KR101624096B1 - 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법 - Google Patents

볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 관한 것으로, 상기 시공 방법은 하나 이상의 제1 홈과 제2 홈을 갖는 천연 방부목재 스터드와 OSB를 조합하여 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물을 제작하는 제1 단계와; 상기 다수개의 칸막이에 히팅 수단과 분사 압력조절 기능을 갖는 CPDS 스프레이 건 시스템을 이용하여 거품형태의 팽창액체와 가스로 구성된 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼을 1차 발포하는 제2 단계와; 상기 1차 발포된 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼 위에 분쇄기와 고압 펌핑 수단을 갖는 스파이더 분사기를 이용하여 고밀도의 화이바 그라스 울과 수분 경화제로 구성된 스파이더 플러스를 2차 발포하는 제3 단계를 포함하며; 또한, 계면활성제로 세정 및 건조시킨 볏짚을 볏짚 직조기를 이용하여 일정한 두께를 갖도록 위사경사 방식으로 직조한 후, 볏짚 상하부에 부직포를 덮어 공기층이 형성되지 않도록 압축시켜 X, Y방향으로 일정한 간격을 두고 재봉된 천연 볏짚 단열재 보드를 상기 2차 발포된 스파이더 플러스 위에 고정 장착시키는 제4 단계와; 상기 제4 단계 후, 천연 볏짚 단열재 보드가 자체 하중에 의해 실내 쪽으로 구부러지는 휨을 방지하기 위해 상기 천연 방부목재 스터드의 제2 홈에 28× 45mm 각재로 된 다수개의 수평지지대를 결착시키는 제5 단계와; 상기 천연 볏짚 단열재 보드 및 수평지지대 위에 대나무를 엮어서 만든 대나무 발을 피스로 고정시키는 제6 단계와; 상기 고정된 대나무 발 위에 잘게 썰은 세정된 볏짚 30%와 모래 30% 및 황토 흙 30%, 그리고 물 10% 비율로 배합하여 황토미장으로 마감 시공되는 제7 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법을 구현함으로써, 목조주택의 취약점인 열교현상(Thermal Bridge)으로부터 벽체의 높은 기밀성 유지와 습기차단 및 안정적인 단열을 확보하며, 전기화재 발생 시 누전차단기의 빠른 응답성으로 화재를 사전에 예방하고, 동절기 수돗물의 결빙 방지 및 온수를 장시간 유지할 수 있는 독특한 효과가 있다.

Description

볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법{Hybrid Insulation Wall Construction Method using Rice Straw}
본 발명은 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 관한 것으로, 특히 목조주택의 모서리나 창문틀에서 틈새가 생기면 온도 차이와 전도(Conduction)에 의해 결로현상이나 열에너지가 유출 또는 손실되는 열교현상(Thermal Bridge)으로부터 벽체의 높은 기밀성과 습기 차단력 및 안정적인 단열 확보문제를 해결하기 위한 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 목조주택(Wooden House)은 주택의 하중을 지지하거나 다른 구조재로 전달하는 주요 구조부가 목재로 이루어진 주택을 말한다.
일반주택의 경우에는 기둥, 보, 서까래, 장선 등의 부재가 주요 구조부에 해당되며 건물을 지지하는 기능의 하중을 어느 재료가 담당하느냐 하는 것으로 분류된다.
목조주택은 건물에 작용하는 하중을 목재가 담당하는 주택을 의미하며, 외부에서 보이는 목재의 유무와 상관없으며 내부적으로 하중을 지지하는 부재가 목재인 경우에만 목조주택에 해당한다.
