KR101636641B1 - 단열재 벽체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 단열재 벽체에 관한 것으로, 내,외측면에 열을 가하여 탄화된 숯층을 형성하거나 숯으로 제작된 숯보드가 부착된 목재로 고성되는 탄화 목재 보드(10)과; 상기 탄화 목재 보드(10)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 황토 보드(20)과; 상기 황토 보드(20)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 제1 종이 보드(30)과; 상기 제1 종이 보드(30)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 제2 종이 보드(40)과; 상기 제2 종이 보드(40)에 간격 부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 목재 보드(50)을 포함하여 구성됨으로써 외부의 탄화 목재 보드 숯에 포함되는 다기공에 의해 습도를 조절하고, 대기중의 오염물질을 흡착하여 제거하고, 숯의 탄소성분에 의해 음이온을 방출하여 체내 활성산소의 활동을 억제시키고 노화를 방지하고, 목재보드는 편백 나무(피톤치트) 등으로 제작되어 피톤 치트를 실내로 발산하도록 하여, 거주자의 스트레스가 해소되고 장과 심폐기능이 강화되며 살균작용을 제공할 수 있다. 또한, 황토 보드의 황토에 의해 인체의 생리작용을 활발하게 하고 체온을 높여 모세혈관이 확장되고, 혈액순환을 활성화시키며, 신진대사를 강화시켜 세포조직의 재생력을 증가시키고, 종이보드에 잠열재를 흡수시켜 외부 대기의 온도변화에 따라 상변화 과정을 통하여 열 에너지를 흡수하여 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하여 실내 온도를 일정하게 유지할 수 있다.

Description

단열재 벽체{wall using insulating materials}
본 발명은 단열재 벽체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이동식 건물의 외벽체에 다수의 공기층을 형성하여 가벼운 단열재를 형성하고 잠열재를 사용하여 상변화 과정을 통하여 많은 양의 열 에너지를 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하도록 하여 이동식 건물의 외벽체의 열용량을 증가시킴으로써 상대적으로 가볍고 얇은 벽체로 큰 열용량을 가지도록 하여 이동식 건물의 냉난방시 에너지 절감을 도모할 수 있는 단열재 벽체에 관한 것이다.
일반적으로 건물의 외벽체는 실내와 실외의 환경을 분리시켜 실내 온도의 변화를 억제하기 위하여 설치하므로, 그 열 물성치가 건물 에너지 성능에 영향을 준다.
벽체의 열용량을 증가시키는 방법으로 벽체의 두께를 증가시키는 방법 외에 잠열재를 포함한 벽체를 사용하여 얇은 두께의 벽체로 큰 열용량의 효과를 얻으면 건물 냉·난방시 에너지 절감이 가능하다.
잠열재는 석고보드나 콘크리트에 첨가되어 건물의 열에너지 저장능력의 향상과 더불어 단열 효과가 있음이 입증되었다. 기존의 건물벽체는 크게 단열재, 철근, 콘크리트, 벽돌 및 기타 마감재로 구성되어 있다.
여기서 단열재는 온도가 유지되도록 하려는 부분의 바깥쪽을 피복하여 외부로의 열손실이나 열의 유입을 적게 하기 위한 재료로 사용된다. 철근과 콘크리트는 건물의 형상을 유지하며, 외력에 대해서 공간을 유지시키는 역할을 한다.
콘크리트와 벽돌의 경우 외부의 열이 직접적으로 내부공간으로 침투하는 것을 막아주며 일시적으로 열을 축적하여 실내 온도환경이 외부의 온도에 의해 영향받는 것을 차단하지만, 무게가 무거워 이동식 조립주택에 사용하기 어렵다.
또한 일반적으로 이동식 건축물의 벽체구조는 콘크리트와 벽돌과 같은 축열재는 무거워서 사용할 수 없으며 단열재만으로 벽체가 구성되어있다. 이러한 단열재만으로 구성된 건축물의 단열 벽체는 일반적인 단열손실이 많으며 이로 인한 추가적인 에너지가 필요하며, 배기가스 및 화석연료의 사용이 불가피한 실정이다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 대한민국 등록특허 제10-0646110호에 공기층 및 알루미늄의 복합작용으로 단열효과를 극대화할 수 있고, 공기층의 소음 및 진동 상쇄작용으로 방음, 방진효과를 높일 수 있으며, 알루미늄의 방습성 및 난연성으로 방습효과가 우수함은 물론 열변형 또한 최소화할 수 있는 "건축용 단열보드"가 도 1에 도시된 바와 같이 제안되어 있다.
