KR100408080B1 - 결로방지와 차음효과 개선의 복합외장판넬 시공구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 고층 주상복합 아파트 등에서 구조용 벽체 대신에 판넬을 이용하여 시공하는 건식공법에 관한 것으로, 특히 결로방지와 차음을 효과적으로 행할 수 있도록 개선된 복합외장판넬 시공구조에 관한 것이다.

이같은 본 발명은, 구조체(1)에 파스너(2a,2b)를 이용하여 수직 및 수평방향으로 연결된 프레임을 고정하고 이 프레임에 섬유계 단열재(4)와 금속판(8) 또는 석재판으로 이루어진 외장판넬을 고정시킨 외장판넬 시공구조에 있어서, 프레임은 섬유계 단열재(4)의 단부를 끼울 수 있는 ㄷ자형 단면의 C형 채널(3a,3b)로 하고, 이 C형 채널(3a,3b)의 실외쪽에는 경질 단열재(5)를 취부하며, 이 경질 단열재(5)와 외장판넬(8)의 사이에는 내수 차음보드(7)를 취부한 것이다.

Description

결로방지와 차음효과 개선의 복합외장판넬 시공구조{Executive structure of compound facing panel to prevent condensation and improve soundproof effect}

본 발명은 주로 고층 주상복합 아파트 등에서 구조용 벽체 대신에 판넬을 이용하여 시공하는 건식공법에 관한 것으로, 특히 결로방지와 차음을 효과적으로 행할 수 있도록 개선된 복합외장판넬 시공구조에 관한 것이다.

최근들어 판넬을 조립하는 형식의 건식 외장판넬 공법은 공기단축을 기할 수 있기 때문에 주야에 주거가 가능한 고층 주상복합 아파트는 물론 업무용 건축물에도 널리 적용되고 있다. 기존에 공지된 선행기술을 살펴보면, 기둥 등의 구조체 측면에 파스너를 고정시켜 프레임이 접합된 판넬 후면을 끼우는 형식의 외장판넬 시공구조는 실용신안등록 제177672호(200.01.26등록)가 있다. 그리고 구조체에 사각의 파이프상 앵글을 고정시키고 이 앵글의 외측면에 탄지편이라는 고정수단을 설치하여 그 전면에 위치하는 판넬의 단부를 고정시키도록 한 구조가 또한 실용신안등록 제128020호(1998.07.30등록)에 소개되고 있다. 또 벽체 대용의 판넬을 고정시키기 위한 사각 파이프를 격자형으로 조립하는 프레임은 실용신안등록 제224508호(2001.03.08등록)에 개시되어 있다. 이와 같은 일련의 수단들이 동원된 기존의 외장판넬 시공구조를 나타내면 도 6 및 도 7과 같다.

기존에 금속판을 이용한 외장판넬 시공구조를 나타낸 도 6에 따르면, 구조체(61)에 수직과 수평방향으로 각각 연결되는 파이프 프레임(62a,62b)을 파스너(63)로 고정하고 이 프레임(62a,62b)에는 섬유계 단열재(64)를 안쪽에 덧댄 상태에서 금속판(65)을 나사못(66)으로 고정시킨 것으로, 실내측에는 구조체(61)에 고정된 러너(67)에 스터드(프레임)(68)을 설치하고 이 스터드(68)의 내측에 석고보드(69)를 고정시켜 마감하게 된다.

석재판의 경우에는 도 7에서 보는 바와 같이 도 6과 같은 구조 하에서 석재판(71)을 프레임(62a,62b)의 앞에서 연결철물(72)을 이용하여 고정시키게 된다. 또한, 섬유계 단열재(64)의 안쪽(실내측)에는 알루미늄 호일(70) 등을 붙여 반사형 단열재로서의 작용과 단열재 자체의 분진이 비산하는 것을 방지하며 실내 습기가 단열재 내부로 침투하는 것을 방지하게 된다.

그러나 위와 같은 종래의 외장판넬 시공구조 하에서는 도 8로 예시한 표면 결로 모형도와 같이 실내 마감벽체로 사용되는 석고보드(69)가 구조체(61) 슬라브 끝단에 설치된 각종 보, 브라켓 등의 간섭을 받아 밀실하게 시공되지 못하기 때문에 각종 틈새 A가 발생한다.

