KR100466921B1 - 주택의 단열구조 및 그에 사용하는 차열재 - Google Patents

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유우미 아키타야
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Abstract

가옥건축물에서의 거실바깥둘레에 설치한 단열재에서의 축열을 저감하고, 공사의 간략화, 에너지 절약 및 거주환경유지의 합리화를 달성하는 것으로서, 거실을 둘러싸는 지붕, 천장이나 벽 등의 칸막이 면재의 바깥둘레에 배치된 단열재(2)의 외면을 열반사박을 구비한 차열재(1)로 덮는 것에 의해, 단열재(2)로의 가열의 복사열을 저지하여, 단열재(2)로의 축열을 저감할 수 있다.

Description

주택의 단열구조 및 그에 사용하는 차열재{THERMAL INSULATION STRUCTURE OF HOUSING AND HEAT SHIELDING MEMBER USED FOR SAME}
일반적인 목조건축물에서는, 박공 벽 등의 부위에는 오두막 속에 환기구를 설치하여 오두막(attic) 내부의 온도를 될 수 있는 한 외부공기온도에 동화시키도록 시공되어 있지만, 오두막 내부온도는, 건축물의 건축지역, 일사조건, 계절에 따라서 고온(70℃ 이상)이 되는 경우가 있다.
이러한, 오두막속 공간의 열에 의한 거실에의 악영향을 경감하기 위하여, 일반적으로 거실의 천장 뒷면에 통풍용 섬유질단열재나, 경질우레탄폼 단열재(rigid urethane foam heat insulator)를 시공하고 있다.
도 8은, 종래의 거실천장 상면에 경질우레탄폼 단열재(2)를 시공한 것으로서, 천장(3)위에는 200mm 두께의 경질우레탄폼 단열재(2)를 부설(敷設)하여, 외벽 (W)의 상부에는 환기구(O2)를 설치하고 있다.
따라서, 오두막 내부(R0)에서의 열의 흐름은, 지붕(4)의 표면 및 빈틈(O1)으로부터의 침입열(T1)이 오두막 내부(R0)를 온도를 가하면서 경질우레탄폼 단열재(2)를 가열·축열(蓄熱)하여, 그 일부가 거실(R)로의 투과열(transmission heat)(T3)이 되고, 단열재(2)를 가열한 열기는 방출열(T2)로서 환기구(O2)로부터 방출되어, 침입열(T1)과 순환류(circulatory flow)를 형성한다.
그리고, 경질우레탄폼 단열재(2)나 통풍용 섬유질단열재(2)와 같이, 높은 단열성능을 갖는 단열재이더라도, 장시간 태양열의 가열에 비바람을 맞으면 이들의 단열재(2)도 열을 흡수하여 고온으로 되어, 높은 투과열(T3)이 거실(R)로 투과하여 전달되고, 거실 내의 쾌적한 환경의 유지, 즉 적정한 실온유지에 지장을 초래한다. 게다가, 외부공기(T1)의 온도가 저하하더라도 단열재(2)는 그 열용량에 의해 축열체 (heat accumulator)가 되어 냉각이 느리고, 따라서, 한낮 오두막 내부(R0)의 높은 온도를 단열하고 있는 단열재(2)는, 야간에서는 축열체로서 방열하기 때문에, 거실 (R)에서의 냉방과 같은 공조기기로의 부적당한 부하가 된다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명은, 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서 행해진 것으로서, 한낮의 높은 공기열이 직접 단열재(2)에 가열·축열되지 않도록 단열재(2)를 차열재(heat shielding member)(1)로 보호하고, 단열재(2)에 대한 가열부하를 차열재(1)에 의해서 저지·경감함으로써, 단열재(2)의 축열을 경감하는 것을 목적으로 하는 것으로서, 방사열(열선)의 영향을 강하게 받는 지붕 뒷면, 천장 뒷면 및 방사열의 영향이있는 외벽 뒷면, 마루 뒷면 등의 단열재에 적용하기에 유효한 것이다.
본 발명은, 주택의 단열구조를 개선하는 것으로서, 가옥건축의 기술분야에 속하는 것이다.
도 1은, 본 발명의 작용을 설명하는 개략도이다.
도 2는, 본 발명에 의한 차열재의 구조를 설명하는 횡단면도로서, (A)는 제작과정에서의 각 구성부재의 상대적 배치를, (B)는 제작 후의 적층형태로부터 입체형태로의 변형과정을, (C)는 사용 시의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은, 본 발명에 의한 차열재를 천장 뒷면에 적용하는 것을 설명하는 도면으로서, (A)는 전체도, (B)는 도 3(A)의 B부분의 확대도, (C)는 도 3(A)의 C부분의 확대도이다.
도 4는, 본 발명에 의한 차열재의 제조설명도이고, (A)는 단열재성형 몰드세트(mold set)의 평면도, (B)는 몰드세트의 정면도이다.
도 5는, 본 발명에 의한 단열재부착 차열재의 사시도이다.
도 6은, 본 발명에 의한, 부목(splint)을 구비한 단열재부착 차열재의 사시도로서, (A)는 차열재의 일부에 마련된 돌결(rift)을, (B)는 차열재의 일부를 찌그러뜨린 부분을 나타내는 도면이다.
도 7은, 본 발명의 개발에 있어서 사용한 시험장치의 개략적인 단면도이다.
도 8은, 종래 예의 작용을 설명하는 도면이다.
본 발명은, 상기 목적을 달성하기 위해서, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 주택의 지붕(4) 내면이나, 거실(R)을 둘러싸는 천장(3)이나 벽 등의 칸막이 면재(partition sheet member)의 외면 적당한 곳에 보드(board)형상 단열재(2)를 배치하여, 보드형상 단열재(2)의 외면에는, 적어도 상면시트(upper sheet)(11)와 다음 층의 시트(13)가 표면에 열반사박(heat reflection foil)(M)을 구비한 복수의 시트(11, 12, 13)로 이루어지고, 또한 각 시트 사이에는 양끝단의 절곡면(14', 15')에서 상면시트(11) 및 하면시트(12)에 고정되고, 절곡부(r)에서 절곡이 자유로이 된 기립편(stand-up piece)(14, 15)군에 의해서 길이방향으로 공기유통 가능하게 개구된 공기층 공간(S)을 형성한 차열재(1)를 배치하여, 차열재(1)에 의해서 단열재(2)로의 열의 축적을 경감하는 주택의 단열구조로 하였다(청구항 1).