도 1에 종래의 기술에 의한 건축용 단열보드의 사시도가 도시된다.
종래의 기술에 의한 건축용 단열보드(200)는 건축물의 벽면 등에 설치되고 다수의 미세기공이 형성되는 기초시트(1)와; 상기 기초시트(1) 상측에 부착되는 시트부(3a) 및 상기 시트부(3a) 상측에 간격을 두고 세워지고 관상으로 형성되어 내부에 공기방이 형성되는 다수의 셀부(3b)로 이루어져 상기 각 공기방에 의해 공기층을 형성하는 공기층 형성시트(3)와; 상기 공기층 형성시트(3) 상측에 부착되어 상기 공기방을 밀폐시키는 알루미늄 포일(4)로 구성되는 종래의 단열보드(1)에 있어서, 상기 기초시트(1)와 시트부(3a) 사이에 알루미늄 입자(2a)를 균일한 두께로 피복시킴으로써 형성되는 알루미늄 펄층(2)이 형성된다.
상기 종래의 기술에 의한 건축용 단열보드는 단열재와 공기층을 구비하여 단열하므로 가벼워서 이동식 주택에 사용할 수 있지만, 이러한 단열재와 공기층으로 구성된 벽체는 콘크리트 등의 열용량이 큰 일반적인 건축물의 벽체 대비 단열손실이 여전히 많으며 이러한 단열손실을 개선하기 위해 잠열재를 활용한 외벽체의 단열성능을 향상시킬 필요가 있다.
대한민국 등록특허 제10-0646110호 (2006.11.08. 등록) 대한민국 등록특허 제10-0950981호 (2010.03.26. 등록)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 이동식 건물의 외벽체의 열용량을 중가시키기 위해 다수의 공기층과 잠열재를 벽체에 포함시켜 상대적으로 가볍고 얇은 벽체로 큰 열용량을 가질 수 있도록 하여 이동식 건물의 냉난방시 에너지 절감을 도모할 수 있는 단열재 벽체을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 잠열재를 건물의 벽체에 포함시켜 실내의 온도를 외부의 온도변화에 영향을 받지 않고 일정하게 유지하여 냉, 난방에 필요한 에너지 비용을 줄이는 단열 효과를 가질 수 있는 단열재 벽체를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 단열재 벽체는 내,외측면에 열을 가하여 탄화된 숯층을 형성하거나 숯으로 제작된 숯보드가 부착된 목재로 구성되는 탄화 목재 보드와; 상기 탄화 목재 보드에 간격 부재 프레임을 개재해서 부착되는 목재 보드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 탄화 목재 보드와 목재 보드 사이에 간격부재 프레임을 개재해서 부착되는 적어도 하나의 종이 보드를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 적어도 하나의 종이 보드는 내,외측면에 한지 커버가 격자프레임을 개재해서 부착되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 탄화 목재 보드와 목재 보드 및 적어도 하나의 종이 보드 사이에 간격부재 프레임을 개재해서 부착되는 황토 보드가 삽입되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 종이 보드는 상변화 과정을 통하여 많은 양의 열 에너지를 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하는 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 밀랍을 흡수시켜 구성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 상기 황토 보드에 상변화 과정을 통하여 많은 양의 열 에너지를 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하는 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 밀랍을 흡수시켜 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 단열재 벽체는, 외부의 탄화 목재 보드에 숯층이 형성되어 숯에 포함되는 다기공에 의해 습도를 조절하고, 대기중의 오염물질을 흡착하여 인체에 해로운 오염물질을 제거하고, 숯의 탄소성분에 의해 음이온을 방출하여 체내 활성산소의 활동을 억제시키고 노화를 방지하는 항산화 작용을 하고, 실내 쪽의 목재보드는 편백 나무(피톤치트) 등으로 제작되어 피톤 치트를 실내로 발산하도록 함으로써, 실내에 거주하는 거주자의 스트레스가 해소되고 장과 심폐기능이 강화되며 살균작용을 제공할 수 있다.
