KR101551256B1 - 건식마감이 용이한 단열블록 시스템 및 이를 이용한 철근콘크리트 벽체 시공방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 철근콘크리트 구조물의 벽체 시공 시 기존의 거푸집을 사용하지 않고, 외단열 마감 일체형 타설이 가능하도록, 외부의 단열패널과 내부의 합판패널을 고정하고 연결해주는 건식마감이 용이한 단열패널 연결유닛, 그리고 이를 이용한 철근콘크리트 벽체 시공방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 열교현상을 최소화시켜 저탄소 녹색기술의 구현인 고효율 외피시스템이 가능한 외단열 기술을 적용하여 철근콘크리트 구조물의 시공과 타설 공정을 간편화하고 별도의 하지작업 없이 다양한 습식, 건식마감이 가능하며, 그에 따른 시공인력 축소와 공사기간의 단축으로 인한 건축비용절감과 에너지성능이 높은 건축물의 구현이 가능한 것을 특징으로 한다.

Description

건식마감이 용이한 단열블록 시스템 및 이를 이용한 철근콘크리트 벽체 시공방법{A Insulation Block System which can be Easily Dry-Finished and Construction Method for Reinforced Concrete wall thereby}

본 발명은 철근콘크리트 벽체의 시공에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기존의 거푸집 시공을 대체하는 방법으로, 외단열 일체형 시공이 통합되어 열교 차단효과와 더불어 완성도 높은 품질의 벽체시공이 가능하고, 습식마감 외에도 건식마감이 용이한 단열패널 연결유닛과 이를 이용한 시공 방법에 관한 것이다.

일반적인 철근콘크리트 주택의 경우, 벽체 시공은 유로폼 또는 합판 등으로 이루어진 거푸집을 이용하여 시공대상 벽체의 두께에 해당하는 간격을 두고 내벽쪽 거푸집을 설치하고 그 내부에 철근을 배근한 다음 외벽쪽 거푸집을 체결한 상태에서 콘크리트 슬러리를 채워 넣어 양생이 이루어지도록 한 후 거푸집을 제거하는 과정으로 시공이 이루어진다.

최근에는 유가상승으로 인한 난방에너지 비용인상과 관련하여 소비자의 관심이 높아지고 정부의 건축물 에너지설계기준 변경에 따른 단열규제가 강화되면서 철근콘크리트 건축물의 경우 벽체구조물 시공 후 내외단열을 별도로 시공하는 추세이다.
철근콘크리트 구조물은 높은 내구성으로 구조적인 안정성의 장점이 있으나, 단열보다는 축열성능이 강해 여름엔 덥고 겨울엔 추운 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 외단열 공법으로 단열성능을 높여 철근콘크리트 구조물의 장점을 극대화시키려는 노력이 건축 현장에서 이루어지고 있다. 하지만 전문기능공들의 노령화와 인력부족, 시공자마다 표준시방서에 의한 시공보다는 경험에 의한 시공으로 부실시공의 가능성을 내포하고 있는 것이 현실이다.

또한 상기와 같이 콘크리트 벽체를 시공한 후, 별도로 외단열을 시공하는 방식은 그 공정이 번거롭고 추가분의 시공기간이 소요되는 등의 단점이 있고, 대부분 명확한 기준 없이 시공자의 경험에 의존하다 보니 접착제의 함량미달로 인해 부착강도가 떨어지고, 규정된 화스너를 부착하지 아니하여 준공 후 단열재 이탈로 인한 사고가 발생되기도 한다.

보다 발전된 시공방법으로 벽체 형틀 작업 시, 외부측 거푸집 내면에 단열재를 부착하여 외단열 일체형으로 시공되도록 한 기술이 개발되어 시공되고 있다.

하지만 외단열 일체형 콘크리트 벽체의 시공과정은, 공장생산에 의한 일반적인 단면의 스티로폼을 단지 거푸집에 부착하는 방법으로 시공되므로, 콘크리트 타설시 단열재와 단열재 사이로 시멘트풀이 스며들어 추후 지속적인 선형열교가 발생되며, 또한 거푸집과 거푸집 사이를 금속재 횡간부재인 플랫타이로 연결하여 거푸집의 고정 및 간격이 유지되도록 한 후 콘크리트를 채워 넣어 양생시키는 방법으로 시공되다 보니 금속재질의 연결핀인 플랫타이는 거푸집 탈형 후에도 단열재 속에 계속 남아있어 향후 지속적인 점형열교의 원인이 되기도 한다.
즉, 단열재마다 정해진 열관류율 값에 의한 성능은 보장이 되나, 그 시공방법에 의한 단열값의 결과치는 큰 차이를 보이고 있다. 특히 단열재와 단열재를 잇는 부위의 열교는 고려대상이 되지도 않을뿐더러 연결자재의 생산 또한 이루어지지 않고 있다. 단열재가 가진 그 자체의 단열성능을 내기 위해서는 단열재와 단열재 이음부분의 열교를 최소화하고, 단열재와 벽체를 연결하는 부속은 열전도가 적은 소재로 시공이 되어야만 한다.
최근에는 단열과 기밀성능이 높은 패시브하우스가 일반인들에게 알려지면서 단열성능이 높은 주택을 희망하는 건축주가 늘고 있는 추세이지만, 단열성능이 높은 주택을 시공하기 위해서는 필연적으로 단열재의 두께가 늘어나야 하는 만큼 마감재시공 또한 어려운 것이 현실이며, 관련자재 또한 수입에 의존하는 상황이다 보니 비용이 부담되는 것이 현실이고, 이와 더불어 단열재 탈락의 위험성을 인지하면서도 관행적으로 건식공법(마감)보다는 습식공법(마감)으로 시공되는 것이 현실이다.

이하 단열 패널 연결 유닛과 관련한 종래 기술에 대한 문제점을 살펴본다.

