KR101277358B1 - 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체 및 상기 단열 구조체의 시공 방법 - Google Patents
생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체 및 상기 단열 구조체의 시공 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 석유화학 발포재나 암면등 무기물인 기존단열재와 달리 천연재료인 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품 중 하나 이상을 포함하는 단열칩을 확보된 공간 내에 충전하여 단열층을 이루고 단열칩의 충전 및 배출이 용이하도록 개선하고 단열칩을 순환 자원으로 이용하는 생태 건축물과 그의 단열 구조체와 상기 단열 구조체를 조립식으로 시공하는 시공 방법을 개시하며, 상기 단열 구조체는 외측 및 내측 수직 기둥이 이격되고 상기 외측 및 내측 수직 기둥은 양측에 교차로 설치되는 다수의 수평 리브들로써 이격 상태가 지지되는 기둥 부재를 포함하며 다수의 기둥 부재가 일정 간격 이격되어 배치되는 지지 부재; 상기 지지 부재의 각 기둥부재를 이루는 외측 수직 기둥들에 결합되어서 외측을 이루는 외측 판재들; 상기 지지 부재의 각 기둥 부재를 이루는 내측 수직 기둥들에 결합되어서 내측을 이루는 내측 판재들; 상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들 사이의 이격된 공간과 상기 기둥 부재의 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이의 이격된 공간에 충전되는 단열칩들; 상기 외측 판재들 중 하나 이상에 형성된 배출구와 결합되면서 개폐 가능하게 구성되는 배출판; 및 상기 내측 판재들 중 하나 이상에 형성된 투입구와 결합되면서 개폐 가능하게 구성되는 투입판;을 포함함을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체 및 상기 단열 구조체의 시공 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품 중 하나 이상을 포함하는 단열칩을 확보된 공간 내에 충전하여 단열층을 이루고 이 단열층은 바닥층과 벽체와 지붕과 층간 바닥층에서 끊임없이 일체화되도록 구성되고 단열칩의 충전 및 배출이 용이하도록 개선한 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체와 상기 단열 구조체를 조립식으로 시공하는 시공 방법에 관한 것이다.
건축 구조물의 에너지 소비량은 전체 최종 에너지 소비량의 43％에 달하고 있으며, 건축 구조물의 에너지 소비량 중 85％ 이상이 온수, 냉난방 및 취사를 포함하는 건축물의 관리에 사용된다.
이와 같이 건축 구조물에 사용되는 에너지 소비량은 자동차의 에너지 소비량보다 많은 실정으로 온실 가스 방출에도 큰 비중을 차지한다.
따라서, 건축 구조물의 에너지 절감 단열 기술은 에너지 위기 극복과 자원 보호에 핵심 기술로 이해될 수 있다.
기존 건축 구조물에 적용되는 단열 공법은 판상과 섬유상의 단열재를 설치하는 것이 일반적이다. 그러나, 판상과 섬유상 단열재를 이용한 단열 공법의 경우 판과 판 사이의 이음부와 벽체와 단열재 간의 공간에서 대류 및 기류 발생으로 인한 많은 에너지가 누출되어서 단열 효과가 심각히 저하되는 문제점을 갖는다.
그리고, 기존의 판상과 섬유상의 단열재 등 모든 단열재는 시간이 흐를수록 부피가 줄어들거나 자중에 의하여 주저앉는 현상이 발생하여서 단열 성능이 상실되거나 저하되는 문제점을 갖는다.
또한, 상기와 같이 기 설치된 단열재를 기존의 공법으로는 교환, 보수 또는 재 충전하기가 불가능하고 교환, 보수 또는 재충전하기 위해서는 기존 건축 구조물을 해체해야하는 어려움이 있었다.
또한 기존의 판상과 섬유상의 단열재를 이용한 단열 공법은 단열 공간을 완전히 채우지 못하기 때문에 빈 단열 공간으로 인한 내부 공기의 대류와 기류가 발생되어 내외측벽으로부터의 에너지 손실이 심각하고 또한 소리의 회절 현상과 공명 현상으로 소리가 증폭되는 등 방음에 심각한 문제점을 갖는다.
또한, 기존 공법에서는 바닥 단열이 취약하거나 아예 하지 않는 경우가 있다. 바닥의 경우 외부와 접촉되는 기초로 말미암아 실내 열 손실이 50％에 이를 정도로 단열에 심각한 문제점을 갖는다.
또한, 기존 공법에서의 지붕층의 단열은 외부에서 단열시공이 불가능하고 내부에서의 단열은 테두리 보에서 열교(Heat Bridge)가 발생되어서 심각한 에너지 누출과 결로 현상이 발생하는 문제점이 있다.