또한, 황토 보드에 포함되는 황토에 의해 인체의 생리작용을 활발하게 하고 체온을 높여 모세혈관이 확장되고, 혈액순환을 활성화시키며, 신진대사를 강화시켜 세포조직의 재생력을 증가시키고, 종이보드에 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 밀랍(벌꿀의 집) 등을 흡수시켜 외부 대기의 온도변화에 따라 상변화 과정을 통하여 열 에너지를 흡수하여 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하여 실내 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
도 1 은 종래의 기술에 의한 건축용 단열보드의 사시도,
도 2 는 본 발명에 의한 단열재 벽체의 일 실시예의 구조를 보여주는 사시도,
도 3 에 본 발명에 의한 단열재 벽체의 구성을 나타내기 위해 분해한 분해 사시도,
도 4 는 본 발명에 의한 황토 보드의 일 실시예,
도 5 는 본 발명에 의한 종이 보드의 일 실시예,
도 6 은 본 발명에 의한 단열재 벽체를 도 2의 A-A 선을 따라 횡방향으로 자른 단면도,
도 7 은 본 발명에 의한 단열재 벽체의 종이보드를 잠열재를 포함하는 종이재질로 구성한 다른 실시예를 나타내는 횡방향으로 자른 단면도이다.
이하에서는 도면에 도시된 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 단열재 벽체를상세하게 설명한다.
도 2 에 본 발명에 의한 단열재 벽체의 일 실시예의 구조를 보여주는 사시도가 도시되고, 도 3 에 본 발명에 의한 단열재 벽체의 구성을 나타내기 위해 분해한 분해 사시도가 도시된다.
본 발명에 따른 단열재 벽체(100)는, 내,외측면에 열을 가하여 탄화된 숯층을 형성하거나 숯으로 제작된 숯보드가 부착된 목재로 고성되는 탄화 목재 보드(10)과; 상기 탄화 목재 보드(10)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 황토 보드(20)과; 상기 황토 보드(20)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 제1 종이 보드(30)과; 상기 제1 종이 보드(30)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 제2 종이 보드(40)과; 상기 제2 종이 보드(40)에 간격 부재 프레임(60)을 개재해서 부착되는 목재 보드(50)을 포함하여 구성된다.
본 발명에 의한 탄화 목재 보드(10)는 참나무, 대나무 등의 목재로 된 사각형 판재(12)의 외측면과 내측면에 토치 등을 사용하여 400∼600℃로 열을 가하여 탄화시켜 내측 숯층(11)과 외측 숯층(13)을 형성한다.
또한 목재로 된 사각형 판재(12)의 외측면과 내측면에 대나무 숯, 참나무 숯 등으로 제작된 숯보드를 부착하여 형성할 수 있다.
본 발명에 의한 간격부재 프레임(60)은 상기 탄화 목재 보드(10)의 사각형 판재(12)와 동일한 크기의 사각형 프레임이며, 상기 탄화 목재 보드(10)와 황토 보드(20)의 네변 사이에 개재되어 상기 탄화 목재 보드(10)와 황토 보드(20) 사이에 공기가 포함되도록 함으로써 단열, 방음 기능을 제공한다.
간격부재 프레임(60)은 상기 탄화 목재 보드(10)와 황토 보드(20) 사이에 개재되어 공간을 제공하기 위한 것이므로 그 두께는 두껍지 않게 1∼5 ㎜ 가 되도록 구성하지만, 필요에 따라 더 두껍게 형성할 수 있다.
도 4에 본 발명에 의한 황토 보드의 일 실시예가 도시된다.
본 발명에 의한 황토 보드(20)는 상기 탄화 목재 보드(10)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착하고, 도시된 바와 같이 예를 들면, 지름 0.002∼0.005mm인 입자로 이루어진 황토(22)를 천연 접착제와 물을 혼합하여 목재로 제작된 격자 프레임(21)에 채워넣고 건조시켜 굳혀서 제작한다.
황토(22)가 채워지고 건조되어 굳혀진 격자 프레임(21)의 내측면과 외측면에 한지 등으로 형성되는 커버를 덮어서 습기와 공기는 통하고 황토(22)는 빠져 나오지 못하게 할 수 있다.
도 5에 본 발명에 의한 종이 보드의 일 실시예가 도시된다.