도 1에 도시된 등록특허 제0375319호의 경우, 내외측 단열판재를 블록형태로 일체화한 기술로 시공이 편리하고, 콘크리트 타설시 측압에 의한 변형을 최소화시킬 수 있는 장점이 있는 것으로 보인다. 하지만, 일체형 블록형태를 구성하기 위한 요건으로 내외벽 연결블록(3, 4)의 연결부위가 차지하는 부피만큼 콘크리트가 채워지지 않아 구조적으로 취약함은 물론 피복면이 감소하여 철근이 부식될 우려가 있고, 상하블록을 체결하기 위해 고정용 쐐기(5, 6)를 고정함에 있어서 사용한 못(미도시)을 통해 점형열교로 인한 단열손실이 우려된다. 또한 블록이 이미 일정 수준의 부피를 차지하고 있는 일체 형태이기 때문에 큰 부피로 인해 유통 시 물류비가 높아진다는 문제점이 있다.

도 2에 도시된 등록특허 제1027973호의 경우, 상하측 패널은 열십자(+) 형태로 성형된 결합공(미도시)끼리 연결되며, 실내측 패널(11)과 실외측 패널(12)을 연결하는 시공용 브릿지(28)는 강도가 높은 금속와이어를 절곡하여 연결되는 구조로 되어 있다. 단열패널의 종류는 스티로폼(네오폴)으로 충분한 단열성능을 기대할 수 있을 것으로 보인다. 그러나 연결부위에 사용된 금속와이어는 스티로폼과 닿는 면적이 작아, 콘크리트 타설 시 콘크리트의 압력에 의해 스티로폼이 찢어지거나 금속 와이어가 이탈할 우려가 있다. 또한 단열패널 중심부 외측에 위치한 시공용 브릿지(28)의 경우 외기에 의한 열교로 장기적인 단열손실의 문제점이 있다.

도 3의 등록특허 제1079646호의 경우, 단열성능을 갖는 외측 복합패널(100)과 내측 복합패널(200)을 결합보조키(300)와 결속고리(400)를 통해 연결하여, 콘크리트 타설시 내측 및 외측 복합패널(100, 200)이 그 간격을 유지하며 측압(콘크리트 타설시 거푸집의 수직부재가 받는 유동성을 가진 콘크리트의 수평방향 압력)을 견디는 구조로 되어 있다. 하지만 콘크리트의 측압을 견디기에 금속성 결합돌기(310)의 크기가 복합패널의 크기와 대비하였을 때 매우 빈약하여, 이탈의 가능성이 많은 문제점이 있다. 그리고, 상하부재에 별도의 요철홈을 두지 않아 부재간 열교는 피할 수 없다는 문제점이 있다. 이에 대한 대안으로 줄눈(700) 코킹의 과정을 두었지만, 이는 복합패널의 결속과 단열의 목적보다 시멘트풀의 누수로 인한 오염방지와 이음매간 크랙방지의 목적으로 시공되다 보니, 추후 줄눈의 경시변화에 의해 줄눈이 이탈하고 누수가 발생하여 단열재의 기능이 약화된다는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0375319호(2003.02.25. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1027973호(2011.04.01. 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1079646호(2011.10.28. 등록)

본 발명은 상기의 문제점들을 감안하여 안출된 것으로서, 건식마감이 용이하고, 외단열 고효율 일체형 철근콘크리트 구조물을 완성하기 위한 단열패널용 연결유닛을 이용하여 시공하는 방법으로서, 건축공정의 축소로 인한 비용절감과 동시에, 전문기술자가 아닌 일반인들도 국토교통부 건축물 표준시방서에 따른 벽체시공을 쉽게 시공 할 수 있도록 규격화, 매뉴얼화 하여 건축물의 완성도를 높이고, 저탄소 녹색기술을 구현한 고효율 외피시스템이 가능한 외단열 기술을 적용함으로써, 에너지성능이 높은 콘크리트 구조물 시공할 수 있고, 이와 더불어 일반적인 습식마감 이외에도 다양한 건식마감을 별도의 상 작업과 단열재 훼손 없이 시공할 수 있도록 하는 데에 그 목적이 있다.

본 발명은 본 출원인이 2013년 7월 14일 선출원한 특허출원 제10-2013-0082539호의 "내외단열 일체형 단열패널용 연결유닛 및 이를 이용한 철근콘크리트 벽체 시스템"의 기술 내용에 기반을 두어 연결유닛의 수정과 보완, 그리고 내측 단열패널의 변경 등을 통해, 보다 국내 건축 현실에 맞춘 기술로서 경제성과 실용성이 개선된 국내우선권주장 출원이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 외부단열재(EPS, 네오폴, XPS 등)와 내부합판(또는 마감재)을 연결유닛에 연결시켜 블록형태로 제작하여 기초 바탕면부터 벽돌 조적하는 방법으로 쌓아나감에 있어서, 국토교통부의 건축표준시방서에 명기된 철근규격과 간격에 맞게 성형된 연결유닛에 철근을 배근하여 삽입 고정시키며 시공한다.

이를 위해 본 발명은 단열패널(10)과 합판패널(20)을 연결하는 커넥터(100, 200), 커넥터를 이격된 상태로 연결하는 브릿지(300), 기초 바탕면에서 수직부재인 패널을 고정하고 연결하는 베이스 커넥터(500, 510), 패널의 코너부위와 T자형 벽체를 연결하는 코너 커넥터(600, 610), 문과 창호를 형성하는 윈도우 커넥터(700, 710), 내외측면에 격자홈(10mm*10mm)이 전체적으로 성형된 단열패널(10, 10-WP), 내부공간의 실면적 손실을 줄여주고 내부 화재 시 발생되는 유독가스를 최소화할 수 있는 목재 합판패널(20)을 구비한다.