실내의 수증기는 이러한 틈새 A를 통과하는 기류를 타고 석고보드(69)와 외장판넬(64,65) 사이의 중공층으로 유입하게 된다. 또한, 석고보드 재료 자체의 투습계수가 높기 때문에 실내의 수증기는 석고보드(69)를 쉽게 관통하여 중공층에 유입하게 된다.

한편, 외장판넬(64,65)을 각 파이프 프레임(62a,62b)에 고정시키는 부분이 열교(thermal bridge)가 되기 때문에 외부의 차가운 냉기가 그대로 각 파이프 프레임(62a,62b)에 전달되어 금속으로 된 각 파이프의 표면 온도는 상당히 낮아진다. 중공층에 유입된 수증기가 각 파이프의 차가운 표면과 만나 물로 응축하면서 결로수가 발생하게 된다.

발생된 결로수는 아래로 흘러내려 섬유계 단열재를 적셔 단열 성능을 저하시키고 심할 경우 실내로 유입되어 생활에 불편을 초래하게 된다. 이와 같은 결로현상이 몇 해 정도 지속되면 금속재의 부속을 부식시켜 외장판넬 자체의 구조적 안전성에도 문제가 발생하게 된다.

*외장판넬은 일정 정도의 방화 성능을 지녀야 하기 때문에 난연성 재료인 암면, 유리면 등의 섬유계 단열재를 사용하게 된다. 그러나 섬유계 단열재는 투습계수가 높기 때문에 중공층에 유입된 수증기가 섬유계 단열재 내부로 침투하게 된다. 이때 도 9에서 보는 바와 같이 단열재(64)의 실내쪽 측면에는 보통 알루미늄 호일(70) 등의 차습 시트를 부착하지만 재료 자체의 연약성 때문에 공사중 대부분 파손되어 거의 효과가 없고 실질적인 차습층은 최외각의 판넬 재료(석재판 또는 금속판)가 되는 것이 일반적이다.

수증기의 양은 수증기압 또는 절대습도로 나타낼 수 있으며 이는 바로 노점온도로 환산될 수 있다. 재료 내부의 온도가 재료 내부의 노점온도보다 낮으면 그 지점에서 내부 결로가 발생하게 된다. 각 재료의 투습계수와 열전도율, 실내외 온습도 조건을 알면 도 9와 같이 외장판넬, 즉 석재판(71)과 섬유계 단열재(64) 및 석고보드(69) 사이에서의 실내외 온도 t₁과 노점온도 t₂의 변화 곡선을 도출해 낼 수 있다.

섬유계 단열재(64)의 외측에 내부 결로가 발생하는 영역 T가 존재함을 알 수있다. 이것은 상기에서 제기되었던 단열 성능의 저하는 물론 생활에 불편을 초래하고 외장판넬의 구조적 안전성 저해 요소로 작용하게 된다.

본 발명의 목적은, 야간에 주로 사용하고 습도 조건이 사무실보다 높은 주거용 건물의 특징 때문에 판넬을 구조체에 고정시키는 금속재 프레임, 각종 앵커 및 판넬 뒷면의 단열재에 결로가 발생하여 단열 성능의 저하, 프레임 부식, 결로수의 외부 유출에 따른 미관 손상 등의 문제를 방지할 수 있는 시공구조를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 외장판넬로 금속판을 사용하는 경우 실질적인 차음 성능은 내부의 섬유계 단열재와 내부 마감재(석고보드 등)에 의존하게 됨에 따라 외부 소음을 제대로 차단하지 못하는 문제를 해결할 수 있는 시공구조를 제공하는데 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예의 설치상태 단면도.

도 2는 본 발명의 다른 실시예의 설치상태 단면도.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예의 설치상태 단면도.

도 4는 본 발명의 열차단 효과 설명도.

도 5는 본 발명에 의한 실내외의 기온과 노점온도 변화 설명도.

도 6은 종래의 금속판을 사용한 외장판넬 시공구조를 나타낸 단면도.

도 7은 종래의 석재판을 사용한 외장판넬 시공구조를 나타낸 단면도.

도 8은 종래의 시공구조 하에서 프레임에 발생하는 표면 결로 모형도.

