KR101258460B1 - 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일 - Google Patents

레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스틸 커튼월의 수직 프레임 또는 수평 프레임으로 사용되는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 관한 것으로, 특히 특수 제작된 너트 구조체에 의해 유리 패널의 설치를 용이하게 함은 물론, 전체 부피가 작아서 건물 내부의 데드존을 줄이면서도 구조값이 커서 건물 공간 활용도를 높일 수 있는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 관한 것이다.

Description

레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일{Laser welded Hybrid-Steel Profile for steel curtain wall}
본 발명은 스틸 커튼월의 수직 프레임 또는 수평 프레임으로 사용되는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 특수 제작된 너트 구조체에 의해 유리 패널의 설치를 용이하게 하고, 전체 부피가 작아서 건물 내부의 데드존(dead zone)을 줄이면서도 구조값(단면계수 등)이 커서 건물 공간 활용도를 높일 수 있는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 관한 것이다.
커튼월(curtain wall) 공법이란 건물의 주 구조체인 기둥과 보의 골조만으로 건물에 가해지는 수직하중과, 바람이나 지진 등에 의한 수평하중을 지지하는 구조에서 유리 외벽은 단순히 공간을 칸막이하는 커튼 구실만 하는 것을 말한다.
이러한 커튼월의 기본구조는 도 1에 도시된 바와 같이 수평 프로파일과 수직 프로파일이 교차 설치되고, 거기에 유리판(9)이 고정 설치되며, 수평 프로파일과 수직 프로파일에 따라 크게 알루미늄 커튼월과 스틸 커튼월로 구분된다.
종전에는 알루미늄 구조체를 이용한 알루미늄 커튼월이 주류를 이루었으나, 현재는 건축물의 초고층화 및 대형화에 따라 건물 외벽의 유리 패널의 사이즈도 점점 대형화 추세여서 큰 하중과 풍압을 견딜 수 있는 스틸 구조체로 변화되고 있다.
한편, 등록실용신안 제20-0415840호에서는 이상과 같은 수평 프로파일 또는 수직 프로파일로 사용되는 복합 프로파일(profile, 'bar'라고도 함)을 제안하고 있다.
예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 복합 프로파일은 스틸 기저부(1), 스틸 커버체(3), 알루미늄 너트부(4), 압력 플레이트 나사(5), 가압판(6), 장식커버(7), 세로틀 가스켓(8), 블록 가스켓(8a)을 포함한다.
이때, 알루미늄 너트부(4)는 스틸 커버체(3) 내부에 고정되고, 스틸 커버체(3)는 용접부(2)에 의해 'T'자 형상의 스틸 기저부(1)에 고정되며, 세로틀 가스켓(8)과 블록 가스켓(8a) 사이에는 유리판(9)이 놓인다.
따라서, 압력 플레이트 나사(5)를 세로틀 가스켓(8)과 블록 가스켓(8a)에 관통시킨 후 알루미늄 너트부(4)에 체결하면, 세로틀 가스켓(8)과 블록 가스켓(8a)이 그 사이에 놓인 유리판(9)을 고정한다.
그러나, 상기 등록실용신안의 방식은 사용되는 스틸프레임의 두께가 두꺼운 제품에 적용 가능하며, 본 특허 출원안과 같은 파이프나 롤포밍바를 프레임으로 사용하는 프레임에 일반적인 CO2용접 등으로 용접할 경우 프레임의 두께가 얇기 때문에 변형으로 인해 사용할 수가 없게 된다.
이에, 종래에는 롤포밍바나 파이프에 스크류볼트로 유리를 고정하는 알루미늄 압출바등을 직접 체결하였고, 개선 제품으로 롤포밍바의 내부에 너트구조체를 형성할 수 있도록 한 제품들(등록특허 10-1045648, 공개특허 10-2011-0132067)이 있지만 제작단가가 높고 구성부품이 복잡한 단점이 있다.