또한, 기존의 공법에서 단열재는 벽과 벽 사이에 설치한다. 즉, 기존의 공법에 의하면 고 단열건축물의 벽체는 통상적으로 200mm 두께의 콘크리트 벽체, 300mm 두께의 단열재, 그리고 100mm 두께의 벽돌 벽체를 포함하므로 총 600mm의 두께를 갖도록 구성되므로 벽체의 두께가 너무 두껍고 재료가 과다하게 사용되어서 건축 실내 면적이 축소되고 건축비가 상승하는 등 많은 문제점이 발생한다.
그리고, 기존의 공법은 좌우 횡 방향으로 단열재를 연결하여서 시공할 수 있으나 층간 및 벽체와 바닥층 간의 단열재를 이어서 연결하는 것은 어렵다. 그러므로 단열재가 이어지지 않는 층간 또는 벽체와 바닥층 사이에 많은 열교(Heat Bridge)가 발생되고 이 곳으로부터 대량의 에너지가 누출되어서 단열 효과가 심각히 저하되는 문제점을 갖는다.
한편, 기존에 사용되는 단열재는 가격이 고가이다. 일예로, 1 입방메터당 레미콘의 시공 가격은 약 60,000원 정도 소요되나 단열재인 스티로폼은 최저 120,000원 이상 소요된다.
한편, 에너지 절감을 위하여 생태 건축물(패시브 하우스)가 제시된 바 있으며, 생태 건축물 시공에 있어서 독일의 경우 단열층의 두께는 300mm 이상 두께의 벽, 300mm 이상의 두께의 기초위 바닥층, 300mm 이상의 두께의 지붕 사용을 권장한다. 이는 단열층의 열관류율 0.15w/m2k(이하), 외부 온도 -10℃, 실내 온도 20℃ 기준으로 제시된 것이다. 이러한 건축 구조물에서 1 평방 미터의 건축 면적 당 1.2 입방 미터의 단열재의 사용이 필요하다. 그러므로 생태 건축물은 고가인 단열재의 사용량이 많아지고 단열 구조체 마감 비용이 상승하므로 시공비가 일반 건축물의 2배에 달하므로 보급에 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품 중 하나 이상을 포함하는 단열칩을 이용한 단열층을 단열구조체에 형성하여서 경제적이면서 우수한 단열 성능을 갖는 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체를 제공함을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단열층이 내부에 형성되도록 단열 칩을 충전하는 공간을 제공하는 지지 부재와 판재가 횡력과 압축력을 견디는 견고한 구조를 갖는 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체를 제공함을 다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 바닥층, 벽체와 지붕에 단열칩을 충전하는 공간이 틈을 발생하지 않고 완전히 충전되어서 이어지도록 단열층이 일체화되게 형성됨으로써 단열 성능을 개선한 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체를 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단열칩의 충전과 배출이 용이한 구조를 갖는 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체를 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 피톤치드를 발생하는 입자, 습도를 조절하는 기능을 갖는 입자, 유해 물질을 흡수하는 기능을 갖는 입자가 선택적으로 상기 단열칩으로 이용될 수 있어서 기능성이 제공될 수 있고, 상기 단열칩이 높은 발화온도를 가짐으로써 내화성을 가지며 상기 단열칩이 친환경 비료로 재사용 가능한 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체를 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 상기한 단열 구조체를 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나를 이루도록 조립식으로 설치할 수 있어서 시공성을 개선한 생태 건축 구조물과 그의 단열 구조체 시공 방법을 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 종래의 내력벽(bearing wall)과 벽 사이에 공간을 구축하여 단열재를 취부 부착시키는 공법과 달리 기둥부재와 기둥부재 사이에 단열재를 충진함으로 단열재 두께가 내력벽 전체 두께가 될 수 있어서 충분한 단열층을 확보할 수 있는 생태 건축 구조물을 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 단열재를 판재와 판재 사이 그리고 기둥과 기둥 사이에 단열재를 충진하므로 벽 두께를 줄이면서 단열칩으로 단열층을 형성하여 단열 효과를 개선한 생태 건축 구조물을 제공함을 또다른 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 층간 및 벽체와 바닥층 간의 단열재 연결이 어려운 종래와 달리 단열층의 연결이 황방향 연결, 층간의 종방향 연결, 및 벽체와 바닥층, 벽체와 지붕층 간에 연결이 가능하여서 단열 구조체의 단열층이 끊임없이 연결되어서 단열층을 일체화하여 에너지 누출이 없는 완전단열을 이룸을 또다른 목적으로 한다.