도 9는 종래의 시공구조 하에서의 실내외 기온과 노점온도 변화를 나타낸 단열재 내부 결로 모형도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,11:구조체, 2a,12a:1차 파스너, 2b,12b:2차 파스너, 3a,3b,13a,13b:C형 채널, 4,14:섬유계 단열재, 5,15:경질 단열재, 6,16:방수지, 7,17:내수 차음보드, 8:금속판, 9,19:나사못, 10,20:코킹, 18:석재판, 30:석고보드

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 구조체에 파스너를 이용하여 수직 및 수평방향으로 연결된 프레임을 고정하고 이 프레임에 섬유계 단열재와 금속판 또는 석재판으로 이루어진 외장판넬을 고정시킨 외장판넬 시공구조에 있어서, 상기 프레임은 상기 섬유계 단열재의 단부를 끼울 수 있는 ㄷ자형 단면의 C형 채널로 하고, 이 C형 채널의 실외쪽에는 경질 단열재를 취부하며, 이 경질 단열재와 상기 외장판넬의 사이에는 내수 차음보드를 취부한 것이다.

상기 경질 단열재와 상기 내수 차음보드와의 사이에는 방수지가 선택적으로 개재될 수 있으며, C형 채널의 실내쪽에는 내장재인 석고보드를 직접 취부할 수있다.

상기 내수 차음보드는 시멘트와 규석분 및 셀룰로우즈와 같은 무기질 섬유를 혼합하여 고압으로 성형하고 오토크레이브(autoclave) 양생한 경량 압출판이 바람직하게 사용될 수 있으며, 이는 내수성, 차음성, 내온성, 내화성이 뛰어나다.

본 발명은 상기와 같은 구성에 따라, 내수 차음보드는 외장판넬을 뚫고 들어오는 우수(雨水)에 저항하면서 외장판넬과 경질 단열재 등을 지지하는 역할을 한다. 또한, 외장판넬이 금속판인 경우에는 면밀도가 높은 내수 차음보드가 내부의 경질 단열재와 함께 차음재의 역할을 수행하게 된다. 방수지는 내수 차음보드를 뚫고 들어오는 우수를 2차적으로 차단하는 역할을 한다. 경질 단열재는 독립 기포, 즉 폐쇄형 공극 구조로 이루어져 있기 때문에 종래의 섬유계 단열재와는 달리 투습계수가 낮아 우수한 차습효과를 발휘한다. 이 경질 단열재는 C형 채널과 직접 접촉함으로써 외부의 냉기가 C형 채널로 전도되지 않게 하는 터미날 브레이크(terminal break)의 역할을 하게 된다. 섬유계 단열재를 밀실하게 끼울 수 있는 C형 채널은 전체 복합판넬을 구조체에 지지하는 역할도 하게 된다.

*본 발명의 일 실시예를 도 1에 의하여 설명한다.

구조체(1)에는 1차 파스너(2a)와 2차 파스너(2b)가 고정되고, 다시 2차 파스너(2b)에는 수직방향의 C형 채널(3a)이 고정된다. C형 채널(3a,3b)은 ㄷ자형 단면의 프레임 부재로서 격자형, 즉 수직방향과 수평방향으로 교차하도록 연결되어 있다. 이 C형 채널(3a,3b)이 형성하는 사각 공간에는 섬유계 단열재(4)를 밀실하게설치하는 바, 섬유계 단열재(4)의 단부는 C형 채널(3a,3b)에 끼워진다. C형 채널(3a,3b)의 실외쪽 면에는 경질 단열재(5), 방수지(6), 내수 차음보드(7), 금속판(8)이 차례로 취부된다. 이들의 취부는 금속판(8) 쪽에서 C형 채널(3a,3b)에 나사못(9)을 박음으로서 완성되는데 나사못(9)이 박히는 부분은 위의 경질 단열재(5), 방수지(6), 내수 차음보드(7), 금속판(8) 등의 인접 유니트들이 틈을 이루며 서로 근접하고 있어서 그 부위는 코킹(10) 처리를 하게 된다.

상기한 섬유계 단열재(4)는 암면을 사용할 수 있으며, 경질 단열재(5)는 아이소핑크(Isopink)를 적용할 수 있다. 내수 차음보드(7)는 고압으로 진공압출성형시킨 섬유보강 시멘트 보드를 사용할 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것이다.