본 발명에 의한 제1 종이 보드(30)는 상기 황토 보드(20)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되고, 내측 종이커버(31)와 외측 종이커버(33)를 지지하기 위한 사각형 격자 프레임(32)에 한지를 주원료로 하는 내측 종이커버(31)와 외측 종이커버(33)을 천연 접착제로 부착하여 형성한다.
제1 종이 보드(30)의 내측 종이커버(31)와 외측 종이커버(33) 사이에 공기층이 포함되어 외부의 열기와 냉기를 차단하는 효과를 갖는다.
본 발명에 의한 제2 종이 보드(40)는 제1 종이 보드(30)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 부착되고, 제1 종이 보드(30)와 동일하게 내측 종이커버(41)와 외측 종이커버(43) 사이에 사각형 격자 프레임(42)이 개재되어 구성된다.
제1 종이 보드(30)와 제2 종이 보드(40) 중 어느 하나의 내측 종이커버(31, 41)와 외측 종이커버(33, 43)에 상변화 과정을 통하여 많은 양의 열 에너지를 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하는 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 벌꿀의 집 등을 흡수시켜 구성한다.
여기서 본 실시예에서는 제1 종이 보드(30)와 제2 종이 보드(40) 중 어느 하나의 내측 종이커버(31, 41)와 외측 종이커버(33, 43)에 잠열재인 천연 파리핀, 왁스 등을 흡수시켜 구성했지만, 필요에 따라 제1 종이 보드(30) 또는 제2 종이 보드(40)의 내측 종이커버(31, 41)과 외측 종이커버(33, 43)에만 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 밀랍 등을 흡수시켜 구성함으로써 외부의 온도 변화에 따라 열을 흡수하거나 방출하여 외부의 온도를 제1 종이 보드(30)와 제2 종이 보드(40)를 잠열재로 구성할 수 있다.
본 실시예의 제1 종이 보드(30)와 제2 종이 보드(40)는 목재, 알루미늄 등의 경금속으로 제작된 지지 프레임(32, 42)에 한지 등의 제1 종이 보드(30)와 제2 종이 보드(40)를 부착하여 구성했지만, 도 5 에 도시된 바와 같이 제1 종이 보드(70)와 제2 종이 보드(80)를 두께 10∼50 mm 의 종이로 구성하고, 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 꿀벌의 집을 구성하는 밀랍 등을 흡수시켜 구성할 수 있다.
본 발명에 의한 실내 쪽의 목재보드(50)는 편백 나무(피톤치트) 등 나무 재질의 사각판재로 제작되어 식물이 병원균·해충·곰팡이에 저항하려고 내뿜거나 분비하는 피톤 치트를 실내로 발산하도록 함으로써, 실내에 거주하는 거주자의 스트레스가 해소되고 장과 심폐기능이 강화되며 살균작용을 제공한다.
도 6에 본 발명에 의한 단열재 벽체를 도 2의 A-A 선을 따라 횡방향으로 자른 단면도가 도시된다.
본 발명에 의한 단열재 벽체(100)의 외부에 설치되는 탄화 목재 보드(10)는 그 외측면과 내측면에 내측 숯층(11)과 외측 숯층(13)이 형성되어 숯에 포함되는 다기공에 의해 습도가 높은 경우 공기중의 수분을 흡착하여 숯내부의 다기공안에 흠수하고, 습도가 낮은 경우 품고 있던 수분을 공기중으로 방출하여 습도를 조절한다.
다기공에 의해 대기중의 오염물질을 흡착하여 인체에 해로운 오염물질을 제거하고, 숯의 탄소성분에 의해 음이온을 방출하여 인체의 혈액 중의 전자 농도를 증가시킴으로써 체내 활성산소의 활동을 억제시키고 노화를 방지하는 항산화 작용을 한다.
혈액의 pH 상승에 도움을 주며, 대뇌에 작용함으로써 뇌 속의 세로토닌 농도를 조절하여 불안증이나 긴장감을 줄여주고 스트레스 호르몬이 덜 분비되는 환경을 제공해 준다. 그 결과 혈액순환이나 물질대사가 더욱 활발하게 되고 면역력 증가로까지 이어질 수 있다.
본 발명에 의한 황토 보드(20)는 간격부재 프레임(60)을 개재하여 탄화 목재 보드(10)에 부착되므로 황토 보드(20)와 탄화 목재 보드(10) 사이에 공기층을 형성하여 보온효과를 준다.