따라서, 예를 들면, 오두막 내부(R0)에 있어서는, 지붕(4)의 표면이나 지붕의 빈틈(O1)으로부터 오두막 내부(R0)에 들어가는 침입열(T1)이 축열되어 고온이 된 오두막 내부열(T0)은, 차열재(1)의 상면시트(11)의 표면에 적층된 열반사박(M)이 미시적으로도 평활한 표면을 구비하고, 복사열(열선)을 정반사하여 차열재(1)로부터 아래쪽으로의 열선(heat ray)에 의한 열전달을 저지하고, 공간(S)의 공기층도 단열기능을 발휘하고, 또한, 박층도 얇아 전도열을 발생하지 않기 때문에, 차열재(1)로부터의 부하열(load heat) 칼로리가 아랫면의 단열재(2)에 대하여 경감될 수 있고, 단열재(2)의 가열, 축열이 경감될 수 있고, 단열재(2)로부터 천장(3)을 통한 거실 (R)내로의 관류 열량을 경감할 수 있다.
따라서, 차열재(1)에 의해 축열이 경감된 단열재(2)로부터 거실(R)내로의 관류(貫流) 열량은, 밤낮을 통해서 경감할 수 있고, 결국 거실(R)내에서의 냉방 에너지의 경감효과를 이룰 수 있다.
또한, 박(heat reflection foil)은 얇더라도 미세 관통공(minuscule through-hole)이 존재하지 않기 때문에, 기재시트(substrate sheet)에 대한 보호기능도 발휘하여, 차열재(1)의 경년열화(經年劣化)도 억제된다.
또한, 단열재(2)가 보드형상이기 때문에, 차열재(1)의 배치시공도 용이하다.
더구나, 차열재(1)는 쓰러짐 가능한 기립편(14, 15)군을 통한 복수의 시트이기 때문에, 보관 시나 반송 시에는 기립편(14, 15)을 쓰러뜨려 높이가 낮은 적층 형태가 가능하고, 취급이 편리하다.
또, 본 명세서 내에서의 「열반사박」은, 열선(적외선)을 반사하여, 전도열을 발생하지 않는 얇은 알루미늄박, 주석박 등의 금속박(metal foil)을 의미하고, 박 두께는 기능면, 경제면에서 얇을수록 바람직하지만, 전형적으로는, 박두께가 6 ×10-3∼6 ×1O-2mm의 범위의 시판제품의 알루미늄박이다. 알루미늄박의 두께는 JIS규격(일본공업규격)으로서는 6 ×10-3∼2 ×10-1mm이지만, 두꺼워지면, 강성, 전도열의 면에서 부적당하고, 따라서 기능면, 경제면으로부터도 6 × 1O-3∼6 ×1O-2mm의 범위의 얇고, 미세 관통공이 없는 박이 유리하다.
또한, 「보드형상 단열재」로서는, 발포합성수지, 나무질 단열재 등의 형상유지성(shape-retention property)을 갖는 보드형태 재료라면 좋고, 차열재의 「시트」는, 종이, 부직포, 플라스틱필름 등의 형상유지성를 갖고, 또한 박이 접착할 수 있는 시트라면 좋지만, 실내측으로부터 수증기의 투과가 예상되는 장소에 있어서는, 특히 아랫면 시트는, 미세구멍을 설치하거나, 습도의 흡수방출기능을 갖는 재질을 선택하여, 단열재(2)와 차열재(1)와의 사이의 결로(結露)를 방지하는 것이 바람직하다.
또, 열반사박(M)의 전형적인 예로서의 알루미늄박과 알루미늄 증착막과는, 마치 같은 효과의 기능물(균등물)로 상정될 우려가 있지만, 예를 들면 크라프트지 (kraft paper)를 기재(基材)로 하는 알루미늄 접착박(aluminum-bonded foil)과 크라프트지를 기재로 하는 알루미늄 진공증착막(vacuum deposited aluminum film)에서는, 열반사 박층(thin layer)으로서 후술하는 바와 같이 전혀 다르고, 따라서 본 발명에 있어서는「열반사박」과 「알루미늄 증착막」은 균등하지 않다.
(제조면)
알루미늄 접착박은, 롤코터(roll coater), 롤프레스(roll press)를 포함하는 염가(4000만원 정도)인 접착장치로 알루미늄박 시트를 크라프트지와 접착하는 것만으로도, 크라프트지가 공기건조상태정도의 수분을 포함하고 있더라도 전혀 지장없이 접착할 수 있고, 제조가 용이하고 효율적이며 또한 염가로 얻을 수 있다.
한편, 알루미늄 진공증착막은, 진공가열 건조장치에서 크라프트지 기재를 건조하여, 스퍼터링 장치(sputtering system)로 진공증착하기 때문에, 제조장치가 고가(5억원 정도)이고, 제조제품이 고가이다.
(시공면)
알루미늄 접착박은, 박두께가 6×10-3(0.006)∼6×10-2(0.06)mm의 범위이기 때문에, 시공 중에 조금 구부리더라도 거의 손상을 발생하지 않는다. 따라서, 조잡한 취급에도 견딜 수 있어, 시공이 용이하다.
한편, 알루미늄 진공증착막은, 막 두께가 약 5 ×1O-5mm 정도로서, 막두께의 1/120 이하로 얇기 때문에, 시공 중에 구부리면 알루미늄 진공증착막의 층에 손상을 발생한다. 따라서, 취급 및 시공에는 세심한 주의를 요한다.
(기능면)
알루미늄 접착박은, 박표면이 분자레벨에서 평활하기 때문에 적외선(열선)이 정반사하여 차열(遮熱)성능이 모두 고르게 뛰어나고, 또한, 박의 표면에 미세한 관통구멍이 존재하지 않기 때문에, 기재보호(substrate protection)작용도 완벽하고, 결로수(結露水)의 크라프트지로의 침입에 의한 악영향(기재의 수분침투로 인한 열화)도 없고, 따라서, 사용에 견디는 기간이 길어, 주택의 사용기간에 견디는 기간 중에 차열성능을 발휘할 수 있다.