구체적으로, 본 발명은 서로 대향하는 제1면과 제2면을 가지는 콘크리트 벽체를 시공하기 위한 단열블록 시스템으로서, 상기 제1면에 대응하여 조적되고, 상면과 하면에 각각 수직방향으로 하나 이상의 연결홈이 일정 간격으로 이격 형성된 단열패널(10,10-WP); 상기 단열패널의 두께와 대응하는 간격을 두고 이격 배치되는 평판 형상의 외측판(101)과 내측판(102)을 구비하고, 상기 외측판과 내측판을 연결하되 상기 단열패널의 연결홈에 삽입되는 수직 평판 형상의 연결바(103)를 구비하며, 적어도 상기 외측판과 내측판의 내면으로부터 내향 돌출되되 상기 외측판, 내측판 및 연결바와 수직을 이루고 상부로부터 하방으로 삽입되는 단열패널과 하부로부터 상방으로 삽입되는 단열패널의 삽입 깊이를 규제하는 스토퍼(101a)를 구비하고, 상기 내측판(102)의 외면에 형성된 바인더(104)를 구비하는 커넥터(100); 상기 제2면과 대응하여 조적되는 패널(20); 상기 패널(20)에 고정되고 내측에 바인더(204)가 형성된 커넥터(200); 및 상기 커넥터(100)와 커넥터(200)의 바인더를 서로 연결하는 브릿지(300);를 포함하는 것을 특징으로 하는 단열블록 시스템을 제공한다.

상기 커넥터(200)는, 패널(20)의 두께와 대응하는 간격을 두고 이격 배치되는 평판 형상의 외측판(201)과 내측판(202)을 구비하고, 상기 외측판과 내측판을 연결하되 상기 단열패널의 연결홈에 삽입되는 수직 평판 형상의 연결바를 구비하며, 상기 바인더(204)는 상기 내측판(202)의 외면에 형성되고, 상기 외측판(201)에는 커넥터(200)에 삽입된 패널을 지지하고 결속하는 나사못(P1)이 관통할 수 있는 피스연결구(201b)가 형성될 수 있다.

상기 바인더(104,204)는 바인더 결착홈이 형성된 박스 형태이며, 상기 브릿지(300)의 양단에는 상기 바인더 결착홈과 대응하는 형상의 결착부인 인서트 리브(301a)가 형성될 수 있다.

상기 브릿지(300)에는 철근리브의 결속을 위한 결착홈(302a,302b)이 형성된 철근연결부(302)가 형성될 수 있다.

상기 단열패널(10,10-WP)의 상측면과 우측면은 길이방향을 따라 중앙부에 각진 돌출면이 형성되고, 상기 단열패널(10,10-WP)의 하측면과 좌측면은 길이방향을 따라 중앙부에 상기 각진 돌출면이 삽입되는 암형 삽입홈이 형성될 수 있다.

상기 단열블록시스템은 베이스 커넥터(500,510)와 코너 커넥터(600,610)와 윈도우 커넥터(700)를 더 포함하되, 상기 베이스 커넥터(500,501)는 기초 콘크리트 면에 상기 단열패널(10)과 상기 패널(20)을 각각 수직 고정하고, 상기 두 베이스 커넥터에서 서로 마주하는 면에는 상기 브릿지(300)와 체결 가능한 바인더(501,511)이 형성되며, 상기 코너 커넥터는 “ㄷ”자를 직각으로 맞댄 구조로서 상기 단열패널(10)이 마주하는 코너 또는 상기 패널(20)이 마주하는 코너에 설치되며, 상기 윈도우 커넥터는 “ㄷ”자를 직각으로 맞댄 구조로서 일측에는 구조목재(W1)가 끼워지고 타측에는 단열패널(10) 또는 패널(20)이 끼워질 수 있다.

또한 본 발명은 상기 단열블록 시스템을 이용한 콘크리트 벽체 시공방법으로서, 기초 바탕면 이물질 제거 및 청소 단계; 상기 청소 후 커넥터(100,200)와 브릿지(300)를 사용하여 단열패널(10)과 패널(20)을 어긋쌓기 적층하고 철근을 배근하는 단계; 적층 및 배근 후 콘크리트를 타설하고 및 양생하는 단계; 및 콘크리트 양생 후 마감재를 시공하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 벽체 시공방법을 제공한다.

상기 마감재는 커넥터(100)의 외측판(101) 상에 고정될 수 있다.

외단열 철근콘크리트 벽체를 구성하기 위해 종래에는 거푸집 설치(외측면) - 철근 배근 - 거푸집 설치(내측면) - 콘크리트 타설 - 양생 - 거푸집 해체 - 단열재 부착 - 마감재 시공의 공정 순으로 시공이 되었으나, 본 발명에 의하면 단열패널 적층 - 철근 배근 - 콘크리트 타설 - 양생 - 마감재 시공의 간소한 공정으로 시공인력을 줄이고 건축기간을 단축할 수 있어 경제적이고, 더불어 국토교통부 건축물 표준시방서에 맞게 규격화된 연결유닛을 사용함으로써, 시공자의 경험에 의한 종래의 건축 방식보다 본 발명의 철근콘크리트 벽체시공방법에 의한 실시예에 의할 때 완성도 높은 건축물을 시공할 수 있는 장점이 있다.

또한, 콘크리트 벽체 시공시 단열재에 명시된 단열값(열관류율)을 만족시키기 위해 단열패널간 이음매 부분의 처리는 끼움 방식으로 연결되어 선형 열교를 사전에 차단하고, 벽체를 형성함에 있어서, 건식마감이 용이한 연결유닛을 사용하되 외기에 면하는 벽체는 단열패널을 사용하여 시공하고 외기에 직접 면하지 않는 실내측 벽체는 합판패널을 사용함으로써 실내면적의 손실을 줄이고 화재시 유독가스로 인한 피해를 최소화 할 수 있으며, 단편적인 습식마감 이외에도 다양한 건식마감이 가능한 외단열 기술을 적용하여 에너지성능이 높은 건축물을 완성할 수 있어 그 효과가 크다고 할 수 있다.