목조주택은 긴 수명을 갖는 내구성을 가진다. 목재는 철, 콘크리트에 비해 내구성이 월등한 건축자재이며, 50년 평균수명을 가진 콘크리트 주택보다 2배 이상 수명이 길어 장기적으로 볼 때 자산가치가 높다. 해외에서는 신축주택의 70~80%가 목구조로 건축되어 있고 유럽, 일본, 미국 등 목조주택의 선진국에서는 200년 이상 된 목조주택이 여전히 잘 관리되고 있다. 또한, 목조주택은 경제성이 매우 높다. 목조주택은 조적식 구조나 콘크리트 구조에 비해 벽 두께가 얇기 때문에 내부면적을 최대한 넓게 활용할 수 있다. 콘크리트 주택보다 시공비가 저렴하고 공사기간이 짧으며, 10~20년 후 디자인 노후로 보수(Renovation)를 하게 되어도 저렴한 비용으로 외장과 내장 모두 새것으로 교체할 수 있어 재건축 비용을 절약할 수 있고, 문제 발생 시 손쉽게 수리가 가능하여 유지보수비가 저렴하다. 또한, 목조주택은 대기 중의 습도에 따라서 수분을 흡수하기도 하고 내뱉기도 하는 목재 고유의 성질을 가지고 있어 여러 가지 골조형태 중에서 습도조절 능력이 매우 우수하다. 또한, 목조주택은 한국산림청의 조사보고서에 의하면, 단열성능의 척도인 실온변동수치가 콘크리트에 비해 우수하여 콘크리트 주택보다 연평균 에너지 절감이 26%에 이른다고 한다. 또한, 목조주택은 우수한 방음력을 갖는다. 목재건축자재들은 흡음성이 높으며, 실내의 음이 울리지 않고 빠른 시간 내에 감쇄되며 잔향시간이 짧아서 외부로부터의 소음에 대해 콘크리트 주택보다 우수하다. 또한, 목조주택은 안정성이 높다. 목재의 단위 중량당 인장강도나 압축강도가 철이나 콘크리트보다 능가하며, 건물 전체가 가벼운 하중과 일체화된 구조로 이루어져 자체의 유연성을 지님으로써, 진동에 대한 저항력이 우수하여 외부로부터의 충격을 흡수하는 능력이 뛰어나다. 또한, 목조주택은 건강에 유익하다. 목재에서 발생되는 여러 가지 생리활성 물질들이 포함되어 있으며, 목재의 추출성분은 신체의 활성을 증가시키고, 숙면을 취하게 하며 인체의 신진대사를 촉진시킴으로서 피로회복을 빠르게 하고 혈액순환을 좋게 하며 맥박이나 혈압을 안정시키는 효능을 지니고 있다. 또한 목재의 추출성분은 곰팡이나 세균의 번식을 억제하는 효과도 지니고 있다. 또한, 목조주택은 친환경성을 갖는다. 목재는 재생가능한 자원이며, 목재를 원료로 하는 목질자원은 타 재료에 비해 제조 에너지가 적게 들기 때문에 방출되는 이산화탄소의 양이 적고, 폐기 시에 발생되는 건축폐기물이나 유해물질도 콘크리트 건물에 비해 현저히 적을 뿐만 아니라 리사이클이 가능하다. 그리고 목조주택은 화재에 약하지 않다. 목조주택은 화재발생 시 연소도 및 화재 확산 속도가 느리고 유해가스 발생이 적어 탈출 가능성이 높으며, 생존율이 높고 목재의 단열성능은 철보다 우수하기 때문에 높은 온도에서 구조성은 약화가 철구조보다 느리다. 또한 적합한 석고보드 또는 섬유보드의 사용으로 화재 시 열 흡수와 수증기를 방출하거나 온도상승을 억제하고 화재가 주택전체로 확대되는 것을 장시간 지연시키며, 단열재와 석고보드 그리고 섬유보드 등으로 구성된 경골목구조 벽체의 내화성능은 현행 미국, 캐나다, 일본 등 선진국의 법적 기준을 충분히 만족시키고 있다. 특히 실제로 불이 났을 때 대피가 어려워 문제가 되는 집은 단독주택이 아니라 늘 아파트이며, 화재 시 사망의 주원인은 화재가 아니라 유독가스이다.
이와 같이, 목조주택은 타 공법(다른 주택)에 비해 수많은 장점에도 불구하고 집안의 각 모서리나 구석진 곳, 창문주위 등에 틈새로 인해 온도차가 발생하면, 물질과 물질 사이의 연결에 생긴 틈으로 열이 전도(Conduction)되어 결로현상이나 열에너지가 유출 또는 손실되는 열교현상(Thermal Bridge)이 발생한다.
이를 위해, 도 1의 (a)와 같은 외장재(10) 안쪽에 OSB(20), 발포수지(30), 발(40) 및 황토미장(50)으로 이루어진 단열벽체와, 도 1의 (b)에서 보는 바와 같이 외장재(10) 안쪽에 OSB(20), 압축 볏짚(30), 발(40) 및 황토미장(50)으로 이루어진 단열벽체 시공 방법이 제안되고 실제 목조주택 현장에서 많이 시공되고 있는 공법이다.
그러나, 도 1의 (a) 시공 방법은 목조주택의 시공비와 공시기간을 줄이고 발포수지의 사용으로 벽체의 기밀성은 높일 수 있으나, 습기 차단력과 안정적인 단열 확보 및 소음은 방지할 수가 없다. 또한, 도 1의 (b)의 경우는 볏짚 사용으로 습기 차단력과 단열 및 소음은 어느 정도 확보되지만 벽체의 열교현상에 의한 높은 기밀성을 유지할 수 없어 결국은 안정적인 단열성은 확보하기가 곤란한 문제점을 여전히 안고 있다. 그리고 도 1의 (a)와 (b) 모두는 황토 미장을 위해 발(40)을 사용하고 있으나, 황토는 높은 점토성질을 갖고 있기 때문에 황토만으로 미장을 마무리할 경우 건조 후에는 벽체에 균열이 발생하고 목재와 벽체사이에 틈새가 발생하여 열교현상을 잡을 수 없는 문제점을 여전히 안고 있다.
따라서, 본 발명은 이러한 열교현상의 문제점을 원천적으로 개선시키며, 목조주택의 취약점인 전기화재 등을 동시에 해결하기 위해 벽체의 높은 기밀성과 습기 차단력 및 안정적인 단열 확보는 물론, 전기화재 등을 예방할 수 있는 전혀 새로운 하이브리드 단열벽체 시공 방법을 제안한다.