한편, 알루미늄 진공증착막은, 분자단위의 부착 성형막이기 때문에, 미시적으로는 막표면이 미세한 요철로서 막의 표면에 미세한 관통구멍이 다수 존재하기 때문에 기재보호작용이 열등하다. 따라서, 막표면에서는 적외선(열선)을 난반사(亂反射)하기 때문에 차열성능이 박보다 뒤떨어진다. 게다가, 막이 얇기 때문에 경년(經年)에 의한 막 자체의 재질저하가 빠르고, 더구나, 미세구멍으로부터 결로수(물분자)가 침입하여 경년과 동시에 크라프트지(기재)도 열화하여, 차열재로서의 내구성이 지극히 짧다.
이상과 같이, 차열재의 열반사기능 재료로서는, 제조면, 시공면 및 기능면의 전부에, 알루미늄 접착박, 즉 열반사박은 알루미늄 증착막보다 각별히 우수한 것은 명백하다. 따라서, 발명의 구성으로서, 여러 가지의 실험의 결과, 「열반사박」이라고 특정한 점은, 알루미늄 진공증착막 등의「열반사막」은 기술적으로 서로 다르고, 상기 서로 다른 점에 기술적 의의가 존재하는 것은 명백하다.
게다가, 복수시트(11, 12, 13)로 이루어지는 차열재(1)는, 적어도 상면시트 (11) 및 다음 층의 시트(13)가 상면(上面)에 열반사박(M)을 구비하고 있기 때문에, 비교적 더러워지기 쉬운 상면시트(11)의 열반사박(M)이 미세한 먼지에 의해 열반사성능을 저하시켜, 열선의 일부를 아래쪽으로 투과하더라도, 다음 층 시트(13) 상면의 열반사박(알루미늄박)의 열반사 성능에 의해서 차열재(1) 전체로서의 복사열(열선) 반사성능의 저하를 방지할 수 있고, 차열재(1)의 열선저지기능은 유지된다. 더구나, 박은, 상면이 평활하고 미세한 요철이 존재하지 않기 때문에, 열선을 정반사하여 저지하고, 차열기능이 우수하다.
더우기, 차열재(1)는, 공기층 공간(S)을 길이방향에 공기유통 가능하게 열린 공간으로 하여, 상기 공간이 열린 양끝이 폐지되지 않도록 배치·시공하였기 때문에, 차열재(1)내에도 약간의 통과기류(A1, A2)가 발생하여, 결로를 방지할 수 있음과 동시에, 공간(S)내의 통풍에 의해서 단열재(2)로의 열전달도 경감할 수 있다. 더구나, 시공 이전에는 차열재(1)의 각 시트를 조밀한 적층형태로 하는 것도 가능하여, 보관, 반송 및 취급에 유리하다.
또한, 단열재(2)가 인슐레이션 보드(insulation board) 등의 나무질 단열재이고, 차열재(1)의 각 시트(11, 12, 13)를 종이재로 하는 것이 바람직하다(청구항 4).
인슐레이션 보드는, 폐지재(scrap lumber), 끝단재(wood chips), 간벌(間伐)재 등의 나무질 원료를 지름 수십 미크론, 길이 몇 mm로 가늘게 벗겨 떠서 만든 성형한 것이기 때문에, 수분의 흡수·방출에 의한 온도조절기능이 뛰어 나고, 상면에 결로가 발생하지 않고, 따라서 단열기능의 경년열화는 작다. 또한, 차열재(1)의 각 시트가 종이재이기 때문에, 그 수분의 흡수·방출기능에 의해서 나무질 단열재 (2)와의 접촉면에서 결로가 발생하지 않는 이점을 갖는 것은 물론, 금속박의 종이시트에의 펴붙이기(stick)도 용이하여, 차열재(1)를 염가에 제작할 수 있다. 더구나, 나무질 단열재 및 종이재는, 폐기하면 미생물에 의해서 자연에 분해되기 때문에, 주택해체 후의 폐기에 동반하는 환경부하가 작고, 나무질 단열재(2)의 채용은 기능면, 환경면에서 지극히 유효하다.
또한, 차열재(1)를 미리 단열재에 고정한 것(청구항 5)에 있어서는, 예를 들면 지붕 뒷면이나 마루 아래면 등, 차열재(1)만에 있어서는 부착작업이 곤란한 장소에도, 단열재(2)의 보드형상 형태에서의 형상유지성에 의해서 비교적 용이하게 시공할 수 있다.
본 발명의 차열재(1)에 있어서는, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 적어도 상면(上面) 시트(11) 및 하면(下面) 시트(12)를 구비한 복수의 시트(11, 12, 13)로 이루어지고, 또한 적어도 상면시트(11)와 다음 층의 시트(13)는 상면에 열반사박(M)을 적층하여 붙이고, 각 시트사이에는 양끝단의 절곡면(14', 15')에서 상면시트(11) 및 하면시트(12)에 고정되고, 절곡부(r)에서 절곡이 자유로이 된 기립편(14, 15)군에 의해서 길이방향으로 공기유통 가능하게 개구된 공기층 공간(S)을 형성하여, 기립편(14, 15)군의 쓰러짐에 의해서 각 시트를 서로 접촉하도록 눌러서 적층형태로 가능한 구조로 하고 있다(청구항 6).
따라서, 열반사박(M)이 열선을 정반사하고 투과를 저지하여, 공기층 공간(S)이 결로를 방지하고 열전달을 경감하는 고성능 차열재도, 제조, 보관, 반송 시에는 높이가 낮은 적층시트 형상물로서 취급할 수 있고, 시공현장에서 도2(B)의 화살표 (F)에서 나타내는 바와 같이, 상면시트(11)와 하면시트(12)를 반대방향으로 잡아당겨 기립편(14, 15)을 일으켜 하면시트(12)의 양측과 상면시트(11)의 양측을 주위의 부재에 멈추는 것만으로도 차열재(1)의 시공을 완성할 수 있기 때문에, 단열재(2)상에 얹어놓을 공간만 있으면 시공할 수 있어, 취급 및 시공이 용이하다. 더구나, 알루미늄박와 같은 열반사박(M)은 시트형태의 시판제품으로서 입수할 수 있기 때문에, 통상의 롤 접착장치로써 상면시트(11)와의 적층(lamination)을 효율적으로 실시할 수 있다.