구조체(11)에는 1차 파스너(12a)와 2차 파스너(12b)가 고정되고, 다시 2차 파스너(12b)에는 수직방향의 C형 채널(13a)이 고정된다. C형 채널(13a,13b)은 ㄷ자형 단면의 프레임 부재로서 격자형, 즉 수직방향과 수평방향으로 교차하도록 연결되어 있다. 이 C형 채널(13a,13b)이 형성하는 사각 공간에는 섬유계 단열재(14)를 밀실하게 설치하는 바, 섬유계 단열재(14)의 단부는 C형 채널(13a,13b)에 끼워진다. C형 채널(13a,13b)의 실외쪽 면에는 경질 단열재(15), 방수지(16), 내수 차음보드(17), 석재판(18)이 차례로 취부된다.

*이들의 취부는 석재판(18) 후방의 내수 차음보드(17) 쪽에서 C형 채널(13a,13b)에 나사못(19)을 박음으로서 완성되는데 나사못(19)이 박히는 부분은위의 경질 단열재(15), 방수지(16), 내수 차음보드(17), 석재판(18) 등의 인접 유니트들이 틈을 이루며 서로 근접하고 있어서 그 부위는 코킹(20) 처리를 하게 된다. 석재판(18)은 내수 차음보드(17) 외면에 석재접착제(s)로 접착한다.

상기 다른 실시예의 섬유계 단열재(14)와 경질 단열재(15), 방수지(16), 내수 차음보드(17)는 상기한 일 실시예의 특성을 갖는 부재들을 그대로 사용하였다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예를 나타낸 것이다.

이 실시예에서는 C형 채널(13a,13b), 섬유계 단열재(14), 경질 단열재(15), 방수지(16), 내수 차음보드(17), 석재판(18) 또는 금속판이 상기한 일 실시예 또는 다른 실시예의 경우와 같은 구조로 취부되어 있다. 다만, 또 다른 실시예가 상기한 일 실시예 또는 다른 실시예와 다른 점은 C형 채널(13a,13b)의 실내쪽에 석고보드(30)를 그대로 취부하였다는 점이다. 이것은 종래의 외장판넬 시공구조에서 석고보드가 별도의 스터드를 이용하여 실내쪽에서 취부됨에 따른 외장판넬과 내장판넬 간의 중공층(넓게 이격된 공간)을 필요로 하지 않기 때문에 상대적으로 실내 면적이 확대되는 효과를 가져 온다.

이하에서는 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 작용 효과를 기존 공법과 비교하면서 설명한다. 도 4에서 보는 바와 같이 금속판(8) 또는 석재판(18)으로 이루어진 외장판넬과 C형 채널(도 4에서 생략)과의 접합부는 경질 단열재(5,15)라는 단열재로 차단되어 이 부분에서 외부의 냉기(화살표)가 실내쪽으로 전도되는 것을 막는다(냉기 열전도 차단을 X로 표시). 따라서, 실내쪽 공간의 습도가 높더라도 C형 채널의 표면온도를 노점온도보다 높여 결로가 발생하는 것을 막을 수 있다.

경질 단열재(5,15)는 독립 기포 구조(closed-cell)로 투습계수가 낮아 수증기를 거의 통과시키지 않는다. 따라서 도 5와 같이 온도곡선(t₁)과 노점온도곡선(t₂)을 그려보면 기존 공법과는 달리 단열재인 경질 단열재(5,15) 내부의 노점온도가 낮아져 단열재 내부 결로가 방지됨을 알 수 있다. 노점온도곡선(t₂)에서 실내쪽에 취부되는 석고보드(30)와 섬유계 단열재(4,14) 및 내수 차음보드(7,17) 쪽은 재료의 특성상 차습효과가 거의 없는 것으로 나타나지만 경질 단열재(5,15)에서는 내부의 노점온도가 현격히 낮아지는 것을 볼 수 있다.

차음효과의 측면에서 보면, 기존 공법의 경우에는 ①석재판 + 암면 + 석고보드 또는 ②금속판 + 암면 + 석고보드의 시공구조로 이루어져 있기 때문에 석재판(18)의 경우에만 차음효과를 기대할 수 있지만 금속판(8)의 경우에는 면밀도가 상당히 낮아 차음효과는 거의 기대할 수 없는 수준이었다. 하지만, 본 발명의 실시예들에서는 ①석재판 + 내수 차음보드 + 경질 단열재(아이소핑크) + 섬유계 단열재(암면) + 석고보드 또는 ②금속판 + 내수 차음보드 + 경질 단열재(아이소핑크) + 섬유계 단열재(암면) + 석고보드로 이루어져 있어서 기존 공법보다 내수 차음보드(7,17) 및 경질 단열재(5,15)가 추가된다. 특히 상기한 바와 같이 섬유가 보강된 본 발명의 내수 차음보드(7,17)는 면밀도가 상당히 높아 방음성 및 고저음역 동시 차단 성능(125Hz∼53dB)을 갖는다.