그래서 일반적인 사각형태의 파이프나 롤포밍바를 사용하면서도 유리를 고정하는 볼트의 체결력을 향상시킬 수 있는 제품의 개발이 필요하게 되었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 특수 제작된 너트 구조체에 의해 유리 패널의 설치를 용이하게 함은 물론, 전체 부피가 작아서 건물 내부의 데드존을 줄이면서도 구조값이 커서 건물 공간 활용도를 높일 수 있는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일을 제공하고자 한다.
이를 위해 본 발명에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일은 하중을 지지하는 스틸(steel) 재질의 메인 프레임 구조체와; 상기 메인 프레임 구조체의 일측면에 용접 고정되고, 내부에는 공간부가 형성되어 있으며, 일측면에는 볼트 인입공 형성되어 있는 커버 프레임 구조체; 및 상기 커버 프레임 구조체의 내부에 삽입 고정되며, 너트의 역할을 하도록 상기 볼트 인입공에 노출되는 나사산이 형성되어 있는 압출바;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 메인 프레임 구조체는 일반적인 스틸 파이프 또는 롤 포밍 바(roll forming bar)인 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 프레임 구조체와 커버 프레임 구조체는 레이저 용접(laser welding) 방식으로 용접된 것이 바람직하다.
또한, 상기 커버 프레임 구조체는 스테인레스 파이프인 것이 바람직하다.
또한, 상기 압출바는 압출 방식으로 성형된 알루미늄 압출바인 것이 바람직하다.
또한, 상기 커버 프레임 구조체 내부로 삽입된 압출바는 상기 커버 프레임 구조체를 압력 프레싱 방식으로 가압하여 고정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 메인 프레임 구조체 중 상기 커버 프레임 구조체가 고정된 부분의 반대 부분에는 보강용 스틸 플레이트가 레이저 용접 방식으로 용접되어 있는 것이 바람직하다.
또한, 상기 보강용 스틸 플레이트의 단부에는 환봉이 레이저 용접 방식으로 용접되어 있는 것이 바람직하다.
이상과 같은 본 발명은 커버 프레임 구조체와 압출바를 이용하여 특수 제작된 너트 구조체에 의해 유리 패널을 보다 쉽게 고정할 수 있다.
또한, 유리의 하중을 지지하는 수평 프로파일은 도 6의 (a)를 사용하고, 수직 프로파일은 도 6의 (b)나 (c)와 같은 프레임을 사용함으로써 현장 작업성을 좋게 하기 때문에 보다 쉽게 스틸 커튼월 프로파일 구조를 형성시킬 수 있다.
그 이유는 수직 프로파일은 단면계수가 큰 프레임이 사용되므로 공장에서 결정된 치수로 제작되고 현장에서의 절단 등이 곤란하기는 하지만, 수평 프로파일은 현장에서 절단 가공 등이 용이해서 수직, 수평 프로파일의 결합 구조체를 형성하기 용이하기 때문이다.
그리고, 종래처럼 포밍바의 내부에 너트 구조체를 형성한 방식보다 포밍바 그 자체의 제작이 용이하면서도 부품수가 적고 단순하기 때문에, 또 일반 스틸 파이프를 이용하여서도 너트 구조체를 장착한 본 발명의 제작이 가능하기 때문에 원가 경쟁력이 우수하다.
도 1은 종래 기술에 따른 프레임을 사용한 스틸 커튼 월을 나타낸 사시도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일을 나타낸 단면도이다.
도 3 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일을 나타낸 전개도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일을 나타낸 조립 상태도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일의 사용 상태도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예 내지 제3 실시예 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일을 나타낸 정면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 대해 상세히 설명한다.
먼저, 도 3 및 도 4를 참조하여 스틸 커튼월(steel curtain wall)의 수직 프레임 또는 수평 프레임으로 사용되는 본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 대해 설명한다.
본 발명의 제1 실시예에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일은 하중을 지지하는 메인 프레임 구조체(110, 110a)와, 상기 메인 프레임 구조체(110, 110a)의 일측면에 용접 고정되는 커버 프레임 구조체(120) 및 너트 역할을 하는 압출바(130)를 포함한다.