따라서 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 보다 상세하게는, 벽체 구조물의 칸막이에 1차 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam)과 2차 스파이더 플러스(Spider Plus) 및 3차 천연 볏짚 단열재 보드(Natural Straw Insulation Board)와 다수개의 수평지지대가 구비되는 벽체 단열재와 상기 벽체 단열재 내부에 가요 플렉시블 전선관과 수도배관 부재를 매설함으로써, 목조주택의 취약점인 열교현상(Thermal Bridge)으로부터 벽체의 높은 기밀성 유지와 습기차단 및 안정적인 단열을 확보하며, 벽체의 견고성과 전기화재 발생 시 누전차단기의 빠른 응답성으로 화재를 사전에 예방하고, 동절기 수돗물의 결빙 방지 및 온수를 장시간 유지할 수 있도록 한 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 있어서, 상기 시공 방법은 하나 이상의 제1 홈(130)과 제2 홈(140)을 갖는 천연 방부목재 스터드(Studs, 110)와 OSB(Oriented Strand Board, 120)를 조합하여 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물(100)을 제작하는 제1 단계(S100)와; 상기 다수개의 칸막이에 히팅(Heating) 수단과 분사 압력조절 기능을 갖는 CPDS(Constant Pressure Dispensing System) 스프레이 건(Spray Gun) 시스템을 이용하여 거품형태의 팽창액체와 가스로 구성된 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam, 200)을 1차 발포하는 제2 단계(S200)와; 상기 1차 발포된 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼 위에 분쇄기와 고압 펌핑(Pumping) 수단을 갖는 스파이더 분사기를 이용하여 고밀도의 화이바 그라스 울(Fiber Glass Wool)과 수분 경화제로 구성된 스파이더 플러스(Spider Plus, 300)를 2차 발포하는 제3 단계(S300)를 포함하며; 또한, 계면활성제로 세정 및 건조시킨 볏짚을 볏짚 직조기를 이용하여 일정한 두께를 갖도록 위사경사 방식으로 직조한 후, 볏짚 상하부에 부직포를 덮어 공기층이 형성되지 않도록 압축시켜 X, Y방향으로 일정한 간격을 두고 재봉된 천연 볏짚 단열재 보드(400)를 상기 2차 발포된 스파이더 플러스 위에 고정 장착시키는 제4 단계(S400)와; 상기 제4 단계 후, 천연 볏짚 단열재 보드가 자체 하중에 의해 실내 쪽으로 구부러지는 휨을 방지하기 위해 상기 천연 방부목재 스터드의 제2 홈에 28× 45mm 각재로 된 다수개의 수평지지대(500)를 결착시키는 제5 단계(S500)와; 상기 천연 볏짚 단열재 보드 및 수평지지대 위에 대나무를 엮어서 만든 대나무 발(600)을 피스(Piece)로 고정시키는 제6 단계(S600)와; 상기 고정된 대나무 발 위에 잘게 썰은 세정된 볏짚 30%와 모래 30% 및 황토 흙 30%, 그리고 물 10% 비율로 배합하여 황토미장(700)으로 마감 시공되는 제7 단계(S700)를 포함하는 것을 특징으로 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법을 제공한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 벽체 구조물의 칸막이에는 전기선과 방송 및 통신 케이블을 단열벽체 내부에 매설하기 위한 가요 플렉시블 전선관(Flexible Pipe, 800)과 상기 가요 플렉시블 전선관에 연결된 스위치와 콘센트를 부착하기 위한 사각 케이스(900)가 스트랩(Strap)과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 고정되어 장착되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 벽체 구조물의 칸막이에는 수도관을 연결시키기 위한 수도배관 부재(810)가 스트랩(Strap)과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 설치되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 벽체 구조물은, 2″× 6″ 내지 2″× 8″ 천연 방부목재 스터드(Stud, 110)를 300 ~ 600㎜로 배치해 상기 OSB(120)와 함께 벽체를 짜는 조립식 공법을 이용하여 상기 다수개의 칸막이를 형성시키되, 상기 다수개의 칸막이 간에는 가요 플렉시블 전선관(800)이 관통될 수 있도록 상기 천연 방부목재 스터드(Stud, 110)에 제1 홈(Hole, 130)과, 상기 천연 볏짚 단열재 보드(400)의 휨 방지를 위해 다수개의 수평지지대(500)를 결착시키기 위한 상기 제2 홈(Hole, 140)이 사전에 천공되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제3 단계 후, 천연 볏짚 단열재 보드의 밀착 시공을 위해 T자형 슬라이싱 커팅기를 이용하여 상기 천연 볏짚 단열재 보드(400)가 장착될 두께를 제외한 상기 2차 발포된 스파이더 플러스(Spider Plus, 300)의 거친 표면을 평면가공 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법은 벽체 구조물의 칸막이에 천연 볏짚 단열재 보드와 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼 및 스파이더 플러스로 하는 3 단계의 벽체 단열재와 단열재 내부에 가요 플렉시블 전선관과 수도배관 부재를 함께 매설함으로써,
(1)목조주택의 취약점인 열교현상(Thermal Bridge)으로부터 벽체의 높은 기밀성 유지와 온도 차이에 의한 결로현상 및 습기발생을 원천적으로 차단하고 지속적이고 안정적인 단열을 확보할 수 있으며, 다수개의 수평지지대를 보강함으로써 벽체의 견고성과 시공 중에도 천연 볏짚 단열재 보드의 휨 발생을 원천적으로 제거할 수 있다.