또한, 일체화된 단열층은 음의 회절 현상과 공명 현상을 방지하여 각 방간 방음 효과를 개선함을 또다른 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 생태 건축 구조물의 단열 구조체는, 외측 및 내측 수직 기둥이 이격되고 상기 외측 및 내측 수직 기둥은 양측에 교차로 설치되는 다수의 수평 리브들로써 이격 상태가 지지되는 기둥 부재를 포함하며 다수의 기둥 부재가 일정 간격 이격되어 배치되는 지지 부재; 상기 지지 부재의 각 기둥부재를 이루는 외측 수직 기둥들에 결합되어서 외측을 이루는 외측 판재들; 상기 지지 부재의 각 기둥 부재를 이루는 내측 수직 기둥들에 결합되어서 내측을 이루는 내측 판재들; 상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들 사이의 이격된 공간과 상기 기둥 부재의 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이의 이격된 공간에 충전되는 단열칩들; 상기 외측 판재들 중 하나 이상에 형성된 배출구와 결합되면서 개폐 가능하게 구성되는 배출판; 및 상기 내측 판재들 중 하나 이상에 형성된 투입구와 결합되면서 개폐 가능하게 구성되는 투입판;을 포함함을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 외측 및 내측 수직 기둥은 목재 또는 철재 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
그리고, 다수의 상기 수평 리브들은 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이에 트러스 구조로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들의 이격 간격은 목표 실내 온도(20℃)와 최저 평균 온도 간의 온도차가 25℃ 이하인 경우 250mm로 설정되고, 25℃를 초과하고 30℃ 이하인 경우 300mm로 설정되며 30℃를 초과하고 40℃ 이하인 경우 400mm로 설정되고 40℃를 초과하고 50℃ 이하인 경우 500mm로 설정될 수 있다.
그리고, 상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들 간의 이격된 공간은 상기 기둥 부재를 이루는 상기 외측 수직 기둥과 상기 내측 수직 기둥 사이의 이격 공간을 통하여 연결됨으로써 상기 단열칩이 충전되어 형성되는 단열층이 연속하여 이어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 단열칩들은 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품 중 하나 이상을 포함하고 1mm 이상이면서 3mm 이하의 굵기와 1mm 이상이면서 20mm 이하의 길이를 갖는 입자로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 단열칩들은 피톤치드를 발생하는 입자, 습도를 조절하는 기능을 갖는 입자, 유해 물질을 흡수하는 기능을 갖는 입자 중 하나 이상을 포함하여 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 단열칩들은 460℃ 이상의 발화온도를 갖는 입자로 이루어짐이 바람직하다.
그리고, 상기 단열칩들은 친환경 비료로 재사용 가능한 소재로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 투입판에는 상기 단열칩들이 충전된 상태를 관찰할 수 있는 윈도우가 구성될 수 있으며, 상기 윈도우는 관통공들이 형성된 투명한 판으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 지지부재, 상기 외측 판재들 및 상기 내측 판재들이 조립된 구조체는 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나를 이루도록 구성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 생태 건축 구조물의 단열 구조체 시공 방법은, 목재 또는 철재 중 어느 하나로 이루어지는 외측 및 내측 수직 기둥을 이격하고 상기 외측 및 내측 수직 기둥의 양측에 교차로 다수의 수평 리브들을 설치하여서 상기 내측 및 외측 수직 기둥의 이격 상태를 지지하여서 기둥 부재를 구성하는 단계; 다수의 상기 기둥 부재를 일정 간격으로 이격하여 배치하는 단계; 각 기둥 부재들을 이루는 외측 수직 기둥들에 외측 판재들을 결합하여 외측을 형성하는 단계; 각 기둥 부재들을 이루는 내측 수직 기둥들에 내측 판재들을 결합하여 내측을 형성하는 단계; 상기 기둥 부재와 상기 외측 판재들 및 상기 내측 판재들이 조립된 구조체를 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나를 이루도록 조립식으로 설치하는 단계; 및 상기 내측 판재들 중 하나 이상에 형성된 투입구에 결합되면서 개폐 가능한 투입판을 개방하여서 상기 구조체의 상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들 사이의 이격된 공간과 상기 기둥 부재의 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이의 이격된 공간에 단열칩을 충전하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 다수의 상기 수평 리브들은 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이에 트러스 구조로 설치될 수 있다.
그리고, 상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들은 목표 실내 온도(20℃)와 최저 평균 온도 간의 온도차가 25℃ 이하인 경우 250mm로 이격되고, 25℃를 초과하고 30℃ 이하인 경우 300mm로 이격되며 30℃를 초과하고 40℃ 이하인 경우 400mm로 이격되고 40℃를 초과하고 50℃ 이하인 경우 500mm로 이격되도록 설치될 수 있다.