도 1 내지 도 3은 종래 기술에 의한 보온단열 블록/부재와 횡간 부재를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단열패널과 합판패널을 서로 이격 연결하는 연결유닛의 사시도,
도 5는 도 4의 연결유닛의 결속 구조와 연결부속의 세부상세를 그린 사시도,
도 6은 도 4의 연결유닛과 연결부속의 측면도 및 세부 사시도,
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 단열패널의 형상과 10mm 및 100mm 단위 표식 모양, 치수를 나타낸 육면도,
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 단열패널에 커넥터가 삽입된 상태를 나타낸 사시도,
도 9은 연결유닛을 이용하여 단열패널과 합판패널 및 합판패널과 합판패널의 결속상태를 나타낸 사시도,
도 10는 연결유닛의 종류와 브릿지 소켓의 사용예를 그린 사시도,
도 11은 외부벽체용 연결유닛을 통해 단열패널과 합판패널을 고정한 상태를 나타낸 측면도이며, 철근 배근과 합판패널 결속방법을 그린 단면도,
도 12는 연결유닛을 이용하여 철근 콘크리트 벽체가 시공되는 과정을 도시한 순서도,
도 13, 14는 기초 콘크리트면에 베이스 커넥터와 단열패널, 합판패널을 결속시키는 방법을 명시한 단면도와 사시도,
도 15는 연결유닛과 결합된 단열패널과 합판패널의 적층과정을 명시한 사시도 및 벽체의 코너부분과 T자 벽체를 구성하기 위한 코너 커넥터에 관한 부분상세도,
도 16은 윈도우 커넥터의 구조를 그린 부분상세도와 윈도우 커넥터와 구조목재 결합방법을 도시한 상태도, 그리고
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 벽체 상태도로서, 외부마감재 시공 시 별도의 상 작업 없이 다양한 마감재 부착이 가능함을 명시한 입면도이다.

본 발명의 상기와 같은 목적, 구성 및 효과들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 건식마감이 용이한 단열패널 연결유닛 및 이를 이용한 철근콘크리트 벽체 시공방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

[건식마감이 용이한 외부벽체용 연결유닛(UN1)]

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 단열패널과 합판패널을 서로 이격 연결하는 연결유닛의 사시도, 도 5는 도 4의 연결유닛의 결속 구조와 연결부속의 세부상세를 그린 사시도, 그리고 도 6은 도 4의 연결유닛과 연결부속의 측면도 및 세부 사시도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 단열패널(10,10-WP) 및 합판패널(20)용 연결유닛(UN1)을 나타낸 도면으로서, 이러한 외부벽체용 연결유닛(UN1)의 부품인 커넥터(100, 200)는 열교를 최소화 할 수 있는 열전도가 적고 강도와 난연성이 높은 합성수지(예: 플라스틱) 재질로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 5와 도 6에 의하면 커넥터(100, 200)는 외측판(101, 201)이 내측판(102, 202)보다 넓은 단면을 형성하여 콘크리트 타설시 측압에 견딜 수 있는 크기로 구성된다. 가령 외측판은 50~60mm 이상의 폭을 가진다.

단열패널용 커넥터(100)의 폭, 즉 외측판(101)과 내측판(102) 사이의 간격은 사용될 단열패널(10, 10-WP)의 두께에 대응하도록 다양하게 성형되며, 외측판(101)과 내측판(102)은 수직 평판 형상으로 형성된 연결바(103)에 의해 서로 연결되어 있다.
커넥터의 내면(외측판의 내면, 내측판의 내면 및 연결바의 양면)에는 직삼각형의 리브(101b)가 1개 이상 형성되어 있어, 커넥터에 삽입되는 단열패널(10, 10-WP)을 결속하고 지지하는 역할을 하며, 외측판의 내면과 내측판의 내면의 높이의 중앙부에는 상하 방향에서 각각 삽입되어 적층되는 단열패널(10, 10-WP)이 균일하게 위치할 수 있도록 유도하는 스토퍼(101a)가 내향 돌출 형성된다. 즉 스토퍼(101a)의 상면은 상부에서 하부로 삽입되는 단열패널의 하단면과 맞닿으며, 스토퍼의 하면은 하부에서 상부로 삽입되는 단열패널의 상단면과 맞닿는다. 도시된 바와 같이 스토퍼(101a)는 외측판(101), 내측판(102) 및 연결바(103)에 모두 수직인 평면 형태로 형성된다.
커넥터(100)의 외측판(101)의 외면에는 열십자(+)로 구획선을 나누어 마감재 시공 시 정밀한 위치 작업이 가능하도록 유도하는 마감재 구획선(101c)이 형성되어 있다.
또한 커넥터(100)의 내측판(102)의 외면의 상하부에는 후술할 브릿지(300)를 결속하기 위한 박스 형태의 바인더(104)가 형성되어 있고, 이러한 바인더의 내측 둘레와 양 측면에는 브릿지와 결속된 상태를 유지시키기 위한 바인더 결착홈이 형성되어 있다(도 5 참조).

한편 합판패널(20)용 커넥터(200)의 외측판(201)과 내측판(202) 역시 수직 평판 형상의 커넥터에 의해 서로 연결되고, 그 간격은 사용될 합판패널의 두께에 대응하도록 성형된다. 커넥터(200)의 내면은 커넥터(100)와 달리 내면에 리브가 형성되어 있지 않다.
커넥터(200) 외측판(201) 상하부에는 커넥터의 상부 및 하부로부터 각각 삽입된 합판패널(20)과 커넥터(200)를 지지하고 결속하는 나사못(P1)이 일정한 위치에서 관통할 수 있게 피스연결구(201b)가 형성되며, 열십자(+)로 구획선을 나누어 마감재 시공시 정밀한 작업이 가능하도록 유도하는 마감재 구획선(201a)이 형성되어 있다.
커넥터 내측판(202)의 외면 상하부에는 역시 후술할 브릿지(300)를 결속하기 위한 바인더(204)가 박스형태로 위치하며, 바인더 내측 둘레 및 측면중앙부에는 브릿지(300)와의 결속을 유지시키기 위한 바인더 결착홈(204a)이 형성된다.

