KR102066672B1 - 건축물 외벽 패널 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합판 사이에 다공질의 질석과 단열성능 및 불연성능 등이 우수한 무발포우레탄을 충진시켜 기능성과 시공용이성이 향상되도록 한 건축물 외벽 패널에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 합판(10,10') 양측 사이에 상호간 이격간격을 두고 구조목(20)이 고정 배치되고, 상기 각 구조목(20)과의 사이 공간에 단열층(30)을 형성하는 외벽 패널에 있어서, 상기 단열층(30)은 질석과 무발포우레탄이 혼합 충진되고, 상기 질석은 상기 무발포우레탄이 질석과 반응열에 의해 용융되어 무발포우레탄에 해당하는 기공을 갖도록 형성되며, 상기 합판(10,10')의 외면에는 단열재 접합층(40)이 형성되는 것을 특징으로 한다.

Description

건축물 외벽 패널{Building exterior wall panel}
본 발명은 건축물 외벽 패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 합판 사이에 다공질의 질석과 단열성능 및 불연성능 등이 우수한 무발포우레탄을 충진시켜 기능성과 시공용이성이 향상되도록 한 건축물 외벽 패널에 관한 것이다.
고도로 발전하는 산업기술에 힘입어 건설 시공업의 기술 또한 큰 발전을 보이고 있다. 그리고, 건축자재에 대한 많은 연구와 노력으로 기능적으로 우수한 건축자재가 채용되고 있는데, 특히 건축외장재의 경우 다양한 미감 특성을 갖는 다양한 종류의 재료가 이용되고 있다. 이러한 추세는 기존의 철근콘크리트 구조의 건축물에 있어서, 외부의 콘크리트 마감이 차가운 느낌을 주고, 메마른 도시경관을 형성하는 단점이 있는 바, 이에 더욱 부합된다.
결국, 고도의 기능을 가진 다양한 건축 외장재가 등장하고 그에 따른 건축물을 시공할 경우 건물 미관을 수려하게 함으로써 건축물의 가치를 더욱 높이고, 도시경관을 더욱 아름답게 만드는데 일조할 수 있게 되었다.
더욱이, 현대 건축물의 외벽 시스템을 살펴보면, 조적구조, 철근 콘크리트 구조 등의 건물 외벽의 구조체에 다양한 금속 등을 이용한 외벽 패널을 시공함으로써 건축물의 외관을 미려하게 하고, 특히 중·고층 빌딩에 하이테크한 느낌을 살릴 수 있는 시공을 하는 경향이 두드러진다.
또한, 고층 빌딩의 경우 철골구조(S구조)나 철근콘크리트구조(SRC구조)를 이루는 경우가 많은데, 이러한 경우 건축물의 외벽은 대부분 하중을 받지 아니하는 커튼 윌(curtain wall) 구조로 시공하게 된다. 이 경우 상기 커튼 윌은 하중을 거의 받지 않으므로 비내력벽으로 시공될 수 있어 상기 외벽 패널을 사용하는 경향이 두드러진다.
상기와 같이 외벽 패널은 석재 패널, 유리판, 종이시트, 섬유지, 필름지 등을 사용하는 것으로써, 건축물의 용도나 디자인에 가장 알맞은 질감 또는 특성을 갖는 것을 사용하게 되는 것이며, 상기의 외벽 패널은 벽체 표면에 장식성을 연출하는 목적으로도 사용되는 것이다. 여기서, 상기와 같은 마감 패널은 유지보수가 용이한 철재 패널을 가장 보편적으로 사용하고 있다.
그런데, 철재 패널은 유지보수가 용이하다는 이점은 있으나, 열전도율이 매우 높아 급격한 온도차가 발생하게 되면, 외측과 내측 경계부 및 보강파이프와의 결합부에서 상당한 결로가 발생되고, 빗물 발생 시 신속하고 효과적인 배수가 이루어지지 못하며, 상기 빗물이 외벽 패널 간의 틈새나 보강파이프와의 결합부로 스며들거나 유입되면서 내구성 저하의 직접적인 원인으로 작용하게 되는 것이고, 특히 다른 소재에 비해 고가여서 시공비용의 증가 원인이 되는 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 기술로써, 한국 등록특허 제10-1166345호에 '단열재를 마련한 합성목재 마감재'가 개시되어 있다.