따라서, 본 발명에 의하면, 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품 중 하나 이상을 포함하는 단열칩을 이용한 단열층이 단열 구조체에 적용됨으로써 경제성이 뛰어나며 재질에 의한 특성과 단열층이 상하 및 종횡 등으로 연속하여서 이음새없이 이어짐에 지붕, 벽체, 바닥층의 단열층이 끊임없이 일체화되어서 열에너지 누출이 최소화되며 따라서 높은 단열 성능을 갖는 효과가 있다.
그리고, 본 발명에 의하면 단열 공간을 이루는 지지 부재와 판재가 완고히 결합되어 휨과 횡력과 압축력을 견디는 견고한 구조를 가짐으로써 내진 성능이 우수한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단열칩의 충전과 배출이 용이하며 배출된 단열칩을 친환경 비료로 이용가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단열칩에 피톤치드의 발생, 습도의 조절, 유해물질의 흡수 및 내화와 같은 기능성이 부가될 수 있어서 기능성을 갖는 단열 구조체를 제공할 수 있는 효과가 있다.
또한, 단열 구조체를 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나를 이루도록 조립식으로 설치할 수 있어서 시공성이 개선되는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 종래의 내력벽(bearing wall)과 벽 사이에 공간을 구축하여 단열재를 취부 부착시키는 공법과 달리 기둥부재와 기둥부재 사이에 단열재를 충진함으로 단열재 두께가 내력벽 전체 두께가 될 수 있어서 충분한 단열층을 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단열재를 판재와 판재 사이 그리고 기둥과 기둥 사이에 단열재를 충진하므로 벽 두께를 줄이면서 단열칩으로 단열층을 형성하여 단열 효과를 개선할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 단열층의 연결이 황방향 연결, 층간의 종방향 연결, 및 벽체와 바닥층 간에 가능하여서 음의 회절 현상과 공명 현상을 방지하여 각 방간 방음 효과를 개선할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 실시예가 적용된 생태 건축물의 평면도.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도.
도 3은 단열 구조체를 이루기 위한 지지 부재의 사시도.
도 4는 지지 부재에 내측 판재, 외측 판재, 배출판, 투입판의 조립 상태를 설명하는 분해도.
도 5는 지지 부재에 내측 판재와 외측 판재가 조립된 상태에서 배출판과 투입판의 조립 상태를 설명하는 분해도.
도 6은 내측 판재, 외측 판재, 배출판 및 투입판이 조립된 상태의 사시도.
도 7은 단열칩의 투입을 설명하기 위한 도면.
도 8은 단열칩의 배출을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 단열구조체가 지붕에 적용된 실시예를 예시하는 분해도.
도 2는 도 1의 A 부분의 확대도.
도 3은 단열 구조체를 이루기 위한 지지 부재의 사시도.
도 4는 지지 부재에 내측 판재, 외측 판재, 배출판, 투입판의 조립 상태를 설명하는 분해도.
도 5는 지지 부재에 내측 판재와 외측 판재가 조립된 상태에서 배출판과 투입판의 조립 상태를 설명하는 분해도.
도 6은 내측 판재, 외측 판재, 배출판 및 투입판이 조립된 상태의 사시도.
도 7은 단열칩의 투입을 설명하기 위한 도면.
도 8은 단열칩의 배출을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 단열구조체가 지붕에 적용된 실시예를 예시하는 분해도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정되어 해석되지 아니하며, 본 발명의 기술적 사항에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예이며, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것이 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있다.
본 발명에 따른 생태 건축 구조물은 도 1과 같이 실시될 수 있으며, 벽체는 본 발명에 따른 단열 구조체로 실시될 수 있다.
즉, 도 1과 같이 본 발명에 따른 실시예는 생태 건축 구조물의 벽(10)에 적용되며, 벽(10)은 도 2와 같이 외측 수직 기둥(20), 내측 수직 기둥(22), 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22) 사이를 연결하는 수평 리브(24), 외측 기둥들(20)에 설치되는 외측 판재(26), 내측 기둥들(22)에 설치되는 내측 판재(28), 및 외측 판재(26)와 내측 판재(28) 사이의 이격 공간과 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22) 사이의 이격 공간에 충전되어서 단열층을 이루는 단열칩(30)을 포함하며, 외측 판재(26)에는 마감재(32)가 설치될 수 있다. 여기에서, 외측 수직 기둥(20), 내측 수직 기둥(22) 및 수평 리브(24)의 조립체는 기둥 부재(34)를 이룬다. 그리고, 서로 이격 배치된 다수의 기둥 부재(34)가 지지 부재를 이룬다.