(2) 단열재에 매설된 가요 플렉시블 전선관에 내부의 전선이 열화되어 전기화재가 발생할 경우 전선피복이 녹아서 가요 플렉시블 전선관에 닿는 순간에 누전차단기의 빠른 응답성으로부터 전기화재를 사전에 예방하고, 동절기 수돗물의 결빙 방지와 온수를 장시간 유지할 수 있다.
(3)압축된 천연 볏짚 단열재 보드는 보드 자체에 공기층을 전혀 형성하지 않기 때문에 화재발생 시 불에 잘 타지 않는 자체 소화기능을 발휘하며, 볏짚 자체가 소음을 흡수하는 재료이므로 각 방마다 소음을 차단시켜 개인 프라이버시를 지키며 편안한 생활을 유지할 수 있다.
(4) 압축된 천연 볏짚 단열재 보드는 일반 건축자재에서 나오는 나쁜 공기로 인해 영유아나 어린이들에게 안 좋은 영향을 끼치는 새집 증후군이나 아토피 같은 피부 질환을 방지해 주는 효과가 있다.
도 1은 종래기술에 대한 하이브리드 벽체단열 시공방법을 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 대한 기술적인 구성을 사이드 뷰(Side View)로 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 대한 기술적인 구성을 Top & Under View를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 대한 순서도
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법을 상세하게 설명한다.
우선 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시하더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 실시 예에 따른 볏짚을 이용한 하이브리드 벽체시공 방법의 핵심 기술적 구성은 벽체 구조물(100), 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam, 200), 스파이더 플러스(Spider Plus, 300), 천연 볏짚 단열재 보드(400), 수평지지대(500), 대나무 발(600) 및 황토미장(700)으로 이루어진다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 벽체 구조물(100)은, 하나 이상의 제1 홈(130)과 제2 홈(140)을 갖는 천연 방부목재 스터드(Studs, 110)와 OSB(Oriented Strand Board, 120)를 조합하여 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물을 제작하는 제1 단계(S100)를 갖는다.
여기서 상기 제1 홈(130)은 전기배선 부재인 가요 플렉시블 전선관(800)을 관통시키기 위한 것이고, 상기 제2 홈(140)은 후술되는 천연 볏짚 단열재 보드(400)가 시공 중에 자체 하중에 의해 실내 쪽으로 구부러지는 휨을 방지하기 위해 다수개의 수평지지대(500)를 결착하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 벽체 구조물은, 2″× 6″ 내지 2″× 8″ 천연 방부목재 스터드(Stud, 110)를 300 ~ 600㎜로 배치해 상기 OSB(120)와 함께 벽체를 짜는 조립식 공법을 이용하여 상기 다수개의 칸막이를 형성시키되, 상기 다수개의 칸막이 간에는 가요 플렉시블 전선관(800)이 관통될 수 있도록 상기 천연 방부목재 스터드(Stud, 110)에 제1 홈(Hole, 130)과, 상기 천연 볏짚 단열재 보드(400)의 휨 방지를 위해 다수개의 수평지지대(500)를 결착시키기 위한 제2 홈(Hole, 140)이 사전에 천공된다.
이러한 상기 가요 플렉시블 전선관(800)은, 목재주택의 전기배선 시공, 즉 주로 내부 인테리어와 같은 합판을 사용하는 칸막이 설치공사나 진동발생지점, 곡선부분 등의 휨이 필요한 곳에 사용된다. 또한, 전열기기 등의 과전압 사용으로 가요 플렉시블 전선관(800)에 매입된 전선의 최대허용전류를 초과할 경우 전선에서 발생된 주울 열로 인해 화재가 발생할 경우 전선피복이 열에 의해 녹게 되면 전선이 플렉시블 전선관에 닿게 되고 그 순간에 합선에 의해 누전차단기가 빠르게 작동하여 전기화재를 예방할 수 있고, 상기 다수개의 수평지지대(500)는 천연 볏짚 단열재 보드(400)의 자체 하중에 의한 휨을 방지할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 벽체 구조물(100)의 다수개의 칸막이에는 전기선과 방송 및 통신 케이블을 단열벽체 내부에 매설하기 위한 가요 플렉시블 전선관(Flexible Pipe, 800)과 상기 가요 플렉시블 전선관에 연결된 스위치와 콘센트를 부착하기 위한 사각 케이스(900)가 스트랩(Strap)과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 고정되어 설치 혹은 장착된다.
그리고, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 벽체 구조물(100)의 칸막이에는 수도관을 연결시키기 위한 수도배관 부재(810)가 스트랩(Strap)과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 고정되어 설치 혹은 장착된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 있어, 상기 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물(100)에는 상기 가요 플렉시블 전선관(800)이나 수도배관 부재(810) 등이 사전에 설치되지 않을 경우 노출시공에 한계가 따른다. 즉, 후술되는 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam, 200), 스파이더 플러스(Spider Plus, 300), 천연 볏짚 단열재 보드(400), 수평지지대(500), 대나무 발(600) 및 황토미장(700) 시공으로 벽체가 마무리 될 경우 가요 플렉시블 전선관(800)과 같은 전기배선 부재나 수도배관 부재(810)를 고정 설치할 수 없을 뿐만 아니라 마무리된 실내 쪽의 벽체에 고정 설치하더라도 최종 마무리되는 황토벽면에 노출 시공으로 인해 견고성이 떨어지고 미관이 수려하지 않게 된다.