단열패널용 커넥터(100)와 합판패널용 커넥터(200)를 연결하는 브릿지(300)는 길이방향을 따라 보았을 때 열십자(+) 형태의 단면을 가지고 있으며, 그 상부에는 13mm 또는 10mm의 수평철근(DB1)이 놓일 수 있도록, 위쪽은 넓고 아래쪽은 좁게 형성되는 철근연결부(302)가 형성되는데, 이러한 철근연결부(302)는 철근리브(미도시)의 결속을 위한 결착홈(302a, 302b)이 형성된다. 철근연결부(302)의 경우 10mm와 13mm외에도 국내 건축시장에 사용되는 규격의 크기로 성형되어 사용될 수 있다.
그리고 브릿지의 열십자(+) 형태의 양측부와 하부에는 수직철근(DB2)을 결속할 수 있게 장공형 구멍이 길이방향을 따라 다수 개 가공 형성되는데, 이러한 다수의 구멍은 또한 양생될 콘크리트와의 결속력을 높이는 기능을 한다.
브릿지(300)의 길이방향의 양단부에는 상술한 바인더(104, 204)와의 연결을 위한 중공 박스형태의 인서트(301)가 형성되며, 인서트(301) 내부 양측면에는 바인더(104, 204)와 결속을 위한 돌기형태의 인서트 리브(301a)가 형성된다.

[내부벽체용 연결유닛(UN2) 및 보강용 연결유닛(UN3)]

도 10은 연결유닛의 종류와 브릿지 소켓의 사용예를 그린 사시도이다.

앞서 설명한 외부벽체용 연결유닛(UN1)과 내부벽체용 연결유닛(UN2)의 가장 큰 차이는, 내부 벽체에는 단열패널을 설치할 필요가 없어 내부벽체용 연결유닛(UN2)에는 브릿지(300)를 사이에 두고 합판패널용 커넥터(200)가 양쪽에 배치된다는 점이다.
보강용 연결유닛(UN3)은 벽체의 두께를 두껍게 할 때 사용되는데, 브릿지(300)와 브릿지(300)를 브릿지소켓(BU1)을 이용하여 연결함으로써 벽체의 크기를 조절하고, 사용자의 목적에 따라 기둥과 같은 다양한 구조물에도 응용하여 사용할 수 있다. 브릿지소켓(BU1)은 바인더(104 또는 204) 두 개를 서로 대향하여 맞붙인 형태이다.

[단열패널(10)과 합판패널(20)]

도 7에 도시된 것처럼, 단열패널(10, 10-WP)은 특정한 크기에 국한되지 않으나, 바람직하게는 가로 900mm ~ 1,200mm, 세로 300mm ~ 400mm의 크기를 가지고, 건축법 시행규칙의 에너지절약설계기준에 맞는 두께 또는 그 이상으로 성형되며, 내외측면에 격자홈(10mm*10mm)의 성형 줄눈문양(11)이 표시되고 테두리면에는 100mm 단위로 삼각형의 표식(12)이 형성되어, 시공 시 정확한 시공을 위한 절단의 목적과 콘크리트 표면과의 결합력이 커질 수 있게 성형되는 것이 바람직하다.
또한 단열패널(10, 10-WP)과 단열패널(10, 10-WP)의 이음부분을 살펴보면, 패널 상부면과 우측면에는 각진 돌출면을, 하부면과 좌측면에는 각진 돌출면을 끼울 수 있는 암형의 삽입홈을 형성함으로써, 열교를 차단하고 패널면의 평활도를 유지할 수 있다.
도 8을 참조하면, 단열패널의 상면과 하면에는 커넥터(100)가 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 삽입될 수 있는 깊이만큼, 가령 30~50mm 깊이의 연결홈이 형성되며, 연결홈의 두께는 커넥터(100)의 연결바(103) 두께와 동일하거나 약간 작게 가공된다.
패널의 소재는 국가공인 시험성적서에 의해 단열성이 입증된 경량소재를 사용하는 것이 바람직하다.
도 8에 도시된 바와 같이 단열패널은 습식용 마감을 위한 단열패널(10-WP)과 건식용 마감을 위한 단열패널(10)이 있으며, 습식용 단열패널은 커넥터(100)의 외측판(101)이 외부면으로 노출되지 않도록 외측판(101)의 두께만큼 공간이 더 형성된 연결홈에 외측판(101)이 매립된다.
단열패널(10, 10-WP)의 소재는 통상적인 유기질, 무기질 소재로 국한되지 않으나, 경량소재이며 일정한 밀도와 압축력을 겸비한 소재로 EPS, 네오폴, XPS, 골드폼, 폴리우레탄폼, 페놀폼 등이 바람직하다. 단열패널(10, 10-WP)의 형태는 성형된 일체형의 형태 또는 접착제 본딩을 통한 적층 형태(예: EPS와 XPS의 접합 또는 XPS와 합판)로 이루어질 수 있다. 적층 형태의 경우 내후성과 내습성, 내충격성 그리고 방수성이 우수한 폴리우레탄계 또는 비닐수지계의 일액형 또는 이액형의 접착력이 강한 접착제를 사용하여 적층하는 것이 바람직하다.
적층 형태로 단열패널을 구성하는 목적은 단열재의 특성을 고려하여 장점은 살리고, 단점은 최소화와 하기 위함이다. 비드법에 의한 발포 폴리스틸렌인 EPS의 경우 수분과 직접 맞닿는 부위에는 수분을 흡수하는 특성이 있어 향후 단열값이 기건상태의 값보다 떨어지는 단점이 있으며, 압출법 단열재인 XPS의 경우 수분을 흡수하는 성질이 없어 수분에 노출되는 지중공사에 많이 사용되고 있으나 EPS보다 높은 가격으로 경제성이 떨어질 수 있는 단점이 있다. 따라서 본 발명에서는 각 단열재의 특성에 맞게 벽체의 콘크리트 면에 맞닿는 부위는 XPS를 사용하고, 그 외면은 EPS 또는 네오폴 등을 사용하여 적층형태로 제작되는 것이 바람직하다.
또한, 도 8을 참조하면, 건식마감이 용이한 단열패널 연결유닛의 활용 방법에서 건식마감재(예: CRC보드, 목재패널, 금속패널 등)를 사용 할 경우에는 연결유닛(UN1)이 단열패널(10) 외부에 노출되어 별도의 상작업(하지작업)없이 시공이 가능하고, 외부마감을 습식마감(예: 드라이비트, 스타코, 테라코트 등)으로 사용할 경우에는 연결유닛(UN1)이 단열재 속에 묻히게 제작된 습식용 단열패널(10-WP)을 사용하여 시공하는 것이 바람직하다.