상기한 도 2 및 도 3을 참조하여, 지지 부재의 구성을 상세히 설명한다.
지지 부재를 이루는 다수의 기둥 부재(34)는 단열층을 이루기 위한 공간을 형성하도록 서로 이격된 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)은 양측에 교차로 설치되는 다수의 수평 리브들(24)로써 이격 상태가 지지되도록 고정된다.
여기에서, 수평 리브들(24)은 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22) 사이를 연결함으로써 횡력과 압축력을 갖는 기둥 부재(34)를 이루는 역할을 하며 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)에 인가되는 횡력과 압축력은 수평 리브들(24)을 통하여 분산될 수 있다.
그리고, 수평리브들(24)은 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)을 사이에 하고 양측에서 엇갈리게 배치되거나 트러스(Truss) 구조를 이루는 등 제작자의 의도에 따라 다양하게 실시될 수 있다. 여기에서 트러스 구조는 강재(鋼材)나 목재를 삼각형 그물 모양으로 짜서 하중을 지탱시키는 구조를 의미한다. 기둥 부재(34)에 트러스 구조의 수평리브들(24)이 채용된 경우 횡력과 압축력에 대한 안정성이 배가될 수 있다.
상기한 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)은 목재 재질의 각목이나 철재 재질의 빔으로 구성될 수 있으며, 이들을 연결하는 수평 리브(24)도 외측 및 내측 수직 기둥(22)의 재질에 따라 목재 재질이나 철재 재질로 구성될 수 있다.
그리고, 이격된 다수의 기둥 부재(34)는 상부와 하부 각각에 둘 이상 설치되는 수평 연결보(36)에 의하여 고정됨으로써 지지 부재를 이룰 수 있다.
수평 연결보(36)의 재질도 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)의 재질에 따라 목재 재질이나 철재 재질로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같이 수평 연결보(36) 사이에는 공간이 형성되며 이 공간은 상하층간 단열재를 연결하여 구성할 필요성이 있는 경우 단열재의 연결 구성에 이용될 수 있다.
한편, 상술한 도 3과 같이 구성되는 지지 부재에는 도 4 내지 도 6과 같이 외측 판재들(26), 내측 판재들(28), 배출판(40) 및 투입판(44)이 결합된다.
즉, 외측 수직 기둥들(20)에는 외측을 이루도록 외측 판재들(26)이 결합되며, 내측 수직 기둥들(20)에는 내측을 이루도록 내측 판재들(28)이 결합된다.
외측 판재(26)는 둘 이상의 외측 수직 기둥들(20)에 걸치도록 다양한 폭을 갖도록 설계될 수 있으며, 내측 판재(26)도 둘 이상의 내측 수직 기둥들(22)에 걸치도록 다양한 폭을 갖도록 설계될 수 있다.
외측 판재(26)와 내측 판재(28)는 합판으로 구성될 수 있으며, 특히 내측 판재(28)의 경우 내수 합판이 구성될 수 있고 방습지가 접착될 수 있다. 그리고, 외측 판재(26)에는 마감재(32)가 결합될 수 있으며, 방화 석고보드나 낙엽송 루바 등이 마감재(32)로 이용될 수 있다.
그리고, 외측 판재(26)의 하부에는 배출구(38)가 형성될 수 있으며, 배출구(38)에는 개폐 가능한 배출판(40)이 구성된다.
그리고, 내측 판재(28)의 상부에는 투입구(42)가 형성될 수 있으며, 투입구(42)에는 개폐 가능한 투입판(44)이 구성된다.
여기에서, 배출구(38)와 투입구(42)는 다수의 외측 판재(26) 전체 또는 일부에 형성될 수 있으며, 배출판(40)과 투입판(44)은 합판으로 구성될 수 있고, 배출판(40)과 투입판(44)은 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)에 나사 결합되는 등의 방법으로 반복적인 개폐가 가능하게 구성될 수 있다.
그리고, 투입판(44)에는 단열칩(30)들의 충전 상태를 관찰할 수 있는 윈도우(46)가 구성될 수 있으며, 윈도우(46)는 관통공들이 형성된 투명한 판으로 구성될 수 있다. 이때 윈도우(46)는 100mm 정도의 직경을 가질 수 있다. 윈도우(46)는 투입판(44)의 전체 또는 일부에 형성될 수 있으며 내부 단열칩(30)의 침하 상태를 육안으로 식별하는 기능과 습기를 배출하거나 제공하는 통로를 제공하는 역할을 할 수 있다. 특히, 단열칩(30)이 피톤치드 기능을 갖는 입자를 포함하는 경우 피톤치드가 윈도우(46)에 형성되는 관통공들을 통하여 방사될 수 있다.