위 기술은, 통상의 넓은 면적의 정사각형 혹은 직사각형으로 구성하여 양측의 끼움돌기와 끼움홈에 의해 모자이크 방식으로 끼워 시공하는 마감재에 있어서, 길이방향의 마감재 내부면에 수납공을 형성하고 상기 수납공의 내부면 일측에는 다수개의 돌기를 길이방향으로 돌출형성하여 상기 수납공에는 상기 수납공에 수용하는 단열재를 마련하여 돌기에 밀착고정하여 형성되는 단열재를 마련한 합성목재 마감재에 관한 것이다.
그러나, 위와 같은 기술은 구조체 사이에 단열재를 끼워서 시공하는 방식으로써, 취약한 구조를 가지고 있기 때문에 내구성 저하가 야기되는 문제점과, 단열기준의 강화에 따라 마감과 시공성을 위해 벽면구조체도 함께 두꺼워질 수 밖에 없어 경제성 저하와 함께 설비단가가 상승되는 문제점이 발생하므로, 이러한 사항들을 종합적으로 고려한 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다.
한국 등록특허 제10-1166345호(2012.07.11.) 한국 등록특허 제10-0932539호(2009.12.09.) 한국 등록실용신안 제20-0182691호(2000.03.08.)
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 작업과정이 용이하게 이루어질 수 있도록 하여 이에 따른 과비용을 해소하고, 내구성 증대는 물론 비틀림 또는 변형 등에 대비할 수 있는 물리적 강성을 충분히 확보할 수 있는 건축물 외벽 패널을 제공함에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 과제 해결 수단 구성은, 합판(10,10') 양측 사이에 상호간 이격간격을 두고 구조목(20)이 고정 배치되고, 상기 각 구조목(20)과의 사이 공간에 단열층(30)을 형성하는 외벽 패널에 있어서, 상기 단열층(30)은 질석과 무발포우레탄이 혼합 충진되고, 상기 질석은 상기 무발포우레탄이 질석과 반응열에 의해 용융되어 무발포우레탄에 해당하는 기공을 갖도록 형성되며, 상기 합판(10,10')의 외면에는 단열재 접합층(40)이 형성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 단열재 접합층(40)은, 제1알루미늄 은박 시트(42); 상기 제1알루미늄 은박 시트(42)의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 수지 시트(44); 상기 폴리에틸렌 수지 시트(44)의 상부에 적층되는 부직포 시트(46); 상기 부직포 시트(46)의 상부에 적층되는 제2알루미늄 은박 시트(48); 및 상기 제2알루미늄 은박 시트(48)의 상부에 적층되는 알루미늄 코팅 시트(49)로 구성될 수 있다.
한편, 상기 합판(10,10')은, OSB(oriented strand board)합판, MDF(medium density fiberboard)합판 및 파티클보드(particle board) 중에서 선택된 어느 하나이며, 상기 질석과 무발포우레탄의 혼합비율은, 중량%로 40-60:40-60이 바람직하다.
본 발명에 따른 건축물 외벽 패널은, 전처리 작업이 불필요하여 간단한 작업시공은 물론 공기 단축과 그에 따른 비용절감을 실현할 수 있고, 질석과 무발포우레탄을 충전하여 제조함으로써, 가볍고 내구성이 뛰어나면서도 비틀림이나 변형 등에 대하여 미연에 방지할 수 있는 물리적 강성을 충분히 확보할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 건축물 외벽 패널은, 탁월한 단열효과로 인해 냉·난방비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건축물 외벽 패널을 나타낸 측단면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 건축물 외벽 패널의 외면에 형성되는 단열재층의 구성을 나타낸 분리사시도.