도 8과 도 9를 참조하면 합판패널(20)의 크기는 단열패널(10, 10-WP)과 맞대응되도록 동일한 규격의 크기로 가공되며, 합판패널(20)의 형태는 단열패널(10, 10-WP)과 동일한 구조로서 패널의 상하좌우 이음부분은 패널 상부면과 우측면에 각진 돌출면을, 하부면과 좌측면에는 각진 돌출면을 끼울수 있는 암형의 삽입홈을 형성하여 이음면 처리되며, 합판패널(20)의 상면과 하면에는 커넥터(200)가 위에서 아래로 또는 아래에서 위로 삽입될 수 있는 깊이만큼, 가령 30~50mm 깊이의 연결홈이 형성된다.
합판패널(20)의 소재는 실내면 환경에 부정적인 영향을 주지 않는 E1등급 이상의 방습합판 또는 방수합판을 사용하는 것이 바람직하다. 기존 단열블록(도 1 내지 도 3)의 경우 실내 면에도 단열패널을 사용하기 때문에, 실내면적의 손실과 더불어 화재 시 유독가스 발생으로 인한 인명피해가 우려되는 등의 단점이 있다. 하지만 본 발명과 같이 실내 측에 합판패널을 사용하면, 이러한 문제점을 해결할 수 있다.
한편 벽체 내부를 합판패널 대신 마감재로 구성하는 것도 가능하다.

[연결유닛과 패널의 체결을 통한 일체형 블록 생성]

도 9 및 도 11은 단열패널(10)과 합판패널(20), 연결유닛(UN1, UN2)이 체결되는 과정과 일체형 블록으로 형성되는 과정을 도시화한 것이다.
일체형 블록을 구성하기 위해 패널과 연결유닛을 체결할 때, 좌우로 이웃하는 연결유닛(UN1 또는 UN2) 사이의 간격은 커넥터(100, 200)의 마감구획선(101c, 201a) 중심부를 기준으로 좌우측으로 300mm 및 그 이내로 구성하여 콘크리트 측압에 견디도록 하는 것이 바람직하다. 또한 이는 내외부 마감재 시공시 마감재(예: 석고보드, 합판(OSB), 목재상 등)의 원활한 부착이 가능한 간격이 된다.
또한 외부벽체용 연결유닛(UN1)은 외기와 직접 면하는 벽체면에 단열패널(10) 및 단열패널용 커넥터(100)를 배치하고 내기 쪽에는 합판패널(20) 및 합판패널용 커넥터(200)를 이용하여 외단열 일체형 콘크리트 벽체를 구성할 수 있으며, 내부벽체용 연결유닛(UN2)은 합판패널(20) 및 합판패널용 커넥터(200)를 도시된 바와 같이 이격 대응시켜 외기와 직접 면하지 않는 실내측의 벽체면을 형성하는데 사용함으로써, 기존의 단열블록(도 1, 도 2, 도 3)을 이용한 시공 벽체보다 실내공간 면적의 손실을 줄여줌과 동시에 화재 시 유독가스 발생을 최소화하여 인명피해를 줄일 수 있다. 아울러, 콘크리트 구조물의 경우 내단열 보다는 외단열 공법이 열교 방지와 결로, 곰팡이 발생 등의 하자를 줄이는데 보다 유리하다. 따라서, 본 발명에 의한 연결유닛(UN1, UN2)을 활용하여 외부벽체와 내부벽체를 분리하여 시공하는 것이 바람직하다.
도 11은 단열패널(10)과 합판패널(20), 외부벽체용 유닛(UN1)의 결합구조를 나타낸 단면도로서, 국토교통부 건축물 표준시방서에 의한 콘크리트 피복면의 확보와 철근배근 위치를 도시하고 있다. 즉 본 발명에 의하면 건축법에 규정된 시방서대로 시공이 가능함이 명백하다. 13mm의 수평철근(DB1)은 철근연결부(302)의 철근리브 결착홈(302a)에 결속되고, 2개 층의 단열패널(10)이 커넥터(100)의 스토퍼(101a)를 중심으로 상하면에 위치하며 서로 끼움 결합된 채, 커넥터의 내면에 형성된 커넥터 리브(101b)에 의해 커넥터(100)와 결속되어진다. 합판패널(20)의 경우 나사못(P1)으로 커넥터(200)와 결속된다.

[베이스 커넥터(500,510)]

기초 콘크리트면에 베이스 커넥터와 단열패널, 합판패널을 결속시키는 방법을 명시한 도 13과 도 14를 참조하면, 베이스 커넥터(500,510)는 기초 콘크리트 바탕면에서 수직으로 세워지는 부재인 패널(단열패널 또는 합판패널)을 고정한다.
베이스 커넥터(500, 510)는 열전도가 적은 합성수지(예: 플라스틱) 소재로서 강도와 난연성이 높은 재질로 형성되며, 단열패널용 베이스 커넥터(500)와 합판패널용 베이스 커넥터(510)로 구성된다.
단열패널용 베이스 커넥터(500)의 내부 측면에는 도 13에 도시된 바와 같이 단열재를 지지하고 결속하는 직삼각형의 리브(500a)가 형성되고, 베이스 커넥터(500, 510) 외측판에는 단열패널(10)과 합판패널(20)간의 간격을 일정하게 조절하고 결속하는 브릿지(300)를 동일한 목적과 용도로 결속할 수 있게 바인더(501, 511)가 형성된다.
연결유닛(UN1)과 패널(10, 10-WP, 20)의 완성된 구성인 단열블록이 콘크리트 타설 시 측압에 변형 없이 견딜 수 있는 구조를 형성하기 위해 칼블럭과 나사못(P2)으로 베이스 커넥터(500)를 고정하고, 베이스 커넥터(500)에 삽입되는 단열패널(10, 10-WP) 하부에는 우레탄폼을 이용하여 접착하는 방법으로 시공되는 것이 바람직하다.