이때, 커버 프레임 구조체(120)의 내부로 압출바(130)가 삽입 고정됨으로써, 이들 커버 프레임 구조체(120)와 압출바(130)를 포함한 구성이 본 발명에 있어서 특수 제작된 너트 구조체(120, 130)에 해당한다.
메인 프레임 구조체(110, 110a)는 스틸 커튼 월에 가해지는 건물의 하중이나 풍압 등을 견디는 주된 구조체로서 스틸(steel) 재질로 이루어진다.
이러한 메인 프레임 구조체(110, 110a)는 스틸 파이프(100) 또는 롤 포밍 바(roll forming bar)(110a) 등이 사용될 수 있으며, 보통은 사각 관 형상으로 이루어진다.
또한, 메인 프레임 구조체(110, 110a)의 폭 및 높이는 건물의 층고 등에 따라 조절될 수 있다. 예컨대, 표준 사이즈 프레임의 경우 폭(W)은 60mm, 70mm, 80mm, 100mm... 등의 크기로 조절되고, 높이(H)는 60mm, 80mm, 120mm, 160mm...등의 크기로 조절된다.
커버 프레임 구조체(120)는 본 발명에 있어서 특수 제작된 너트 구조체(120, 130)를 구성하는 일 부품이다.
커버 프레임 구조체(120)는 메인 프레임 구조체(110, 110a)의 일측면에 용접 고정되고, 내부에는 공간부가 형성되어 있으며, 일측면에는 볼트 인입공(121) 형성되어 있다.
고정을 위해 메인 프레임 구조체(110, 110a)와 커버 프레임 구조체(120)의 접합면은 아크 용접 등을 비롯한 다양한 용접법에 의해 용접될 수 있다.
다만, 아크 용접 등을 적용하는 경우에는 추가로 개선 가공이 필요하므로 바람직하게는 레이저 광선의 출력을 이용한 레이저 용접(laser welding, LW) 방식으로 용접한다.
또한, 레이저 용접(LW)은 다른 용접 방식과 다르게 가장 용접 변형이 적고 환경오염의 주범인 CO2 배출을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 용접부 강도 등 접합 품질을 월등히 향상시키고, 미관도 좋게 한다.
후술하는 바와 같이 커버 프레임 구조체(120)의 내부에 구비된 공간부에는 압출바(130)가 삽입 고정되고, 유리 패널(G)을 고정하는 프레셔 플레이트(PL)를 고정하는 볼트(B)가 볼트 인입공(121)에 삽입된 후 압출바(130)에 체결된다.
이러한 커버 프레임 구조체(120)는 일정 이상의 강도를 보장할 수 있어서 상기 메인 프레임 구조체(110, 110a)와 함께 건물의 하중이나 풍압 등을 견디는 기능을 하면서도 내부식성 등이 좋은 스테인레스 파이프인 것이 바람직하다.
압출바(130)는 본 발명에 있어서 특수 제작된 너트 구조체(120, 130)를 구성하는 또 다른 부품으로, 커버 프레임 구조체(120)와 마찬가지로 길이가 길다.
이러한 압출바(130)는 커버 프레임 구조체(120)의 내부에 삽입 고정되며, 너트의 역할을 하도록 볼트 인입공(121)에 노출되는 나사산(131)이 형성되어 있다.
커버 프레임 구조체(120)의 볼트 인입공(121)은 유리 패널(G)의 크기에 따라 달라지지만 보통 300mm 간격으로 형성되어 있고, 압출바(130)의 나사산(131)은 그 길이 방향을 따라 연속하여 형성되어 있다.
따라서, 유리 패널(G)의 크기에 따라 볼트 인입공(121)의 형성 위치만 결정하면 그 내부의 압출바(130)와 무관하게 볼트(B)를 체결하여 유리 패널(G)을 편리하게 조립할 수 있다.
이러한 압출바(130)는 커버 프레임 구조체(120)의 개방된 단부로부터 삽입되는 방식으로 조립되고, 커버 프레임 구조체(120)에 삽입된 이후에는 압력 프레싱 방식으로 고정된다.