게다가, 상면시트(11)와 다음 층의 시트(13)와의 상면이 열반사박(M)을 구비하고 있기 때문에, 시행 후는 상면시트(11)의 열반사박(M)의 더러움에 의한 반사성능 저하를 다음 층 시트(13)의 열반사박(M)이 보상하는 것은 물론, 보관 시나 취급 시에도 상면시트(11)의 열반사박(M)이 설령 더러워지는 경우가 있더라도, 다음 층, 즉 안쪽 시트(13)의 열반사박(M)은 상면시트에 의해 보호되고 더러움의 걱정이 거의 없고, 따라서 상기 차열재(1)는 복사열 반사성능 저하의 걱정이 없는 내구성이 뛰어난 차열재이다.
또한, 기립편(stand-up piece)(14, 15)은, 양끝의 절곡면(bent-up face) (14', 15')에서 상면시트(11) 및 하면시트(12)에 고정되어, 절곡부(bent-up part) (r)에서 절곡가능하기 때문에, 도 2(A)에 나타낸 바와 같이, 차열재(1)의 각 구조부재의 시트(11, 12, 13), 기립편(14, 15)을 모두 수평으로 배치하고, 기립편의 절곡면(14', 15')중의 필요한 곳을 접은 상태로 하고, 기립편의 절곡면(14', 15')에 접착제를 도포하여 각 부재를 눌러 붙이면 차열재(1)를 형성할 수 있고, 시트상태로 얻을 수 있는 열반사박(M)의 시트(11, 13)로의 롤러 접착장치에 의한 적층 후의 각 구성부재에 의한 차열재(1)의 형성도 전부 시트상태로 롤러군(roller group) 장치에 공급하면서, 「주름(creases) 부여→접어 넣음→접착제로 붙임→ 눌러 붙임→치수절단」의 흐름의 공정으로 제조할 수 있고, 따라서 시트에의 박의 적층(lamination)으로부터 각 시트의 맞붙임(assembling)에 의한 차열재 (1)의 완성까지 간단하고 합리적으로 제조할 수 있다.
물론, 중간시트(13)를 양끝의 절곡면(13')에 의해서 기립편(14', 15')에 고정하여, 절곡부(r)에서 절곡가능하게 하는 것(청구항 9)에 있어서는, 중간시트(13)에 의해서 공기층 공간(S)이 상·하에 형성되어, 공간(S)에 의한 열전도경감이 증대된다. 제조에 있어서도, 롤러군 장치를 통해 합리적으로 기계화로 제조 가능한 것은 도 2(A)의 제조 배치도로부터 자명하다.
또한, 차열재(1)의 하면시트(12)의 하면과 보드형상 단열재(2)의 상면을 고정한 것(청구항 10)에 있어서는, 예를 들면 지붕 아래면, 마루 아래면 등, 차열재(1)만에 있어서는 부착이 곤란한 부위이더라도, 단열재(2)가 형상유지성이 있는 판재(板材)이기 때문에, 단열재(2)와 일체가 된 차열재(1)는 부착작업이 용이하게 된다.
따라서, 단열재(2)는, 경사면에서도 통풍용 섬유질 단열재에서와 같이 어긋나서 내려가거나, 경년에 의한 두께의 저하의 우려가 없고, 차열재(1)로 축열(heat accumulation)이 경감된 단열재(2)의 필요한 곳으로의 자유로운 장착이 가능하다.
또한, 하면시트(12)의 하면(下面)이 경질우레탄폼 단열재(2)의 발포 성형에 의한 응고접착에 의해서 단열재(2)에 고정된 차열재(청구항 11)에 있어서는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 차열재(1)의 누름 적층상태에서 몰드(mold)를 설정하여 단열재성형하기 때문에, 차열재(1)의 단열재(2)로의 접착고정이 보드형상 단열재(2)의 형성과 동시에 달성될 수 있고, 따라서 형상유지성을 갖는 단열재부착 차열재의 제조가 용이하고 합리적으로 실시될 수 있다.
또한, 보드형상 단열재(2)로서 나무질 단열재(2)를 사용한 단열재부착 차열재(청구항 12)에 있어서는, 나무질 단열재의 형상유지성에 의해 설치하여 시공작업이 용이함과 동시에, 나무질 단열재 자체가 차음성, 수분의 흡수·방출성도 겸비하기 때문에, 본 발명을 적용한 주택의 단열구조에 있어서는, 단열재의 축열을 경감할 수 있고, 더구나, 차음성이 풍부하고, 결로가 생기지 않은 양호한 거주환경의 제공이 가능하게 되고, 특히 지붕 안쪽면에 적용하면, 빗소리 등 소리를 막는 것도 가능하다. 게다가, 나무질 단열재는 건물해체 후에 폐기하더라도 미생물에 의해서 비교적 빨리 분해하여 흙으로 돌아가기 때문에, 환경에도 부하(burden)를 주지 않는다.
또, 본 명세서 내에서 말하는 「나무질 단열재」는, 폐지재(scrap lumber), 끝단재(wood chips), 가는 재(lumber from thinning) 등의 나무질 재료를 잘게 쪼개고, 펄프형상(woodpulp)으로 가늘게 벗긴 목재섬유를 떠서 만들고, 건조시켜, 습기를 흡수·방출하는 습도조절성능에 뛰어나고, 또한 단열성, 차음성을 갖춘 것이다. 밀도 0.35 g/㎤ 미만의 인슐레이션 보드의 JIS A5905의 적합품 및 규격외품 등과 같은 효과기능을 이루는 보드형상 나무질 단열재를 널리 의미하는 것이다.
[차열재의 제조(도 2)]
열반사박으로서, 시장에서 구입하기 용이한 6 ×10-3∼6 ×10-2mm 의 범위의 두께를 가지는 알루미늄박의 롤을 준비하고, 크라프트지와 알루미늄박을, 롤 코터 및 롤 프레스로 이루어지는 통상의 접착장치(도시하지 않음)에 의해서 접착하여, 상면에 알루미늄박을 적층한 시트재를 형성한다.