[코너 커넥터(600, 610)]

도 15는 연결유닛과 결합된 단열패널과 합판패널의 적층과정을 명시한 사시도 및 벽체의 코너부분과 T자 벽체를 구성하기 위한 코너 커넥터에 관한 부분상세도이다.
단열패널 또는 합판패널이 서로 수직으로 만나는 코너부위와 T자형 벽체를 연결하는 부위에는 “ㄷ”자를 직각으로 맞댄 구조를 가지는 코너 커넥터(600,610)가 사용된다. 코너 커넥터는 단열패널이 서로 만나는 코너에 사용되는 단열패널용 코너 커넥터(600)와, 합판패널이 서로 만나는 코너에 사용되는 합판패널용 코너 커넥터(610)가 있다. 단열패널용 코너 커넥터의 내면에는 직삼각형의 리브(600a)가 1개 이상 형성되어 거기에 삽입된 단열패널을 지지한다.
합판패널(20) 각 장마다 나사못(P1)을 3개 이상 이용하여 합판패널 코너 커넥터(610)를 합판패널(20)에 결속시키는 것이 바람직하다.
커넥터(600,610) 역시 열전도가 적은 합성수지(예: 프라스틱) 소재로서 강도와 난연성이 높은 재질로 형성된다. 코너 커넥터(600, 610)의 형상은 “ㄷ”자를 직각으로 맞댄 구조로 이루어진다.

[윈도우 커넥터(700, 710)]

도 16은 윈도우 커넥터의 구조를 그린 부분상세도와 윈도우 커넥터와 구조목재 결합방법을 도시한 상태도이다.
문과 창문을 형성할 때에는 문틀 또는 창틀을 이루는 구조목재(W1)와 단열패널 및/또는 합판패널이 연결되는데, 문과 창문을 형성하는 윈도우 커넥터(700, 710)도 코너 커넥터(600,610)의 형상과 같은 “ㄷ”자를 직각으로 맞댄 구조로 이루어지나, 다른 점은 구조목재(W1)가 끼워지는 부분의 두께이다. 구조목재(W1)는 통상적이고 일반적인 목조주택용 구조목재의 두께인 것이 바람직하다.
단열패널용 윈도우 커넥터(700)의 경우, 단열패널이 끼워지는 부분의 내측 면에는 직삼각형의 리브(700a)가 1개 이상 구성되며, 구조목재(W1)와 결합되는 윈도우 커넥터(700, 710)에는 나사못(P1)을 박아 넣어 구조목재와 커넥터를 결속시키는 것이 바람직하다.

[연결유닛을 이용한 철근 콘크리트 벽체 시공방법]

도 12를 참조하면, 본 발명에 따른 연결유닛을 이용하여 철근콘크리트 벽체를 시공하는 과정은
(1) 기초 바탕면 이물질 제거 및 청소 단계;
(2) 상기 단계 후 베이스 커넥터(500,510) 설치 및 코너 커넥터(600,610) 설치 단계;
(3) 상기 단계 후 단열(합판)패널 어긋쌓기 적층 및 철근 배근 단계;
(4) 상기 단계 후 윈도우 커넥터 시공 및 단열(합판)패널 적층 단계;
(5) 상기 단계 후 콘크리트 타설 및 양생 단계;
(6) 상기 단계 후 외부 합판(OSB) 시공 및 투습 방수지 시공과 내부 석고보드 시공 단계; 및
(7) 상기 단계 후 마감재 시공 단계;
의 순으로 진행된다.

마감재 시공 단계에서 습식마감공법(미도시)으로 시공할 경우, 도 8의 실시예에 따른 단열패널(10-WP)을 사용하여 기존의 습식미장(예: 드라이비트, 스타코, 테라코트)방법과 동일한 시공방법으로 시공할 수 있다. 이는 콘크리트 양생단계 이후, 단열패널 위에 1차 바탕 접착모르타르 미장 후 메쉬 작업, 2차 접착모르타르 미장 후 메쉬 작업, 3차 접착모르타르 미장 후, 탄성마감재 시공 순으로 진행되는 것이 바람직하다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 벽체 상태도와 외부마감재 시공시 별도의 상작업 없이 다양한 마감재 부착이 가능함을 도시한 입면도이다. 기존의 건식마감 공법과의 가장 큰 차이점은, 단열재를 훼손하지 않고 별도의 상작업(하지작업) 공정 없이 마감재(예; CRC보드, 목재패널, 금속패널 등)를 커넥터(100)의 외측판(101) 상에 고정하며 바로 시공할 수 있어, 공정기간 단축으로 인한 비용절감, 건축 폐기물의 절감을 통한 친환경건축물을 조성할 수 있다는 것이다.
또한, 실내 마감재인 석고보드(900mm*1,800mm)의 시공시에도 별도의 상 작업 없이 균등한 위치의 커넥터(200)의 외측판(201)과 연결 부착이 가능하다.
본 발명에 의하면, 결국, 건식마감이 용이한 단열패널 연결유닛을 이용하여 단열재와 벽체(콘크리트)와의 열교 차단효과와 더불어 완성도 높은 철근콘크리트 벽체 시스템이 완성되며, 추후 마감재 연결 공사 시에도 공정의 편리성이 확보되는 등의 많은 이점이 있음을 보여준다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니한다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가지는 자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하며, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정의 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주 되어야 할 것이다.