본 발명의 건축물 외벽 패널은,
합판(10,10') 양측 사이에 상호간 이격간격을 두고 구조목(20)이 고정 배치되고, 상기 각 구조목(20)과의 사이 공간에 단열층(30)을 형성하는 외벽 패널에 있어서,
상기 단열층(30)은 질석과 무발포우레탄이 혼합 충진되고, 상기 질석은 상기 무발포우레탄이 질석과 반응열에 의해 용융되어 무발포우레탄에 해당하는 기공을 갖도록 형성되며,
상기 합판(10,10')의 외면에는 단열재 접합층(40)이 형성되는 구조로 이루어진 것으로, 전처리 작업이 불필요하여 간단한 작업시공은 물론 공기 단축과 그에 따른 비용절감을 실현할 수 있고, 질석과 무발포우레탄을 충전하여 제작함으로써, 가볍고 내구성이 뛰어나면서도 비틀림이나 변형 등에 대하여 미연에 방지할 수 있는 물리적 강성을 충분히 확보할 수 있는 기술이다.
이하, 본 발명에 따른 건축물 외벽 패널에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 건축물 외벽 패널은, 상부와 하부에 각각 합판(10,10')이 배치되되, 상기 합판 사이의 양쪽에는 구조목(20)이 설치된다.
상기 합판(10,10')은 목재 재질로 이루어진 것으로, 종래의 합성수지 재질 또는 철재 재질로 이루어진 패널의 부족한 내충격 강도를 보완할 수 있는 장점을 지닌 소재이다. 다시 말해, 본 발명에서 목재 재질로 이루어진 합판을 사용함으로써, 외부 충격에 대해 강하고, 보다 높은 안정성을 갖출 수 있게 되는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건축물 외벽 패널은 주로 목조 건축물의 벽체에 적용될 수 있다. 물론, 본 발명에 따른 건축물 외벽 패널이 목조 건축물의 지붕 등 다양한 부위에 적용될 수도 있으나, 목조 건축물의 벽체에 적용되어 강성을 유지하면서도 단열성을 충분히 제공하는 것이 바람직할 수 있다.
상기 구조목(20)은 합판(10,10') 사이에 고정 배치되어 보강 골조를 이룰 수 있는데, 그 개수와 두께, 강도 정도는 설치 대상장소의 여건 등에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 또한, 상기 구조목(20)은 목재로 이루어지는게 바람직하나, 이에 한정하지 않고 스틸 등과 같은 다른 재질로도 이루어질 수 있다.
본 발명에서 사용될 수 있는 합판은 그 종류가 다양한데, 예컨대 OSB(oriented strand board)합판, MDF(medium density fiberboard)합판 및 파티클보드(particle board) 중에서 선택된 어느 하나를 사용할 수 있다.
상기 MDF합판은 중밀도 섬유판으로써, 목질 재료를 원료로 하여 얻는 목섬유를 접착제와 함께 고온, 고압으로 압착 성형한 판재로, 3 - 30mm 두께로 주로 생산한다. 조직이 치밀하고 균일한 특성이 있으며, 기계 가공성과 강도가 우수하므로 일반 목재를 대신하여 가구, 스피커 외관, 탁구대 등의 재료로 널리 이용된다.
상기 파티클보드는 원목으로 목재를 생산하고 남은 폐 잔재를 부수어 작은 조각으로 만들고 접착제를 섞어 고온 고압으로 압착시켜서 만든 가공재 원목이 가지는 단점을 보완할 수 있으며, 원목의 가공 과정에서 발생하는 폐 잔재를 재활용한다는 측면에서 효율적이고 경제적이다.
한편, 본 발명의 건축물 외벽 패널은, 바람직하게는 OSB합판을 사용하는게 합리적인데, 이는 상기 OSB합판은 손가락 두 개 정도 크기의 나무 입자를 방수성 수지와 함께 압착하여 만든 인공 판재로써, 강도와 안정성을 극대화시킬 수 있기 때문이다.
한편, 상기 단열층(30)은 질석과 무발포우레탄이 혼합 충진되어 형성된다. 이때, 상기 질석과 무발포우레탄의 바람직한 혼합비율은, 중량%로 40-60:40-60이나, 질석의 입경크기 등에 따라 상기 무발포우레탄과의 혼합비율은 적절하게 조절될 수 있다.