따라서 본 발명의 실시 예에서는 천연 방부목재 스터드(Studs, 110)와 OSB(Oriented Strand Board, 120)가 조합된 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물(100)에 가요 플렉시블 전선관(800)과 같은 전기배선 부재나 수도배관 부재(810)를 스트랩(Strap)과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 고정되어 설치되기 때문에 유동성이 없는 견고성 확보와 실내 벽체의 미관이 수려하며, 수도배관 부재(810)의 경우 동절기 결빙 방지와 온수의 장시간 유지가 가능하고, 특히 가요 플렉시블 전선관(800)의 벽체 내부 매설로 인해 전기화재 발생 시 누전차단기의 높은 응답성을 제공할 수 있는 특징을 갖게 된다.
도 2 내지 도 4를 참조하면 상기 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam, 200)은, 벽체의 높은 기밀성과 습기 차단력 및 안정적인 단열 확보가 가능하도록 하는 1차 단열재 수단으로, 상기 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물(100)의 칸막이에 히팅(Heating) 수단과 분사 압력조절 기능을 갖는 CPDS(Constant Pressure Dispensing System) 스프레이 건(Spray Gun) 시스템을 이용하여 거품형태의 팽창액체와 가스로 구성된 상기 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam, 200)을 1차로 발포하는 제2 단계(S200)를 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(200)은, A성분과 B성분이 결합되어 빠르게 팽창하고 화학적으로 경화되어 고체 형태의 폼으로 변환될 수 있도록 나뉘어져 있다. 즉 A성분의 거품형태의 팽창액체와 B성분의 가스는 이동식 실린더의 호스를 지나 도포용 건을 통해 분사된다. 이러한 도포용 CPDS(Constant Pressure Dispensing System) 스프레이 건(Spray Gun) 시스템은 두 성분을 혼합하고 수직이나 수평의 표면에 폼의 적용을 히팅(Heating) 수단을 통해 환경의 영향 없이도 빠른 시공을 가능케 하고, 분사 압력조절 기능으로 적절한 스프레이 패턴을 만들어 주게 되는 독특한 특징이 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면 상기 스파이더 플러스(Spider Plus, 400)는, 벽체의 높은 기밀성과 습기 차단력 및 안정적인 단열 확보가 가능하도록 하는 2차 단열재 수단으로, 상기 1차 발포된 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼 위에 분쇄기와 고압 펌핑(Pumping) 수단을 갖는 스파이더 분사기를 이용하여 고밀도의 화이바 그라스 울(Fiber Glass Wool)과 수분 경화제로 구성된 스파이더 플러스(Spider Plus, 300)를 2차로 발포하는 제3 단계(S300)를 갖는다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 스파이더 플러스(Spider Plus, 300)는 분쇄기로 분쇄된 고밀도의 화이바 그라스 울을 물과 함께 고압 펌핑 수단을 통해 발포된다. 이때, 고압 펌핑 수단의 적절한 압력과 적정한 분출량 및 고밀도의 화이바 그라스 울과 물의 혼합비율만 잘 지켜지면, 높은 부착율로 안정된 시공이 가능하다. 이는 건축 현장에서 별도의 접착제나 바인더 없이 물로 시공되는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 실시 예에서는 상기 제3 단계의 스파이더 플러스(300)가 발포된 후, 천연 볏짚 단열재 보드(400)를 상기 스파이더 플러스(Spider Plus, 300) 단열재 위에 밀착 시공을 위해 T자형 슬라이싱 커팅기를 이용하여 상기 천연 볏짚 단열재 보드가 장착될 두께를 제외한 상기 2차 발포된 스파이더 플러스(Spider Plus, 400)의 거친 표면을 평면가공 처리하는 단계를 포함한다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 천연 볏짚 단열재 보드(400)는, 벽체의 높은 기밀성과 습기 차단력 및 안정적인 단열 확보가 가능하도록 하는 3차 단열재 수단으로, 벼를 탈곡한 볏짚을 이엉으로 엮은 것으로, 상기 벽체 구조물(100)의 다수개의 칸막이에 보드 형태로 장착되며, 상기 천연 볏짚 단열재 보드(400)는 볏짚을 계면활성제로 세정하고 건조시킨 후 볏짚 직조기를 이용하여 볏짚을 위사경사 방식으로 일정한 두께를 갖도록 직조한다. 또한, 직조된 볏짚 상하부에 부직포를 덮어 공기층이 형성되지 않도록 압축기로 압축시켜 X, Y방향으로 일정한 간격을 두고 재봉시킴으로써, 하나의 천연 볏짚 단열재 보드(400)가 제작되어 상기 2차로 발포된 스파이더 플러스 위에 고정 장착시키는 제4 단계(S400)를 갖는다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 벼를 탈곡시킨 볏짚을 계면활성제로 세정하고 건조시키는 것은, 볏짚 속에 포함된 진딧물이나 세균, 곰팡이균 등을 제거하고 벼농사 중에 농약의 살포로 축적된 독극물과 먼지를 사전에 제거하는 것이다. 또한, 볏짚 직조기를 이용하여 볏짚을 위사경사 방식으로 일정한 두께를 갖도록 직조하는 것은, 상기 벽체 구조물(100)의 다수개의 칸막이에 장착하기 위해 작업자가 천연 볏짚 단열재 보드(400)를 이동시키거나 시공 시에 볏짚의 압축으로 인해 상당한 중량을 갖는 보드의 자체 하중으로부터 보드에 휨이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 그리고 직조된 볏짚 상하부에 부직포를 덮어 공기층이 형성되지 않도록 압축기로 압축시키는 것은, 천연 볏짚 단열재 보드(400)에서 발생되는 미세 먼지의 방지와 보드의 휨을 방지하는 견고성 및 단열성 유지에도 중요하지만, 목조주택의 화재 취약성을 고려하여 천연 볏짚 단열재 보드(400)에 형성되는 공기층을 원천적으로 차단시켜 전기누전 등의 화재발생 시 보드 자체의 소화 기능을 발휘할 수 있다. 즉, 천연 볏짚 단열재 보드(400)는 볏짚 직조기에 의해 위사경사로 직조한 후, 이를 부직포와 함께 압축시켜 일정한 간격을 두고 X, Y방향으로 재봉하기 때문에 공기층이 형성되지 않아 화재가 발생하더라도 쉽게 타지 않고 곧 바로 소화된다. 실제 미국에서는 스트로베일 하우스를 가지고 1012도의 열을 2시간정도 가열해도 전혀 불이 붙지 않았다는 실험보고서를 제출한 바 있다. 그 이유는 압축에 의해 볏짚 내부의 공기층이 형성되지 않으며 황토 흙으로 최종 미장하기 때문에 산소가 완전히 차단되어 불에 타지 않는다고 한다.