10,10-WP: 단열패널
20: 합판패널
100: 커넥터
101: 외측판
102: 내측판
101a: 스토퍼
101b: 리브
101c: 마감재 구획선
103: 연결바
104: 바인더
200: 커넥터
201: 외측판
201a: 마감재 구획선
201b: 피스연결구
202: 내측판
204: 바인더
204a: 바인더 결착홈
300: 브릿지
301: 인서트
301a: 인서트 리브
302: 철근연결부
302a,302b: 결착홈
500: 단열패널용 베이스 커넥터
500a: 리브
501: 바인더
510: 합판패널용 베이스 커넥터
511: 바인더
600: 단열패널용 코너 커넥터
600a: 리브
610: 합판패널용 코너 커넥터
700: 단열패널용 윈도우 커넥터
700a: 리브
710: 합판패널용 윈도우 커넥터
W1: 구조목재
DB1: 수평철근
DB2: 수직철근
P1,P2: 나사못
BU1: 브릿지소켓
UN1: 외부벽체용 연결유닛
UN2: 내부벽체용 연결유닛
UN3: 보강용 연결유닛

Claims (8)

1. 서로 대향하는 제1면과 제2면을 가지는 콘크리트 벽체를 시공하기 위한 단열블록 시스템으로서,
   상기 제1면에 대응하여 조적되고, 상면과 하면에 각각 수직방향으로 하나 이상의 연결홈이 일정 간격으로 이격 형성되며, 상측면과 하측면 중 어느 한 면에는 길이방향을 따라 중앙부에 각진 돌출면이 형성되고 나머지 한 면에는 길이방향을 따라 상기 각진 돌출면이 삽입되는 암형 삽입홈이 형성되는 단열패널(10,10-WP);
   상기 단열패널의 두께와 대응하는 간격을 두고 이격 배치되는 평판 형상의 외측판(101)과 내측판(102)을 구비하고, 상기 외측판과 내측판을 연결하되 상기 단열패널의 연결홈에 삽입되는 수직 평판 형상의 연결바(103)를 구비하며, 적어도 상기 외측판과 내측판의 내면으로부터 내향 돌출되되 상기 외측판, 내측판 및 연결바와 수직을 이루고, 상부로부터 하방으로 삽입되는 단열패널의 하면과 간섭하고 하부로부터 상방으로 삽입되는 단열패널의 상면과 간섭하여 단열패널의 삽입 깊이를 규제하는 스토퍼(101a)를 구비하고, 상기 내측판(102)의 외면에 형성된 바인더(104)를 구비하는 커넥터(100);
   상기 제2면과 대응하여 조적되는 패널(20);
   상기 패널(20)의 내측에 설치되는 바인더(204); 및
   상기 바인더(104)와 바인더(204)를 서로 연결하는 브릿지(300);를 포함하고,
   상기 단열패널을 적층함에 따라 단열패널의 각진 돌출면이 상기 스토퍼(101a)에 간섭되지 않고 스토퍼에 의해 규제되는 단열패널의 삽입 깊이를 더 관통하여 이웃하는 단열패널의 암형 삽입홈에 삽입되는 것을 특징으로 하는 단열블록 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 패널(20)에 커넥터(200)가 고정되되,
   상기 커넥터(200)는,
   패널(20)의 두께와 대응하는 간격을 두고 이격 배치되는 평판 형상의 외측판(201)과 내측판(202)을 구비하고, 상기 외측판과 내측판을 연결하되 상기 단열패널의 연결홈에 삽입되는 수직 평판 형상의 연결바를 구비하며,
   상기 바인더(204)는 상기 내측판(202)의 외면에 형성되고,
   상기 외측판(201)에는 커넥터(200)에 삽입된 패널을 지지하고 결속하는 나사못(P1)이 관통할 수 있는 피스연결구(201b)가 형성된 것을 특징으로 하는 단열블록 시스템.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 바인더(104,204)는 바인더 결착홈이 형성된 박스 형태이며,
   상기 브릿지(300)의 양단에는 상기 바인더 결착홈과 대응하는 형상의 결착부(301a)가 형성된 것을 특징으로 하는 단열블록 시스템.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 브릿지(300)에는 철근리브의 결속을 위한 결착홈(302a,302b)이 형성된 철근연결부(302)가 형성된 것을 특징으로 하는 단열블록 시스템.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열패널(10,10-WP)의 좌측면과 우측면 중 어느 한 면에는 길이방향을 따라 중앙부에 각진 돌출면이 형성되고, 상기 단열패널(10,10-WP)의 좌측면과 우측면 중 나머지 한 면에는 길이방향을 따라 중앙부에 상기 각진 돌출면이 삽입되는 암형 삽입홈이 형성된 것을 특징으로 하는 단열블록 시스템.
   
6. 청구항 1에 있어서,
   상기 단열블록 시스템은 베이스 커넥터(500,510)와 코너 커넥터(600,610)와 윈도우 커넥터(700)를 더 포함하되,
   상기 베이스 커넥터(500,501)는 기초 콘크리트 면에 상기 단열패널(10)과 상기 패널(20)을 각각 수직 고정하고,
   상기 두 베이스 커넥터에서 서로 마주하는 면에는 상기 브릿지(300)와 체결 가능한 바인더(501,511)이 형성되며,
   상기 코너 커넥터는 “ㄷ”자를 직각으로 맞댄 구조로서 상기 단열패널(10)이 마주하는 코너 또는 상기 패널(20)이 마주하는 코너에 설치되며,
   상기 윈도우 커넥터는 “ㄷ”자를 직각으로 맞댄 구조로서 일측에는 구조목재(W1)가 끼워지고 타측에는 단열패널(10) 또는 패널(20)이 끼워지는 것을 특징으로 하는 단열블록 시스템.
   
7. 청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항의 단열블록 시스템을 이용한 콘크리트 벽체 시공방법으로서,
   기초 바탕면 이물질 제거 및 청소 단계;
   상기 청소 후 커넥터(100,200)와 브릿지(300)를 사용하여 단열패널(10)과 패널(20)을 어긋쌓기 적층하고 철근을 배근하는 단계;
   적층 및 배근 후 콘크리트를 타설하고 및 양생하는 단계; 및
   콘크리트 양생 후 마감재를 시공하는 단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 콘크리트 벽체 시공방법.
   
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 마감재는 커넥터(100)의 외측판(101) 상에 고정되는 것을 특징으로 하는 콘크리트 벽체 시공방법.
   

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