예컨대, 도 4와 같이 압출바(130)가 커버 프레임 구조체(120) 내부로 삽입된 후 커버 프레임 구조체(120)의 측부를 프레싱 가압하면 커버 프레임 구조체(120)의 일 부분(P)이 움푹 파여 압출바(130)를 가압하고 이탈되지 않게 고정한다.
다만, 압출바(130)는 압출 방식으로 성형된 알루미늄 압출바(130)인 것이 그 무게를 줄이면서도 성형이 쉽다는 장점이 있다.
도 5a 내지 도 5c에는 이상과 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일의 사용상태가 도시되어 있다.
먼저 5a에 도시된 바와 같이 유리 패널(G)을 배치하고 프레셔 플레이트(PL)를 일측면에 접하게 한 후 볼트(B)를 체결하면 프레셔 플레이트(PL)가 유리 패널(G)을 가압 고정한다.
따라서, 본 발명은 너트 역할을 하는 압출바(130)에 나사산(131)이 연속하여 형성되어 있기 때문에 볼트(B)의 체결을 쉽게 한다.
다만, 프레셔 플레이트(PL)의 외측에는 보통 커버(C)가 씌워지고, 프레셔 플레이트(PL)와 유리기판 사이에는 결로방지나 단열을 위한 가스켓(GK)이 삽입된다. 가스켓(GK) 대신 실리콘 등이 사용되기도 한다.
또한, 너트 구조체(120, 130)가 커버 프레임 구조체(120)와 압출바(130)를 각각 별도로 제작한 후 조립되는 방식으로 제작되므로, 종래기술처럼 전면 패널(15)에 나사 체결부(17)를 일체로 성형하는 것에 비해 제작이 쉽고 강도도 높다.
또한, 도 3 및 도 4와 같이 볼트 인입공(121)을 길이 방향으로 다소 길게 형성하면 각 구성품들 간의 위치에 약간의 오차가 있더라도 쉽게 볼트(B)를 체결하여 스틸 커튼월 공법의 시행을 가능하게 한다.
또한, 본 발명은 압출바(130)가 너트의 역할을 하면서도 커버 프레임 구조체(120)와 함께 메인 프레임 구조체(110, 110a)에 고정된다.
따라서, 압출바(130)와 커버 프레임 구조체(120)로 이루어진 특수한 너트 구조체(120, 130)가 메인 프레임 구조체(110, 110a)를 보강하는 역할도 한다. 즉, 너트의 역할과 보강체의 역할을 동시에 한다.
이에 따라 본 발명은 전체 부피가 작으면서도 구조값(예: 단면계수)은 커지므로 건물 내부의 데드존을 줄여 건물 공간 활용도를 높인다.
한편, 본 발명은 도 5b와 구조용 실리콘(CS), 노턴 테이프(NT), 프레셔 플레이트(PL) 및 가스켓(GK)을 이용하여 스틸 커튼월을 조립하고 거기에 유리 패널(G)을 부착할 수 있다.
또한, 도 5c와 같이 글레이징 실리콘(GS: Glazing Silicon), 구조용 실리콘(CS), 노턴 테이프(NT), 프레셔 플레이트(PL), 알루미늄 압출바(AP) 및 가스켓(GK)을 이용하여 스틸 커튼월을 조립하고 거기에 유리 패널(G)을 부착할 수도 있다.
즉, 본 발명은 그 사용 상태에 특별한 제한이 없다.
이하, 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 대해 설명한다.
도 6에는 비교를 위해 이미 위에서 설명한 본 발명 제1 실시예도 함께 도시하였다.
도 6의 (a)는 본 발명의 제1 실시예를 나타낸 것이고, 도 6의 (b)는 본 발명의 제2 실시예를 나타낸 것이며, 도 6의 (c)는 본 발명의 제3 실시예를 나타낸 것이다.
본 발명의 제1 실시예를 기본형이라 한다면, 나머지 본 발명의 제2 실시예 및 제3 실시예는 하이브리드형이라 할 수 있다.
즉, 도 6의 (b)와 같이 본 발명의 제2 실시예는 메인 프레임 구조체(110, 110a), 커버 프레임 구조체(120) 및 압출바(130) 이외에 보강용 스틸 플레이트(140)가 추가로 구비된다.