이 외에도, 천연 볏짚 단열재 보드(400)는 인체에 유해성이 없는 천연재료이고 단열성이 매우 높아 그 자체만으로 보온 효과를 나타낼 수 있어 난방비 부담도 줄이고 에너지 절약은 물론 건축 시공 시 건축자재 자체에서 나오는 이산화탄소의 배출을 크게 줄일 수 있다.
또한, 천연 볏짚 단열재 보드(400)는 볏짚 그 자체가 소리를 잘 흡수하는 재질이므로 실내에서 쿵쿵거리거나 큰 소리로 떠들고 해도 바깥에 잘 들리지 않는 방음효과가 뛰어나기 때문에 각 방마다 프라이버시를 지키며 편안한 생활을 유지할 수 있다.
또한, 천연 볏짚 단열재 보드(400)는 새로운 집을 지으면 건축자재들에서 나오는 나쁜 공기로 인해 영유아나 자라나는 어린이들에게 안 좋은 영향을 끼치는 새집 증후군이나 아토피 같은 피부 질환을 방지해 주는 효과가 있다.
그러나 볏짚의 수많은 장점에도 불구하고 온습도의 영향이나 건조도에 따라 볏짚에서 진딧물이나 세균, 곰팡이 균, 미세 먼지, 유충과 벌레들이 서식할 수 있기 때문에 반드시 세정과 건조 과정이 요구되므로, 따라서 본 발명의 실시 예에서는 볏짚을 계면활성제로 세정 후 건조시키는 과정을 거친다.
이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하이브리드 단열벽체 시공 방법은, 열교현상(Thermal Bridge)을 크게 개선시킨 하이브리드 단열벽체 시공 방법을 제안하는 것이다. 목조주택은 다른 주택시공 공법에 비해 수많은 장점에도 불구하고 집안의 각 모서리나 구석진 곳, 창문주위 등에서 틈새로 인해 온도차이가 발생하면, 물질과 물질 사이의 연결부위에서 생긴 틈으로 열이 전도(Conduction)되어 결로현상이 발생하거나 열에너지가 유출 또는 손실되는 열교현상이 발생한다. 이러한 열교현상을 방지하기 위해서는 벽체의 높은 기밀성과 습기 차단력 및 안정적인 단열 확보가 요구된다. 지금까지 공개된 하이브리드 단열벽체 시공 방법은 벽체 구조물의 칸막이에 발포수지와 대나무 발 및 황토미장 또는 볏짚 단열재와 대나무 발 및 황토미장으로 시공되는 반면에, 본 발명은 벽체 구조물(100)의 칸막이에 3단계의 단열재가 시공된다. 즉, 1차로 단열 시공되는 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam, 200)과 2차로 단열 시공되는 스파이더 플러스(Spider Plus, 300) 및 3차로 단열 시공되는 천연 볏짚 단열재 보드(400)를 갖는 하이브리드 단열벽체 시공 방법을 제공한다.
이러한 본 발명의 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공방법은 현재까지 개발된 그 어떤 진보적인 하이브리드 단열벽체 시스템이나 시공 방법에 비해 거의 모든 벽체의 공간이나 접근하기 어려운 어떠한 공간이라도 예외 없이 시공이 가능한 가장 효율적인 단열벽체 시공 방법이라 할 수 있다.