도 2(A)는, 차열재의 누름 접착(press-contacting and bonding) 공정 직전에서의 길이가 긴 각 구성 시트재의 위치관계를 나타내는 것으로서, 구성재료로서는, 상면시트(11), 중간시트(13), 하면시트(12), 및 양측의 기립편(14)은 알루미늄박을 접착하여 표면을 도포한 종이이고, 중간 기립편(15)은 알루미늄 접착박이 없는 종이이며, 두께는 상면시트(11) 및 양측의 기립편(14)이 0.3mm, 다른 시트부재가 0.1mm이고, 폭은 상면시트(11) 및 하면시트(12)가 400∼500mm, 각 중간시트는 100∼200 mm + 양끝에 각 절곡면 10 mm, 중간의 기립편(15)은 30∼50mm + 양끝에 각 절곡면 10mm, 양측의 기립편(14)은 30∼50mm + 위쪽 절곡면 10 mm, 아래쪽 절곡면 20mm이다.
각 구성시트부재는, 전부 롤러군 장치(도시하지 않음)에서 병렬주행하면서「주름 부여→접어 넣음→접착제로 붙임→ 눌러 붙임→치수절단」의 공정에서 적층형태의 차열재로 제품화된다. 도 2(A)에 나타내는 (a)는 접착제이고, (r)은 절곡부이고, (r0)은 되접어 꺽은 부분이다.
도 2(B)는 치수 절단한 적층형상의 제품을, 상면시트(11)의 일끝단 및 하면시트(12)의 일끝단을 각각 반대로 화살표 아래방향으로 잡아당겨 기립편(14, 15)군이 중간까지 기립한 상태를 나타내고 있고, 도 2(C)의 상태까지 기립하면, 2층의 공기층 공간(S)을 구비하고, 각 상면시트(11), 중간시트(13), 하면시트(12)가 상면에, 양측 기립편(14)이 외면에 각각 알루미늄박, 즉 열반사박을 구비한 차열재(1)가 된다.
[차열재의 시공(도 1, 도 3)]
도 1은, 종래 예(도 8)의 오두막 내부에 본 발명을 적용한 개략적인 설명도이고, 천장(3)의 상면에 200mm 두께의 보드형상 경질우레탄폼 단열재(2)를 설치하여, 그 상면에 도 2(C)와 같이 기립편(14, 15)을 기립한 차열재(1)를 얹어 놓은 것으로서, 각 차열재(1)는 공기층 공간(S)의 양끝의 개구부가 막히지 않도록, 또한 각 차열재(1) 서로가 기대어 자립하고 형상을 유지하도록 배치하고, 차열재(1)군 중 둘레가장자리 또는 중간의 구조물에 접하는 끝단 테두리의 일부를 그 구조물에 스테이플(staple) 등으로 붙이는(도시하지 않음)것 만으로 차열재(1)의 시공이 완료된다.
따라서, 경질우레탄폼 단열재(2)가 보드형태(board form)이고, 차열재(1)도시공 전에 적층형태이기 때문에, 보관, 반송이 용이하고, 주택에 대한 단열구조의 시공도 합리적으로 실시할 수 있다.
도 3(A)은 천장에서 보(beam)(Bm)위에 시공한 예로서, (Cr)은 천장 들보 (ceiling joist)이고, 천장(3)의 상면에는 경질우레탄폼 단열재(2)를 입히고, 보(Bm) 위에 각 차열재(1)를 병렬로 설치하여, 동자기둥(crown post)(Ph)에 접촉하는 부분에서는, 도 3(C)과 같이, 중간시트(13) 및 하면시트(12)는 동자기둥(Ph)의 치수(d1, d2)에 끼워맞춤하도록 차열재(1)의 측면의 치수(d1, d2)를 자르지만, 상면시트(11)만은 절개선(C1)을 넣어 3편의 부착편(fixture piece)(P)을 형성하여, 이들 부착편(P)을 화살표(t)와 같이 세워서, 동자기둥(Ph)을 차열재에 끼워맞춤한 상태로 세워진 부착편(P)을 동자기둥(Ph)에 3면에서 접촉하여, 도 3(B)(1편만 도시)과 같이 스테이플(staple)로 붙인다.
도 1 및 도 3에 나타낸, 얻어진 주택단열구조에 있어서는, 오두막 내부열 (T0)은 상면시트(11)의 알루미늄박(M)의 분자레벨에서의 평활한 표면에 의해서 열선이 정반사되어, 상면시트(11)를 투과한 소량의 열도 중간시트 상의 알루미늄박(M)에 의해서 같이 반사되기 때문에, 더구나, 알루미늄박(M)은 6 ×10-3∼6 ×10-2mm 두께로서 열전도(heat conduction)가 발생하지 않고, 공간(S)중의 공기층도 단열층이기 때문에, 차열재(1) 자체의 가열도 최소로 억제할 수 있고, 단열재(2)는 상면 (upper face)으로부터의 가열이 경감되어 한낮의 긴 시간 동안의 오두막 내부로의 가열에도 불구하고, 상기 경질우레탄폼 단열재(2)의 축열은 차열재를 채용하지 않은 종래의 경우에 비교해서 약 절반으로 감소될 수 있다.
[단열재부착 차열재의 제조(도 4, 도 5)]
(1) 경질우레탄폼 단열재사용:
도 4(A), (B)에 나타내는 바와 같이, 차열재(1)는 기립편(14, 15)이 쓰러진 채로의 적층상태에서 하면시트(12)가 위쪽이 되도록 작업대(Wp) 위에 얹어 놓고, 상기 차열재(1)의 4주변 테두리를 이형판(mold release plate)(Ds)으로 눌러 이형판(Ds)을 내력재(stress holder)(Dh)를 사용해서 몰드세트하여 원하는 두께(200 mm)의 보드형상 공동(cavity)을 형성하여, 주입구멍(Dp)을 통해 경질우레탄폼의 원료를 공동 내에 주입하여 발포·성형한다.
