출
시료명 |
가열 시간에 따른 표면온도(℃) |
비고 |
||||||
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
25 |
30 |
||
1 |
22.2 |
23.2 |
24.7 |
25.2 |
25.6 |
25.7 |
25.9 |
로이10 |
2 |
22.2 |
22.8 |
24.4 |
24.8 |
25.0 |
25.1 |
25.5 |
로이20 |
3 |
22.5 |
23.0 |
23.9 |
24.2 |
24.7 |
24.8 |
25.2 |
로이30 |
4 |
22.4 |
22.9 |
23.7 |
23.7 |
24.3 |
24.6 |
24.8 |
로이40 |
5 |
21.8 |
30.8 |
37.2 |
39.9 |
40.3 |
42.0 |
44.6 |
|
6 |
21.6 |
27.7 |
34.0 |
36.9 |
38.2 |
40.8 |
42.8 |
|
7 |
21.7 |
23.7 |
28.7 |
30.9 |
31.7 |
33.0 |
33.7 |
|
8 |
21.7 |
26.0 |
29.4 |
31.2 |
31.4 |
32.8 |
34.4 |
|
9 |
21.3 |
26.7 |
33.0 |
35.5 |
36.3 |
37.9 |
39.6 |
|
10 |
22.1 |
22.7 |
24.1 |
25.0 |
25.4 |
25.8 |
26.1 |
우수 |
11 |
21.9 |
23.1 |
23.9 |
23.8 |
24.3 |
24.5 |
24.7 |
우수 |
12 |
21.5 |
24.8 |
28.7 |
31.4 |
33.0 |
33.8 |
35.8 |
|
5. 알루미늄 표면의 내구성 검토
1) 실험 방법
① NaOH 1N 용액준비(물1리터+ NaOH4 0g)
② 시료 위에 약 3cc 정도를 떨어뜨림
③ 500원 동전정도 크기로 표면 적심
④ 1시간 방치 후 물로 세척
⑤ 부식 표면 비교 관찰(사진 참조)
2) 실험 결과
① 저방사 로이단열재 이외의 단열재 표면은 알칼리 분위기에서 부식현상이 발생함
② 시공 후 시간이 지나면 알루미늄 표면이 부식되어 복사열 차단 기능을 상실 할 가능성이 높음
③ 저방사 로이단열재는 알루미늄 표면에 5㎛의 보호 코팅이 되어 부식이 발생하지 않으며, 보호코팅의 두께가 얇아 표면 방사율을 저하 시키지 않음
[저방사 로이단열재의 방사율 측정]
6. 결론
① 복사열 차단 효과가 없는 제품은 단열성능이 현저히 저하 되는데, 로이단열재와 유사품 2종에서 우수한 단열성이 관찰됨
② 단열성이 우수한 6종에 대한 표면 내구성 실험시 단열성이 우수했던 2종의 유사품은 부식이 발생하여 시공시 콘크리트의 알칼리성 환경에서 1년 이내에 부식이 발생 되어,단열 성능이 절반이하로 감소할 가능성이 매우 높음
③ 만약에 유사품에서 알루미늄의 부식방지를 위해 표면처리를 한다고 해도, 표면 부식방지 기술을 적용하지 않는다면, 표면처리에 의한 알루미늄 표면의 방사율 상승으로 단열성이 절반 정도로 저하 할 가능성이 매우 높음
구분 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
구분 |
로이단열재 |
타 시료 |
||||||||||
단열성 |
○ |
○ |
○ |
○ |
X |
X |
X |
X |
X |
○ |
○ |
X |
부식 방지성 |
○ |
○ |
○ |
○ |
– |
– |
– |
– |
– |
X |
X |
– |
종합 판정 |
○ |
○ |
○ |
○ |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
X |
7. 저방사 로이단열재의 단열 메커니즘
[저방사 로이단열재]
[일반 부피단열재]