또한, 가요 플렉시블 전선관(800)과 같은 전기배선 부재와 수도배관 부재(810)를 단열벽체 내부로 사전 매설 가능하도록 함으로써, 실내 쪽의 벽체 미관이 보다 수려하다. 또한, 목조주택에서 가장 취약한 전기화재에 대비하여 전기배선 부재인 가요 플렉시블 전선관(800)을 천연 방부목재 스터드(110)와 OSB(120)를 조합한 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물(100)에 스트랩과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 견고하게 고정되는 설치가 가능케 함으로써, 화재발생시 불에 탄 전선이 가요 플렉시블 전선관에 닿는 순간에 누전차단기의 빠른 응답성 제공으로 전기화재를 사전에 예방할 수 있다. 그리고 수도배관 부재(810) 역시 단열벽체의 내부에 사전 매설 가능케 함으로써, 동절기 수돗물의 결빙을 방지하고 온수를 장시간 유지할 수 있는 독특한 특징이 있다고 할 것이다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 제4 단계 후, 천연 볏짚 단열재 보드가 자체 하중에 의해 실내 쪽으로 구부러지는 휨을 방지하기 위해 상기 천연 방부목재 스터드(110)의 제2 홈(140)에 28 × 45mm 각재로 된 다수개의 수평지지대(500)를 결착시키는 제5 단계(S500)를 갖는다.
여기서 상기 천연 방부목재 스터드(110)의 제2 홈(140)에 다수개의 수평지지대(500)를 결착시키는 이유는, 천연 볏짚 단열재 보드(400) 위에 설치되는 대나무 발(600)을 피스로 고정시켜 황토미장(700)을 시공할 경우 비록 압축된 볏짚이라 하더라도 벽체시공 중에 보드 외측에는 OSB(120)와 외장재(10)가 버팀목을 갖지만 내측 보드에는 벽체시공 마무리 전에는 버팀목을 하는 지지수단이 없기 때문에 상대적으로 폭에 비해 길이를 갖는 압축된 볏짚의 자체 하중에 의해 실내 쪽으로 구부러지는 휨이 발생하게 된다. 이로 인해 미장 마무리 후 벽체가 완전한 평면을 이루지 못하고 휨 지점에서 볼록 현상이 생기는 것을 사전에 예방하기 위함이다. 실제 시공현장에서 탄성력을 갖는 대나무 발로 황토미장을 할 경우 초기 황토미장 시에 많은 수분을 함유하고 있기 때문에 천연 볏짚 단열재 보드(400)의 휨에 의한 실내 벽체 쪽으로 압력이 가해져 미장된 황토 벽면이 볼록해지는 경우가 다반사이다. 이로 인해 건조 후 미장벽체에는 균열이 발생하고 단열에도 악영향을 미치며 미관 역시 수려하지 못하게 된다.
따라서, 본 발명의 실시 예에서는 상기 천연 방부목재 스터드(110)의 제2 홈(140)에 다수개의 수평지지대(500)를 결착시켜 후술되는 대나무 발(600)과 함께 2중으로 천연 볏짚 단열재 보드(400)를 지지 보강토록 함으로써 황토미장 벽체의 볼록 현상을 사전에 방지할 수 있는 특징이 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에서는 상기 천연 볏짚 단열재 보드 위(400)에 대나무를 쪼개어 엮은 대나무 발(600)을 피스(Piece)로 고정시키는 제6 단계(S600)를 갖는다.
이러한 상기 대나무 발(600) 공법은 널리 공지되어 있으나, 본 발명의 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(200)과 스파이더 플러스(300) 및 천연 볏짚 단열재 보드(400)로 시공되는 단열벽체는 벽체의 높은 기밀성 유지와 습기를 차단하고 지속적이고 안정적으로 단열 확보가 가능하지만, 압축된 천연 볏짚 단열재 보드(400)는 상당한 중량을 갖기 때문에 벽체 구조물(100)의 칸막이에 시공할 경우 자체 하중으로 휨이 발생될 수 있어, 벽체를 전술한 수평지지대(500)와 함께 탄성력을 갖는 대나무 발(600)로 보강함으로써, 천연 볏짚 단열재 보드(400)가 시공 중에 버팀목이 없는 상대적으로 취약한 황토미장 쪽으로 휨이 발생하지 못하도록 완벽한 지지력을 발휘하도록 한다. 그리고 본 발명의 실시 예에서는 단순히 황토만을 미장하는 것이 아니라 잘게 썰은 볏짚과 함께 대나무 발 위에서 황토미장을 하기 때문에 잘게 썰은 볏짚이 수평지지대(500)와 대나무 발(600) 사이로 유입되어 하나의 블록화 되는 지지체를 구성하여 더욱 견고한 벽체를 이루고 황토미장의 건조 후에는 벽체의 균열을 방지할 수 있는 독특한 시공 특징이 있다.
도 2 내지 도 4를 참조하면, 상기 고정된 대나무 발(500) 위에 잘게 썰은 세정된 볏짚 30%와 모래 30% 및 황토 흙 30%, 그리고 물 10% 비율로 배합하여 황토미장(700)으로 마감 시공되는 제7 단계(S700)를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 상기 황토미장으로 마감 시공하기 위한 배합 비율은 다음과 같은 특징이 있다. 일반적으로, 대나무 발(600) 위에 황토만을 미장할 경우, 건조 후 벽체에 균열이 발생하거나 구조목과 황토 벽 사이에 틈새가 발생하여 단열에 악영향을 미치는 경우가 있다. 그러나 본 발명의 실시 예에 따른 잘게 썰은 볏짚의 경우, 점토성질을 갖는 황토를 응집시키는 지지체 역할을 하여 건조 후에도 벽체의 균열이나 구조목과 황토 벽 사이에 발생되는 틈새를 방지할 수 있다. 또한, 모래의 사용은 황토미장 시공 시 벽체의 매끄러운 평면을 제공할 뿐만 아니라 작업자의 피로감을 줄여주며, 특히 점토성질을 갖는 황토와 무수한 알맹이를 갖는 모래가 배합됨으로써, 온습도의 영향에 의한 결로나 습기로부터 빠른 건조도를 도모하고 실내의 높은 습기를 효과적으로 배출시키는 역할을 담당하는 특징을 갖는다.