따라서, 이형판(Ds)을 떼어내면, 도 5에 나타낸 바와 같이, 상면에는 차열재 (1)의 하면시트(12)가 응고접착력에 의해서 일체로 접착된 경질우레탄폼 단열재(2)를 얻을 수 있다. 또, 몰드세트(setting up a mold) 시에 양측에 부목(splint) (22)을 얹어 놓고 성형가공하면, 양측에 부목(22)을 구비한 경질우레탄폼(2)의 상면에 차열재(1)가 접착된 것(도 6)을 얻을 수 있다.
(2) 나무질 보드단열재사용:
통상의 냉간압축 고정장치(cold pressing clamping device)(도시하지 않음)의 이형판 위에 크라프트지(kraft paper)를 설치하고, 이어서 상·하 양면에 접착제를 도포한 200mm 두께의 인슐레이션 보드를 크라프트지 위에 설치하고, 이어서 기립편(14, 15)을 쓰러진적층형태의 차열재(1)의 하면시트(12)를 인슐레이션 보드 (insulation board) 위에 얹어 놓고, 크라프트지, 인슐레이션보드, 차열재를 누름·연결한다. 접착재의 경화 후에 냉간압축 고정장치로부터 꺼내면, 하면시트(12)의 하면에는 차음성, 단열성에 우수하고, 또한 습기의 흡수·방출기능을 구비한 인슐레이션 보드가 접착된 차열재(1)를 얻을 수 있다.
또, 인슐레이션 보드에 크라프트지를 붙이는 것은, 인슐레이션 보드의 약한 표면강도를 보강하여, 인슐레이션 보드가 외력에 의해서 손상을 입는 것을 방지하기 위해서이다.
[단열재접착 차열재의 시공(도시하지 않음)]
경질우레탄폼 단열재(2)도 인슐레이션 보드 단열재(2)도 형상유지성을 갖기 때문에,
(a) 지붕 서까래 사이에 시공하는 경우에는, 각 지붕서까래에, 평판금속 (flat plate metal), L형 판 금속(L-shaped plate metal) 등의 단열재유지 금구 (metal fitting)(도시하지 않음)를 타설(打設)하고, 차열재(1)를 지붕측(외측)으로 하여 단열재를 지붕서까래 사이에 끼워넣고 단열재유지 금구에 얹어, 같은 부분의 단열재의 골 사이를 단일액체 타입의 우레탄을 현장에서 발포함으로써 메우고, 이어서 피복 지붕판(sheathing roof board)을 지붕서까래에 부착하여, 지붕재를 지붕서까래 위에 시공한다.
(b) 천장피복에 차열재를 시공하는 경우는, 쌓아올린 천장들보의 위에, 차열재(1)의 상면시트(11)의 반사용 알루미늄박(M)을 위로하여 직접 단열재를 얹어 놓고, 예컨대 천장들보의 수용부 위 등 단열재가 연속 배치될 수 없는 빈틈(gap)은 유리면(glass wool) 등으로 빈틈을 메우고, 이어서 천장들보 밑면에 천장재를 부착한다.
(c) 벽면에의 시공은, 기둥, 사이기둥(stud) 사이에 차열재(1)를 외측으로 향하여 단열재(2)를 외측에서 끼워 넣고, 부목(splint)을 기둥, 사이기둥에 부딪쳐 단열재를 누르고, 이어서 차열재의 외측에는 외장재를, 단열재의 안쪽에는 내장재를 시공한다.
(d) 마루 밑에 시공하는 경우는, 차열재(1)의 표면을 지면쪽을 향하여 단열재(2)를 토대(ground sill), 침목(sleeper)에 지지하여, 마루들보 사이에 끼워 넣는다. 그리고, 토대, 침목에 가설되는 부분의 차열재에는 눈금(notch)을 넣고{도 6(A)}, 그 부분의 차열재(1)만을 찌부러뜨리는 것에 의해 차열재에 입체형상을 유지하게 한다{도 6(B)}. 이어서 마루재를 시공한다.
또, 단열재(2)의 양측에 부목(22)을 일체로 고정한 것에 있어서는, 예를 들면, L형 판금편(L-shaped plate metal piece)의 한쪽을 부착편(fixture piece)으로 하고 다른 쪽을 지지편(holding piece)으로 한 단열재유지 금구(metal fitting)나, 선단부(先端部)를 타입편(打??片)으로 하고 후단부를 지지편으로 한 평판형상 금구 등(도시하지 않음)의 단열재보호 유지부를 사용하여 단열재(2)를 측면의, 예를 들면 지붕서까래, 기둥 등의 건축재료에 관하여 걸어멈춤한 경우이더라도, 부목을 사용하여 못을 박아 고정하는 경우이더라도, 부목(22)을 부착재로서 강고하게 유지할 수 있어 바람직하다.
이상과 같이, 단열재부착 차열재에 있어서는, 형상유지성을 갖는 단열재에서 설치하여 시공하기 때문에, 마루 밑이나 지붕서까래 사이 등 작업이 곤란한 부위로의 시공도 비교적 용이하게 된다. 물론, 차열재(1)에 있어서는, 항상 입체형상을 유지하도록, 그 끝단둘레부 또는 중간부를 다른 구조물에 부착하지만, 입체형상의 치수에서의 차열재를 빈틈없이 끼워 맞추는 것, 및 공기층 공간(S)의 양끝단의 개구부가 막히지 않도록 시공하는 것은, 차열재 자체에서의 시공과 마찬가지다.
또, 단열재(2)와 일체로 된 차열재(1)를 시공한 경우도, 단열재(2)와 차열재 (1)를 따로따로 포개어 시공한 경우와 비교해서, 열적 작용효과만의 관점에서는 동등하다.
발명자들은 차열재의 효과를 확인하기 위해서, 도 7에 나타낸 바와 같이, 비닐시트커버(vinyl sheet cover)(Cv)로 둘러싸고, 또한 시험 중에 25℃로 설정한 에어컨(Ad), 패널히터(panel heater)(Ht), 및 6개의 적외선램프(Lp)를 열원(heat source)으로 하는 밀폐공간 내에 모듈(test module)을 배치한 시험장치를 사용하여, 후술하는 구조의 경질우레탄폼 단열재를 넣은 시험체 1∼5에 관해서, 차열재의 크라프트지에 접착한 알루미늄박의 적외선반사 및 차열재 안의 통풍에 의한 차열효과를 측정하고, 하기의 표 1, 표 2의 결과를 얻었다. 또한, 모듈내의 에어컨(Ac2)은 시험 중에 20℃로 유지하였다.