상술한 바와 같이 지지 부재의 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)에 각각 설치되는 외측 판재(26), 내측 판재(28), 배출판(40) 및 투입판(44)은 도 4와 같이 배치되어 조립될 수 있으며, 도 5와 같이 외측 판재(26) 및 내측 판재(28)가 조립된 후 도 6과 같이 배출판(40) 및 투입판(44)이 조립될 수 있다.
외측 판재(26)와 내측 판재(26)는 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)을 포함하는 기둥 부재(34)에 의하여 일정 거리 이격되며 기둥 부재(34)의 내부에도 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22)이 일정 거리 이격된다.
상기한 이격 공간에는 단열칩(30)이 충전되며, 도 7과 같이 투입판(44)이 분리되어서 투입구(42)가 개방된 상태에서 단열칩(30)이 충전될 수 있다.
또한, 충전된 단열칩(30)은 장시간 사용됨에 따라서 침하되고 단열 기능이 열화될 수 있으며 일정 기간 사용 후 배출될 필요성이 있다. 이 경우 도 8과 같이 배출판(40)이 분리되어서 배출구(38)가 개방된 상태에서 단열칩(30)이 배출될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 단열 구조체는 단열칩(30)을 교환, 보수 및 재충전할 수 있으며 이러한 작업은 기계 장비나 손으로 쉽게 할 수 있어서 유지 보수가 용이한 이점을 제공할 수 있다.
한편, 충전되는 단열칩(30)에 의하여 형성되는 단열층의 두께는 실내 온도와 외부 온도 차이와 입자상 단열재의 열관류율에 따라 결정될 수 있으며, 그에 따라서 본 발명에 따라 실시되는 단열 구조체의 두께는 가변될 수 있다.
보다 구체적으로, 단열층을 형성하기 위한 외측 판재들(26)과 내측 판재들(28)의 이격 간격은 목표 실내 온도(20℃)와 최저 평균 온도 간의 온도차가 25℃ 이하인 경우 250mm로 설정되고, 25℃를 초과하고 30℃ 이하인 경우 300mm로 설정되며 30℃를 초과하고 40℃ 이하인 경우 400mm로 설정되고 40℃를 초과하고 50℃ 이하인 경우 500mm로 설정될 수 있다. 그리고, 목표 실내 온도와 최저 평균 온도 간의 온도차가 50℃를 초과하는 경우도 단열성을 감안하여 외측 판재들(26)과 내측 판재들(28)의 이격 간격이 500mm 이상으로 설정될 수 있다.
상기와 같이 본 발명에 따른 실시예는 외측 판재들(26)과 내측 판재들(28) 간의 이격된 공간이 기둥 부재를 이루는 외측 수직 기둥(20)과 내측 수직 기둥(22) 사이의 이격 공간을 통하여 연결됨으로써 단열칩(30)이 충전되어 형성되는 단열층이 연속하여 이어지는 구성을 갖는다. 따라서 종래와 같이 단열재 사이의 이음새를 통하여 단열 성능이 저하되는 문제점의 발생이 방지될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 실시예는 단열칩(30)으로 침엽수, 볏짚, 밀짚, 종이 및 이들의 가공품 중 하나 이상이 포함될 수 있으며, 각 단열칩(30)은 1mm 이상이면서 3mm 이하의 굵기와 1mm 이상이면서 20mm 이하의 길이를 갖는 입자로 이루어질 수 있다.
상기한 단열칩(30)은 침엽수와 같이 피톤치드를 발생하거나 유해 물질을 흡수하는 기능을 갖는 입자나 목재나 볏짚이나 밀짚 및 종이와 같이 습도를 조절하는 기능을 갖는 입자들을 포함할 수 있다.
일반적으로 사용되는 단열재는 석유화학제품이나 무기물 재료이며 제조시에 막대한 에너지를 소비하면서 이산화탄소를 많이 배출시키고 폐기시 특정 폐기물로서 심각한 환경 오염을 발생하는 요인으로 작용한다.
그러나, 본 발명에 따른 단열칩(30)은 친환경 소재인 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품으로 이루어지기 때문에 이산화탄소 발생이 없고 이산화탄소를 흡수하여 저장하는 효과를 갖는다.