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 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 벽체 구조물 110 : 천연 방부목재 스터드
120 : OSB 130 : 제1 홈
140 : 제2 홈
200 : 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼
300 : 스파이더 플러스 400 : 천연 볏짚 단열재 보드
500 : 수평지지대 600 : 대나무 발
700 : 황토미장 800 : 가요 플렉시블 전선관
810 : 수도배관 부재 820 : 고정수단
900 : 사각 케이스

Claims (5)

  1. 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법에 있어서,
    상기 시공 방법은 하나 이상의 제1 홈(130)과 제2 홈(140)을 갖는 천연 방부목재 스터드(Studs, 110)와 OSB(Oriented Strand Board, 120)를 조합하여 다수개의 칸막이를 갖는 벽체 구조물(100)을 제작하는 제1 단계(S100)와;
    상기 다수개의 칸막이에 히팅(Heating) 수단과 분사 압력조절 기능을 갖는 CPDS(Constant Pressure Dispensing System) 스프레이 건(Spray Gun) 시스템을 이용하여 거품형태의 팽창액체와 가스로 구성된 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼(Touch N Seal Spray Polyurethane Foam, 200)을 1차 발포하는 제2 단계(S200)와;
    상기 1차 발포된 터치 앤 씰 스프레이 폴리우레탄 폼 위에 분쇄기와 고압 펌핑(Pumping) 수단을 갖는 스파이더 분사기를 이용하여 고밀도의 화이바 그라스 울(Fiber Glass Wool)과 수분 경화제로 구성된 스파이더 플러스(Spider Plus, 300)를 2차 발포하는 제3 단계(S300)를 포함하며;
    또한, 계면활성제로 세정 및 건조시킨 볏짚을 볏짚 직조기를 이용하여 일정한 두께를 갖도록 위사경사 방식으로 직조한 후, 볏짚 상하부에 부직포를 덮어 공기층이 형성되지 않도록 압축시켜 X, Y방향으로 일정한 간격을 두고 재봉된 천연 볏짚 단열재 보드(400)를 상기 2차 발포된 스파이더 플러스 위에 고정 장착시키는 제4 단계(S400)와;
    상기 제4 단계 후, 천연 볏짚 단열재 보드가 자체 하중에 의해 실내 쪽으로 구부러지는 휨을 방지하기 위해 상기 천연 방부목재 스터드의 제2 홈에 28× 45mm 각재로 된 다수개의 수평지지대(500)를 결착시키는 제5 단계(S500)와;
    상기 천연 볏짚 단열재 보드 및 수평지지대 위에 대나무를 엮어서 만든 대나무 발(600)을 피스(Piece)로 고정시키는 제6 단계(S600)와;
    상기 고정된 대나무 발 위에 잘게 썰은 세정된 볏짚 30%와 모래 30% 및 황토 흙 30%, 그리고 물 10% 비율로 배합하여 황토미장(700)으로 마감 시공되는 제7 단계(S700)를 포함하는 것을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 벽체 구조물의 칸막이에는 전기선과 방송 및 통신 케이블을 단열벽체 내부에 매설하기 위한 가요 플렉시블 전선관(Flexible Pipe, 800)과 상기 가요 플렉시블 전선관에 연결된 스위치와 콘센트를 부착하기 위한 사각 케이스(900)가 스트랩(Strap)과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 고정되어 장착되는 것을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 벽체 구조물의 칸막이에는 수도관을 연결시키기 위한 수도배관 부재(810)가 스트랩(Strap)과 나사못을 갖는 고정수단(820)에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 벽체 구조물은, 2″× 6″ 내지 2″× 8″ 천연 방부목재 스터드(Stud, 110)를 300 ~ 600㎜로 배치해 상기 OSB(120)와 함께 벽체를 짜는 조립식 공법을 이용하여 상기 다수개의 칸막이를 형성시키되, 상기 다수개의 칸막이 간에는 가요 플렉시블 전선관(800)이 관통될 수 있도록 상기 천연 방부목재 스터드(Stud, 110)에 제1 홈(Hole, 130)과, 상기 천연 볏짚 단열재 보드(400)의 휨 방지를 위해 다수개의 수평지지대(500)를 결착시키기 위한 상기 제2 홈(Hole, 140)이 사전에 천공되는 것을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 제3 단계 후, 천연 볏짚 단열재 보드의 밀착 시공을 위해 T자형 슬라이싱 커팅기를 이용하여 상기 천연 볏짚 단열재 보드(400)가 장착될 두께를 제외한 상기 2차 발포된 스파이더 플러스(Spider Plus, 300)의 거친 표면을 평면가공 처리하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 볏짚을 이용한 하이브리드 단열벽체 시공 방법.
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