기존 공법에서는 프레임으로 속이 빈 금속파이프를 사용함으로써 비록 용접부위가 있다고 하더라도 내부와 통하는 틈이 있으면 수증기가 유입되어 금속파이프내부에 결로가 발생하고 각종 오염공기가 이 통로를 따라 건물 전체로 퍼지게 마련인데, 본 발명에서는 C형 채널(3a,3b,13a,13b)을 사용함으로써 빈 틈이나 공간이 주어지지 않아 상기와 같은 공기의 유동통로가 생성되는 것을 방지한다.

프레임에 결로가 발생하더라도 녹막이 도장이 되어 있으면 구조적 안전성 문제로 까지는 이어지지 않는다. 그러나 기존의 공법과 같이 폐쇄형 각파이프를 사용하게 되면 각파이프 내면의 도장이 불가하여 상기에 언급한 각파이프 내면에 생기는 결로수에 대해 저항할 수 없게 된다. 본 발명에서는 개방형이라 할 수 있는 C형 채널(3a,3b,13a,13b)을 사용함으로써 프레임(C형 채널) 전체 면을 도장할 수 있게 되어 혹시라도 발생할 수 있는 결로수가 금속을 부식시켜 구조적 안전성을 해치는 것을 방지할 수 있다.

기존 공법에서는 내부 마감을 위한 석고보드를 설치하기 위해 실내쪽에 별도로 C형 채널 형태의 스터드 및 러너를 세워야 했는데 본 발명에서는 각파이프를 사용하지 않으므로 도 3에 예시한 바와 같이 C형 채널(13a,13b)에 곧 바로 석고보드(30)를 설치할 수 있다. 이는 별도로 스터드 및 러너를 설치하기 위한 공간을 절약하여 실내 면적 확대의 효과를 볼 수 있다.

이상과 같이 본 발명은 첫째; 각파이프 대신에 C형 채널을 사용하고 경질 단열재가 외부의 냉기 열전도를 차단토록 하므로써 금속 프레임의 표면 결로를 효과적으로 방지할 수 있게 된다. 그리고, 둘째; 단열재로서 폴리스티렌 포옴 등의 경질 단열재를 사용함으로써 노점온도를 낮추어 단열재 내부 결로를 방지하며, 셋째; 내수 차음보드를 사용함으로써 차음효과를 높일 수 있을 뿐만 아니라 이 내수 차음보드 자체를 금속판이나 석재판을 대신해 외장판넬로 사용할 수도 있고, 넷째; 각파이프 대신 C형 채널을 사용함으로써 공기의 유동통로를 차단할 뿐만 아니라 프레임 전체에 대한 도장이 가능하여 구조적 안전성을 해치는 부식을 방지할 수 있으며, 다섯째; C형 채널의 실내쪽에 곧 바로 석고보드를 취부할 수 있어서 실내 면적을 확대시키는 효과를 제공하는 것이다.

Claims (4)

1. 구조체에 파스너를 이용하여 수직 및 수평방향으로 연결된 프레임을 고정하고 이 프레임에 섬유계 단열재와 금속판 또는 석재판으로 이루어진 외장판넬을 고정시킨 외장판넬 시공구조에 있어서,

   상기 프레임은, 상기 단열재를 설치할 수 있는 ㄷ자형 단면의 C형 채널로 하고, 이 C형 채널의 실외쪽에는 독립 기포(closed-cell)의 경질 단열재를 취부하며, 이 경질 단열재와 상기 외장판넬의 사이에는 섬유 보강의 내수 차음보드를 취부한 것을 특징으로 하는 결로방지와 차음을 위한 복합외장판넬 시공구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 경질 단열재와 상기 내수 차음보드와의 사이에 방수지를 개재시킨 것을 특징으로 하는 결로방지와 차음을 위한 복합외장판넬 시공구조.
3. 제1항에 있어서, 상기 C형 채널의 내측에 충진재가 체워지는 것을 특징으로 하는 결로방지와 차음을 위한 복합외장판넬 시공구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 C형 채널의 실내쪽에는 내장재를 직접 취부한 것을 특징으로 하는 결로방지와 차음을 위한 복합외장판넬 시공구조.