그리고, 본 발명에 따른 단열칩(30)은 피톤치드를 발생하여 방출하거나 습도를 조절하거나 또는 유해물질을 흡수하는 기능을 가질 수 있어서 아토피, 천식 등을 예방하는데 효과를 가질 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단열칩(30)은 재질의 특성상 일반적으로 이용되는 발포성 단열재의 발화 온도인 180℃보다 2.5배 이상인 460℃의 발화 온도를 가짐에 따라서 화재 방지 효과를 가질 수 있고 화재시 유독 가스를 발생하지 않아서 인명 피해를 줄일 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단열칩(30)은 친환경적이며 재사용이 가능한 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품으로 이루어지므로 사용된 것은 친환경 비료로 재사용 가능하여서 폐기에 따른 환경 오염과 같은 문제점을 발생하지 않는 이점을 기대할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 단열칩(30)은 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품으로 이루어지므로 저가로 제공될 수 있어서 단열 구조체를 시공하는 비용을 절감할 수 있는 경제적 이익도 제공할 수 있다.
상술한 도 1 내지 도 8은 벽체로 시공되는 단열구조체를 설명하였으며, 도 9와 같이 지붕으로 구성되거나 또는 바닥체로 구성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 외측 기둥(50)과 내측 기둥(52)이 트러스 구조를 갖는 리브(54)에 의하여 결합되어서 기둥 부재(56)를 이루며, 다수의 기둥 부재(56)들이 이격되어 배치되는 지지 부재의 상측에 외측 판재(58)와 투입판(60)이 결합되고 하측에 내측 판재(62)와 배출판(64)이 결합되는 구성을 가질 수 있다. 상기한 외측 판재(58)와 내측 판재(62) 그리고 기둥 부재(56) 사이의 이격된 공간에 단열재가 충전된다. 이때, 제작자의 의도에 따라서 배출판(64)이 외측 판재(58)에 구성되고, 투입판(60)이 내측 판재(62)에 구성될 수 있으며, 투입판(60)에는 윈도우(66)가 형성될 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 실시예는 기둥 부재와 외측 판재들 및 내측 판재들이 조립된 구조체를 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나를 이루도록 조립식으로 설치하여 시공될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 시공 방법은 목재 또는 철재 중 어느 하나로 이루어지는 외측 및 내측 수직 기둥(20, 22)을 이격하고 외측 및 내측 수직 기둥(20, 22)의 양측에 교차로 다수의 수평 리브들(24)을 설치하여서 외측 및 내측 수직 기둥(20, 22)의 이격 상태를 지지하여서 기둥 부재(34)를 구성하는 단계, 다수의 기둥 부재(34)를 일정 간격으로 이격하여 배치하는 단계, 각 기둥 부재들(34)을 이루는 외측 수직 기둥들(20)에 외측 판재(26)들을 결합하여 외측을 형성하는 단계, 각 기둥 부재들(34)을 이루는 내측 수직 기둥들(22)에 내측 판재(28)들을 결합하여 내측을 형성하는 단계, 기둥 부재(34)와 외측 판재들(26) 및 내측 판재들(28)이 조립된 구조체를 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나를 이루도록 조립식으로 설치하는 단계, 및 내측 판재(28)들 중 하나 이상에 형성된 투입구(42)에 결합되면서 개폐 가능한 투입판(44)을 개방하여서 상기 구조체의 외측 판재들(26)과 내측 판재들(28) 사이의 이격된 공간과 기둥 부재(34)의 외측 및 내측 수직 기둥(20, 22) 사이의 이격된 공간에 단열칩(30)을 충전하는 단계;를 포함하여 이루어질 수 있다.