보강용 스틸 플레이트(140)는 일 예로 철판을 레이저 절단한 후, 메인 프레임 구조체(110, 110a) 중 커버 프레임 구조체(120)가 고정된 부분의 반대 부분에 용접된다.
보강용 스틸 플레이트(140)와 메인 프레임 구조체(110, 110a) 사이의 용접도 아크 용접 등 다양한 방식이 적용될 수 있지만 레이저 용접(LW) 방식이 바람직하다.
나아가, 도 6의 (c)와 같이 본 발명의 제3 실시예는 제2 실시예에 환봉(150)이 추가로 구비된다.
환봉(150)은 보강용 스틸 플레이트(140)와 길이가 동일하여 보강용 스틸 플레이트(140) 전체에 용접되며, 바람직하게는 보강용 스틸 플레이트(140)의 단부에레이저 용접(LW) 방식으로 용접된다.
이러한 보강용 스틸 플레이트(140) 및 환봉(150) 등을 더 포함하면 본 발명에 따른 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일의 구조값(예: 단면계수)을 월등히 높여 건물의 하중이나 풍압에 더욱 잘 견딜 수 있게 한다.
이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.
따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
110, 110a: 메인 프레임 구조체
120: 커버 프레임 구조체
121: 볼트 인입공
130: 압출바
131: 나사산
140: 보강용 스틸 플레이트
150: 환봉
B: 볼트
LW: 레이저 용접
G: 유리 패널
PL: 프레셔 플레이트, AP: 알루미늄 압출바
C: 커버
GK: 가스켓
GS: 글레이징 실리콘, CS: 구조용 실리콘
NT: 노턴 테이프

Claims (8)

  1. 스틸 커튼월(steel curtain wall)의 수직 프레임 또는 수평 프레임으로 사용되는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일에 있어서,
    하중을 지지하는 스틸(steel) 재질의 메인 프레임 구조체(110, 110a)와;
    상기 메인 프레임 구조체(110, 110a)의 일측면에 용접 고정되고, 내부에는 공간부가 형성되어 있으며, 일측면에는 볼트 인입공(121)이 형성되어 있는 커버 프레임 구조체(120); 및
    상기 커버 프레임 구조체(120)의 내부에 삽입 고정되며, 너트의 역할을 하도록 상기 볼트 인입공(121)에 노출되는 나사산(131)이 형성되어 있는 압출바(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 프레임 구조체(110, 110a)는 일반적인 스틸 파이프 또는 롤 포밍 바(roll forming bar)인 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인 프레임 구조체(110, 110a)와 커버 프레임 구조체(120)는 레이저 용접(laser welding)(LW) 방식으로 용접된 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 커버 프레임 구조체(120)는 스테인레스 파이프인 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압출바(130)는 압출 방식으로 성형된 알루미늄 압출바(130)인 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 커버 프레임 구조체(120) 내부로 삽입된 압출바(130)는 상기 커버 프레임 구조체(120)를 압력 프레싱 방식으로 가압하여 고정되는 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 메인 프레임 구조체(110, 110a) 중 상기 커버 프레임 구조체(120)가 고정된 부분의 반대 부분에는 보강용 스틸 플레이트(140)가 레이저 용접(LW) 방식으로 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 보강용 스틸 플레이트(140)의 단부에는 환봉(150)이 레이저 용접(LW) 방식으로 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 레이저용접 공법을 적용한 스틸 커튼월용 복합 프로파일.
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EP0823514A1 (de) 1996-08-06 1998-02-11 J. Eberspächer GmbH & Co. Dichtungsanordnung für einen Holm, insbesondere aus Aluminium, als Trägerteil einer Fassaden- oder Dachkonstruktion
KR200415840Y1 (ko) 2006-02-15 2006-05-08 우성공영 주식회사 창호 스틸 커튼 월의 스틸 기저부
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KR100848845B1 (ko) 2006-08-04 2008-07-28 (주)무한이엔지 스틸 프레임을 이용한 유리 창호의 커튼 월 구조

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