온도측정위치에 있어서, Tri는 지붕 패널내부, Ta는 오두막속 공간, Tcu는 천장 패널밑, Ts는 테스트박스(test box)의 주위, Trd는 지붕 패널밑, Tcu는 천장 패널 위, Tb는 테스트박스를 나타낸다.
시험체 1 : 지붕 패널에 단열재를 넣는다. 차열재가 짜 넣어진 지붕 패널을 사용한다. 차열재의 양 끝단은 개방하여, 통풍되도록 한다.
시험체 2 : 지붕 패널에 단열재를 넣는다. 차열재가 짜 넣어져 있지는 않다. 차열재가 들어가 있는 부분의 양 끝단은 개방하여, 통풍이 되도록 한다.
시험체 3 : 천장패널에 단열재를 넣는다. 차열재가 짜 넣어진 지붕패널을 사용한다. 단열재는 사용하지 않고, 차열재의 양 끝단은 개방하여, 통풍이 되도록 한다.
시험체 4 : 천장패널에 단열재를 넣는다. 차열재는 천장패널의 위에 빈틈을 마련하여 설치한다. 통풍은 되지 않도록 한다.
시험체 5 : 천장 패널에 단열재를 넣는다. 차열재는 들어갈 수 없다.
시험의 결과를 정리하여 표 1, 표 2에 나타낸다. 이들의 수치는 모두 5회 측정한 평균치이다.
[표1]
적외선 조사(照射) 개시 5시간 후의 시험체 각 부위온도(℃)
시험체의 종류 경질우레탄폼의 위치 차열재의위치 습도측정의 위치
Tri Trd Ta Tcu Tcd Tb Ts
No.1 지붕 지붕패널의 안 36.0 23.8 23.6 23.5 22.9 23.0 24.8
No.2 지붕 없음 44.5 24.6 23.1 23.0 22.3 22.3 25.1
No.3 천장 지붕패널의 안 35.6 28.2 26.0 25.6 21.8 22.1 25.1
No.4 천장 천장패널의 위 - 50.3 34.8 25.1 21.8 22.1 25.3
No.5 천장 없음 - 47.2 32.3 32.1 22.0 21.9 25.1
[표 2]
차열재의 온도저하의 효과(℃) 및 그 비율(%)
시험체의 종류 단열재의 위치 차열재의위치 온도측정의 위치 Tri-No.2의 Tri Trd-Tcu 차열재의 효과
Tri Trd Tcu 온도차 비율
No.1 지붕 지붕패널의 안 36.0 - - 8.5 - 8.5 19%
No.2 없음 없음 44.5 - - - - - -
No.3 천장 지붕패널의 안 35.6 - - 8.9 - 8.9 20%
No.4 천장 천장패널의 위 - 50.3 25.1 - 25.2 10.1 40%
No.5 천장 없음 - 47.2 32.1 - 15.1 - -
[시험의 결과의 정리]
차열재가 지붕패널의 안에 있는 경우, 경질우레탄폼이 지붕패널의 안 또는 천장패널의 안에 있는 경우에 상관없이, 차열재가 없는 경우보다도 지붕패널의 안의 온도(Tri)가 낮고, 본 시험 조건 하에서는, 차열재의 설치에 의해서, 각각 가열이 19% 및 20% 개선되었다. 천장패널의 위에 차열재를 설치한 경우, 지붕 뒤 표면온도(Trd)와 천장표면온도(Tcu)의 차, 즉 천장표면에의 열전달은, 본 시험 조건 하에서는 차열재의 설치에 의해서 40% 경감되었다.
[그 외]
차열재는 단열재와 함께 공장에서 미리 지붕단열 패널 또는 천장단열 패널의 안에 짜 넣은 후에, 현장에 반입할 수 있다. 그러나, 경우에 따라서는 차열재를 공기층 공간(S)을 닫힌 상태로 현장에 반입한 후, 현장의 상태에 맞춰서 절단하거나 자르기도 하거나 하여 원하는 개소에 설치할 수도 있다. 또한, 제조 공정 및수송 과정에서는, 공기층 공간(S)을 닫은 형태의 적층품으로서 취급하는 쪽이 양산성(mass production), 수송성의 점에서 실용상 상당히 유리하다.
차열재(1)와 경질우레탄폼 단열재(2)의 접착은, 단열재성형 시의 일체화된 상태 또는 일체화하여 단열패널(heat insulating panel)로 된 상태로 사용하는 것 이외에, 양쪽 부재를 따로따로 제조, 보관해 두고, 시공 시에 현장에서 접착하거나, 보관 전에 공장에서 접착한 후 창고에 반입하더라도 좋다.
또한, 차열재(1)의 제조는, 미리 소정 치수로 한 크라프트지 및 알루미늄박을 필요에 따라서 필요장소에서 손으로 작업하여 접착하는 것도 가능하고, 이 경우에는 롤러장치에서의 처리가 곤란한 재질, 예를 들면 강성이 더 큰 종이 및 플라스틱을 사용할 수도 있다.
또한, 결로방지를 위해 차열재의 상면시트(11), 특히 중간시트(13), 하면시트(12)에 미세한 구멍(핀홀: pinhole)을 부여하더라도 좋다.
차열재(1)와 나무질 보드단열재(2)를 접착제에 의해서 접착하는 것 이외에, 접착하지 않고 밀착한 상태로 지붕용 및 천장용의 단열패널로서 사용할 수 있다.
또한, 양쪽 부분 재료를 따로따로 제조, 보관해 두고, 시공 시에 현장에서 접착하거나, 접착하지 않고 밀착한 상태로 시공하더라도 좋다.