황토 보드(20)에 포함되는 황토(22)는 지름 0.002∼0.005mm인 입자로 이루어진 퇴적물로서 인체의 생리작용을 활발하게 하고 체온을 높여 모세혈관이 확장되고, 혈액순환을 활성화시키며, 신진대사를 강화시켜 세포조직의 재생력을 증가시키는 역할을 한다.
황토 보드(20)에 간격부재 프레임(60)을 개재해서 제1 종이 보드(30)가 부착되어 있고, 도 5에 도시된 바와 같이 제 1 종이 보드(30)의 사각형 격자 프레임(32)에 한지를 주원료로 하는 내측 종이커버(31)와 외측 종이커버(33)가 부착되어 내측 종이커버(31)와 외측 종이커버(33) 사이에 공기를 포함하는 공간을 형성하여 보온효과를 가진다.
또한, 내측 종이커버(31)와 외측 종이커버(33)에 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 밀랍(벌꿀의 집) 등을 흡수시켜 외부 대기의 온도변화에 따라 상변화 과정을 통하여 열 에너지를 흡수하여 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하여 본 발명에 의한 단열재 벽체(100)의 외부온도와 실내 온도 사이에 최고 온도차가 증가하고 그 시간의 주기가 지연됨에 따라 실내 온도를 일정하게 유지할 수 있다.
즉 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 밀랍(벌꿀의 집) 등은 녹는점이 62~63℃이고, 비중이 0.961~0.973 이고, 점착성이 있는 물질이어서 콘크리트에 비해 가볍고 62~63℃에서 고체에서 액체로 상변화하면서 다량의 에너지를 흡수하므로 여름철 높은 외부 대기온도에서 이동식 건물의 외부 벽체에 잠열재를 적용할 경우 잠열재의 영향으로 기존의 벽체 대비 진폭의 차가 커지고, 시간 지연 또한 증가하면서 낮 시간의 높은 온도의 영향이 밤의 내부온도 환경에 영향을 미치면서 내부온도환경의 쾌적성을 향상시키는데 효과적이다.
도 7에 본 발명에 의한 단열재 벽체의 종이보드를 잠열재를 포함하는 종이재질로 구성한 다른 실시예를 나타내는 횡방향으로 자른 단면도가 도시된다.
본 실시예에서는 단열재 벽체(100)의 제1 및 제2 종이보드(70, 80)를 격자 프레임(32, 42) 없이 종이커버만으로 구성하고, 천연 파리핀, 왁스, 밀랍(벌꿀의 집) 등의 잠열재를 흡수시켜 잠열재가 고체에서 액체로 또는 액체에서 고체로 상변화하면서 다량의 에너지를 흡수하거나 방출하여 본 발명에 의한 이동식 건물의 단열재 벽체(100)가 잠열재의 영향으로 기존의 벽체 대비 외부온도와 실내온도 진폭의 차가 커지고, 시간 지연 또한 증가하여 외부 대기의 온도에 영향을 받지않는 단열재의 효과를 얻을 수 있다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 실시예는 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 발명의 보호범위는 이하의 특허청구범위에 기재된 사항에 의해서만 정하여지며, 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 개량 및 변경된 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속한다.
10: 탄화 목재 보드 11: 내측 숯층
12: 사각형 판재 13: 외측 숯층
20: 황토 보드 21: 격자 프레임
22: 황토 30, 40: 제1, 제2 종이 보드
31, 41: 내측 종이커버 32, 42: 격자 프레임
33, 43: 외측 종이커버 50: 목재보드
60: 간격부재 프레임 70, 80: 제1 및 제2 종이보드
100: 단열재 벽체

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  5. 내,외측면에 열을 가하여 탄화된 숯층을 형성하거나 숯으로 제작된 숯보드가 부착된 목재로 구성되는 탄화 목재 보드와;
    상기 탄화 목재 보드에 간격 부재 프레임을 개재해서 부착되는 목재 보드를 포함하되,
    상기 탄화 목재 보드와 목재 보드 사이에 간격부재 프레임을 개재해서 부착되는 적어도 하나의 종이 보드를 더 포함하고,
    상기 종이 보드는 상변화 과정을 통하여 많은 양의 열 에너지를 축적하거나 저장된 열 에너지를 방출하는 잠열재인 천연 파리핀, 왁스, 밀랍을 흡수시켜 구성하는 것을 특징으로 하는 단열재 벽체.
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