상기 질석은 다공질 형태로써, 주요 특징으로는 불에 잘 타지 않으며(약 1,400℃까지 견딜 수 있음), 소리를 흡수하여 흡음재 역할도 한다. 또한, 유해오염물질인 포름알데히드(HCHO), 총휘발성유기화합물질(TVOC)을 방출하지 않아 친환경적이고, 토지개량제로 사용이 가능하기 때문에 건축폐기물이 나오지 않는다. 또 무게가 가볍기 때문에 경량의 패널제작이 가능하다.
상기 질석을 이루는 화학성분에 대해 살펴보면, 이산화규소(SiO2) 39.5%, 산화알루미늄(Al2O3) 12%, 삼산화이철(Fe2O3) 7%, 이산화티타늄(TiO2) 1%, 산화마그네슘(MgO) 23%, 산화칼슘(CaO) 1.5%, 산화칼륨(K2O) 2%, 잔부가 물로 구성되어 있으며, 주요 물리적 특성은 비중이 0.07 - 0.18, pH 4.5 - 7.5, 전기전도도 0.05 - 0.14, 보습력 65 - 68%, 흡수율 285 - 368%, 통기성 62.8 - 72.8%이고, 색상은 주로 밤색, 은색이며, 입도는 10mm 미만이다.
상기 무발포우레탄은 700 - 800℃ 불연성능을 갖으며, 현재 시중에서 사용되고 있는 접착제는 무기질접착제가 사용되나, 본 발명에서는 무발포우레탄을 충진함으로써 질석과 합판을 접착하여 사용할 수 있다.
상기 무발포우레탄은 고체화시킴으로써 강도, 내화, 단열 성능을 향상시킬 수 있는 이점이 발생하며, 앞서 설명한 질석과 무발포우레탄을 먼저 혼합한 다음 충진하거나 또는 질석 충진 후 무발포우레탄을 충진할 수 있다.
한편, 상기 무발포우레탄은 '레진(resin)'이라고도 불리며, 높은 경도와 우수한 내구성이 특징이다.
상술한 바와 같은 특성을 지닌 질석과 무발포우레탄은, 본 발명의 일 구현예에 있어서, 상기 질석은 무발포우레탄이 질석과 반응열에 의해 용융되어 무발포우레탄에 해당하는 기공을 갖도록 형성되며, 이로써, 가볍고 내구성이 뛰어나면서도 비틀림이나 변형 등에 대하여 미연에 방지할 수 있는 물리적 강성을 충분히 확보할 수 있는 것이다.
상기 질석과 무발포우레탄은 통상의 충진 방법을 이용할 수 있는데, 예컨대 압출로를 통한 충진 방법 등으로 상기 질석과 무발포우레탄을 충진할 수 있다.
상기 합판(10,10')의 외면에는 열전달 비율이 가장 높은 형태의 복사열을 차단하기 위한 단열재 접합층(40)이 형성된다.
상기 단열재 접합층(40)은 랩 형태로써, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 합판(10,10')의 외면에 부착되는데, 보다 구체적으로는 최하부에 마련되는 제1알루미늄 은박 시트(42)와, 상기 제1알루미늄 은박 시트(42)의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 수지 시트(44)와, 상기 폴리에틸렌 수지 시트(44)의 상부에 적층되는 부직포 시트(46)와, 상기 부직포 시트(46)의 상부에 적층되는 제2알루미늄 은박 시트(48)와, 상기 제2알루미늄 은박 시트(48)의 상부에 적층되는 알루미늄 코팅 시트(49)가 라미네이팅 되어 형성될 수 있다.
도 2를 참조하여 보다 상세하게 설명하면, 상기 제1알루미늄 은박 시트(42)는 단열재 접합층(40)의 최하부에 배치되어 주로 복사열 차단, 방음, 난연 및 표면 강화 기능을 수행한다.