상기한 바와 같이 조립식으로 본 발명에 따른 단열 구조체가 시공될 수 있으므로 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나에 대하여 단열 구조체를 시공하는 시공성이 개선될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 : 벽 20 : 외측 수직 기둥
22 : 내측 수직 기둥 24 : 수평 리브
26 : 외측 판재 28 : 내측 판재
30 : 단열칩 32 : 마감재
34 : 기둥 부재 36 : 수평 연결보
38 : 배출구 40 : 배출판
42 : 투입구 44 : 투입판
46 : 윈도우
22 : 내측 수직 기둥 24 : 수평 리브
26 : 외측 판재 28 : 내측 판재
30 : 단열칩 32 : 마감재
34 : 기둥 부재 36 : 수평 연결보
38 : 배출구 40 : 배출판
42 : 투입구 44 : 투입판
46 : 윈도우
Claims (15)
- 외측 및 내측 수직 기둥이 이격되고 상기 외측 및 내측 수직 기둥은 양측에 교차로 설치되는 다수의 수평 리브들로써 이격 상태가 지지되는 기둥 부재를 포함하며 다수의 기둥 부재가 일정 간격 이격되어 배치되는 지지 부재;
상기 지지 부재의 각 기둥부재를 이루는 외측 수직 기둥들에 결합되어서 외측을 이루는 외측 판재들;
상기 지지 부재의 각 기둥 부재를 이루는 내측 수직 기둥들에 결합되어서 내측을 이루는 내측 판재들;
상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들 사이의 이격된 공간과 상기 기둥 부재의 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이의 이격된 공간에 충전되는 단열칩들;
상기 외측 판재들 중 하나 이상에 형성된 배출구와 결합되면서 개폐 가능하게 구성되는 배출판; 및
상기 내측 판재들 중 하나 이상에 형성된 투입구와 결합되면서 개폐 가능하게 구성되는 투입판;을 포함함을 특징으로 하는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 외측 및 내측 수직 기둥은 목재 또는 철재 중 어느 하나로 구성되는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
다수의 상기 수평 리브들은 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이에 트러스 구조로 구성되는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들의 이격 간격은 목표 실내 온도와 최저 평균 온도 간의 온도차가 25℃ 이하인 경우 250mm로 설정되고, 25℃를 초과하고 30℃ 이하인 경우 300mm로 설정되며 30℃를 초과하고 40℃ 이하인 경우 400mm로 설정되고 40℃를 초과하고 50℃ 이하인 경우 500mm로 설정되는 생태 건축물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들 간의 이격된 공간은 상기 기둥 부재를 이루는 상기 외측 수직 기둥과 상기 내측 수직 기둥 사이의 이격 공간을 통하여 연결됨으로써 상기 단열칩이 충전되어 형성되는 단열층이 연속하여 이어지는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 단열칩들은 침엽수, 볏짚, 밀집, 종이 및 이들의 가공품 중 하나 이상을 포함하고 1mm 이상이면서 3mm 이하의 굵기와 1mm 이상이면서 20mm 이하의 길이를 갖는 입자로 이루어지는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 단열칩들은 피톤치드를 발생하는 입자, 습도를 조절하는 기능을 갖는 입자, 유해 물질을 흡수하는 기능을 갖는 입자 중 하나 이상을 포함하여 이루어지는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 단열칩들은 460℃ 이상의 발화온도를 갖는 입자로 이루어지는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 단열칩들은 친환경 비료로 재사용 가능한 소재로 이루어지는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제1 항에 있어서,
상기 투입판에는 상기 단열칩들이 충전된 상태를 관찰할 수 있는 윈도우가 구성되는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 제10 항에 있어서,
상기 윈도우는 관통공들이 형성된 투명한 판으로 구성되는 생태 건축 구조물의 단열 구조체.
- 벽체, 바닥체 및 지붕 중 적어도 하나 이상이 제1 항의 단열 구조체를 포함하는 생태 건축 구조물.
- 목재 또는 철재 중 어느 하나로 이루어지는 외측 및 내측 수직 기둥을 이격하고 상기 외측 및 내측 수직 기둥의 양측에 교차로 다수의 수평 리브들을 설치하여서 상기 외측 및 내측 수직 기둥의 이격 상태를 지지하여서 기둥 부재를 구성하는 단계;
다수의 상기 기둥 부재를 일정 간격으로 이격하여 배치하는 단계;
각 기둥 부재들을 이루는 외측 수직 기둥들에 외측 판재들을 결합하여 외측을 형성하는 단계;
각 기둥 부재들을 이루는 내측 수직 기둥들에 내측 판재들을 결합하여 내측을 형성하는 단계;
상기 기둥 부재와 상기 외측 판재들 및 상기 내측 판재들이 조립된 구조체를 벽체, 바닥체 및 지붕 중 어느 하나를 이루도록 조립식으로 설치하는 단계; 및
상기 내측 판재들 중 하나 이상에 형성된 투입구에 결합되면서 개폐 가능한 투입판을 개방하여서 상기 구조체의 상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들 사이의 이격된 공간과 상기 기둥 부재의 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이의 이격된 공간에 단열칩을 충전하는 단계;를 포함하는 생태 건축 구조물의 단열 구조체 시공 방법.
- 제13 항에 있어서,
다수의 상기 수평 리브들은 상기 외측 및 내측 수직 기둥 사이에 트러스 구조로 설치되는 생태 건축 구조물의 단열 구조체 시공 방법.
- 제13 항에 있어서,
상기 외측 판재들과 상기 내측 판재들은 목표 실내 온도와 최저 평균 온도 간의 온도차가 25℃ 이하인 경우 250mm로 이격되고, 25℃를 초과하고 30℃ 이하인 경우 300mm로 이격되며 30℃를 초과하고 40℃ 이하인 경우 400mm로 이격고 40℃를 초과하고 50℃ 이하인 경우 500mm로 이격되도록 설치되는 생태 건축 구조물의 단열 구조체 시공 방법.
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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