단열재(2)를 천장패널과 일체로 하는 것도 바람직하고, 특히, 차열재(1)와 일체화한 단열재(2)를 천장패널과 미리 고정해 두면, 천장패널을 소정위치에 설정하는 것만으로도, 동시에 단열공사와 천장마무리 공사의 벽지붙이는 것까지가 완료하기 때문에, 주택건축의 노동력 절약과, 합리화를 달성할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명에 따른 이러한 주택의 단열구조에 있어서는, 단열재상의 차열재의 표면의 열반사박에 의한 복사열의 반사 및 기립한 차열재(1)의 상면시트(11), 중간시트(13), 하면시트(12)의 공간(S)을 지나는 통과기류(A1, A2)에 의해서, 단열재(2)의 표면으로의 열전달이 대폭 경감할 수 있고, 단열재자체의 가열과 축열이 감소될 수 있기 때문에, 천장 등 바깥둘레로부터 거실로의 관류열량이 감소할 수 있고, 그 결과 거실 내의 냉방 에너지가 대폭 경감할 수 있어, 주택의 단열에 유용하다.
또한, 차열재는 표면에 알루미늄박 등의 열반사박을 접착한 복수의 시트로 이루어지기 때문에, 표면시트 상의 반사박이 먼지의 부착에 의해서 복사열의 반사성능이 저하하더라도, 중간시트의 반사박의 존재에 의해서 복사열의 반사성능이 보상되고, 따라서 차열재(1)는 장기간에 걸쳐 성능을 발휘할 수 있다.
또한, 차열재 내부의 공기층 공간은 개방되어 있고, 통기에 의해서 결로의 원인이 되는 습기와 함께 열을 배출하고, 반사성능 및 내구성을 손상하는 원인이 되는 내부 결로를 방지할 수 있다. 또한, 차열재의 수송 및 보관을 할 때는, 기립편(14, 15)군을 넘어뜨려 부피가 작은 상태에서 취급할 수 있어, 반송, 보관에 유리하다. 또한, 차열재(1)의 제조에 있어서도, 시트재 및 열반사박의 각 구성재료를 롤러장치에 의해서, 「주름 부여→접어 넣음→접착제로 붙임→ 눌러 붙임→치수절단」의 공정을 거쳐서 합리적으로 기계화 제조가 가능하다.
또한, 차열재(1)와 단열재(2)를 접착한 경우는, 차열재 자체에서는, 부착이 곤란한 장소에도 비교적 용이하게 시공할 수 있고, 더구나 단열재 시공과 차열재 시공을 동시에 할 수 있고, 건축공사의 능률화 및 공사기간 단축의 점에서 지극히 바람직하다. 그리고, 경질우레탄폼 단열재 또는 나무질 보드단열재에 의해 단열패널화한 경우는, 통풍 단열재의 시공 공정이 불필요하게 되기 때문에, 통풍 공사의 작업자의 건강에 대한 먼지의 악영향을 일거에 해결할 수 있다.
또한, 나무질 보드단열재(2)를 사용하는 경우는, 지붕 등 경사면에 시공하더라도 통풍용 섬유질단열재와 같이 어긋나서 내려가거나, 경년에 의해 두께가 감소할 우려가 없고, 지붕 뒷면에 시공한 경우는, 나무질단열재의 차음성에 의해서 빗소리가 차단될 수 있다. 더구나, 나무질보드 단열재(2)의 주원료는, 재생가능한 자원이고, 폐기물 이용이기도 한 건축폐자재, 제재 쓰레기(sawmill waste), 나무껍질 등과 연소방지 겸 방부용의 붕소화합물(boron compound)이기 때문에, 환경에 부하를 주지 않은 점, 및 제조는 상온에서 행하여지고 높은 에너지가 불필요한 점에서 우수하다.

Claims (12)

  1. 주택의 지붕(4) 내면이나, 거실(R)을 둘러싸는 천장(3)이나 벽 등의 칸막이 면재의 외면 적당한 곳에 보드(board)형상 단열재(2)를 배치하고, 보드형상 단열재 (2)의 외면에는, 적어도 상면시트(11)와 다음 층 시트(13)가 표면에 열반사박(M)을 구비한 복수의 시트(11, 12, 13)로 이루어지고, 또한 각 시트 사이에는 양끝단의 절곡면(14', 15')에서 상면시트(11) 및 하면시트(12)에 고정되고, 절곡부(r)에서 절곡이 자유로이 된 기립편(14, 15)군에 의해서 길이방향으로 공기유통 가능하게 개구된 공기층 공간(S)을 형성한 차열재(1)를 배치하여, 차열재(1)에 의해서 단열재(2)로의 열의 축적을 경감하는 주택의 단열구조.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 단열재(2)가 인슐레이션 보드 등의 나무질 단열재이고, 차열재(1)의 각 시트(11, 12, 13)를 종이재로 하는 것을 특징으로 하는 주택의 단열구조.
  5. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 차열재(1)를 미리 단열재(2)에 고정한 주택의 단열구조.
  6. 적어도 상면시트(11) 및 하면시트(12)를 구비한 복수의 시트(11, 12, 13)으로 이루어지고, 또한 적어도 상면시트 (11)와 다음 층 시트(13)는 상면에 열반사박(M)을 적층하여 붙이고, 각 시트사이에는 양끝단의 절곡면(14', 15')에서 상면시트(11) 및 하면시트(12)에 고정되고, 절곡부(r)에서 절곡이 자유로이 된 기립편(14, 15)군에 의해서 길이방향으로 공기유통 가능하게 개구된 공기층 공간(S)을 형성하여, 기립편(14, 15)군의 쓰러짐에 의해서 각 시트를 서로 접촉하도록 눌러서 적층형태로 할 수 있는 차열재.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 제 6 항에 있어서, 중간시트(13)를 양끝단의 절곡면(13')에 의해서 기립편(14', 15')에 고정하여, 절곡부(r)에서 절곡가능하게 한 것을 특징으로 하는 차열재.
  10. 제 6 항 또는 제 9 항에 있어서, 하면시트(12)의 하면이 보드형상 단열재(2) 상면에 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 차열재.
  11. 제 10 항에 있어서, 하면시트(12)의 하면이 경질우레탄폼 단열재(2)의 발포 성형에 의한 응고접착에 의해서 단열재(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 차열재.
  12. 제 10 항에 있어서, 보드형상 단열재(2)로서 나무질 단열재(2)를 사용한 것을 특징으로 하는 차열재.
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