상기 제1알루미늄 은박 시트(42)의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 수지 시트(44)는 단열(전도열 차단), 난연, 방음, 방습 및 방전 기능을 수행하며, 상기 폴리에틸렌 수지 시트(44)의 상부에 적층되는 부직포 시트(46)는 방습 기능을 향상시키는 기능을 수행한다.
또한, 상기 부직포 시트(46)의 상부에 적층되는 제2알루미늄 은박 시트(48)는 상기 단열재 접합층(40)의 최하부에 배치되는 제1알루미늄 은박 시트(42)와 마찬가지로 복사열 차단, 방음, 난연 및 표면 강화 기능을 수행한다.
상기 제2알루미늄 은박 시트(48)의 상부에 적층되는 알루미늄 코팅 시트(49)는 알루미늄의 박판 보호 및 저방사율을 강화시키는 기능을 수행한다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어진 단열재 접합층(40)은 얇은 랩 형태로 형성되어 있어서, 부피와 무게가 줄어 간편하고 그에 따라 작업의 효율성을 극대화할 수 있으며, 탁월한 단열효과로 인해 냉·난방비를 절감할 수 있다.
본 발명의 바람직한 추가 실시예에 있어서, 상기 단열재 접합층(40)은 상기 합판과 면 접촉되는 일면을 점착면으로 제작하여 시공을 더욱 용이하게 할 수도 있다.
또한, 상기 구성에 있어서 본 발명에 의한 건축물 외벽 패널은 가로로 하여 상, 하 연속 반복하여 이음 결합상태로 벽체 등의 외면에 부착 시공하거나 또는 외벽 패널을 세로로 세워 다수의 건축물 외벽 패널이 좌, 우 방향으로 연속 반복하여 이음 결합되게 하여 벽체 등의 외면에 부착 시공할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 건축물 외벽 패널은, 전처리 작업이 불필요하여 간단한 작업시공은 물론 공기 단축과 그에 따른 비용절감을 실현할 수 있고, 질석과 무발포우레탄층을 충진하여 제작함으로써, 가볍고 내구성이 뛰어나면서도 비틀림이나 변형 등에 대하여 미연에 방지할 수 있는 물리적 강성을 충분히 확보할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
10,10' : 합판 44 : 폴리에틸렌 수지 시트
20 : 구조목 46 : 부직포 시트
30 : 단열층 48 : 제2알루미늄 은박 시트
40 : 단열재 접합층 49 : 알루미늄 코팅 시트
42 : 제1알루미늄 은박 시트

Claims (4)

  1. 합판(10,10') 양측 사이에 상호간 이격간격을 두고 구조목(20)이 고정 배치되고, 상기 각 구조목(20)과의 사이 공간에 단열층(30)을 형성하는 외벽 패널에 있어서,
    상기 단열층(30)은 질석과 무발포우레탄이 혼합 충진되고, 상기 질석은 상기 무발포우레탄이 질석과 반응열에 의해 용융되어 무발포우레탄에 해당하는 기공을 갖도록 형성되며,
    상기 합판(10,10')의 외면에는 단열재 접합층(40)이 형성되고,
    상기 단열재 접합층(40)은,
    제1알루미늄 은박 시트(42);
    상기 제1알루미늄 은박 시트(42)의 상부에 적층되는 폴리에틸렌 수지 시트(44);
    상기 폴리에틸렌 수지 시트(44)의 상부에 적층되는 부직포 시트(46);
    상기 부직포 시트(46)의 상부에 적층되는 제2알루미늄 은박 시트(48); 및
    상기 제2알루미늄 은박 시트(48)의 상부에 적층되는 알루미늄 코팅 시트(49)로 구성되는 것을 특징으로 하는 건축물 외벽 패널.
  2. 삭제
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 합판(10,10')은,
    OSB(oriented strand board)합판, MDF(medium density fiberboard)합판 및 파티클보드(particle board) 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 건축물 외벽 패널.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 질석과 무발포우레탄의 혼합비율은, 중량%로 40-60:40-60인 것을 특징으로 하는 건축물 외벽 패널.
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