KR102214636B1 - 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 차열 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커튼월에 있어서, 상기 커튼월은 창호프레임, 열전도차단 커버, 백판넬, 및 유리 외벽으로 이루어지되, 상기 열전도차단 커버는 상기 스팬드럴 구간 중 유리 및 백판넬이 이격된 공간의 수직재 및 수평재 창호프레임 표면에 배치되는 것을 특징으로 하는, 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 차열 시스템에 관한 발명이다.

Description

열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 차열 시스템{CURTAIN WALL INSULATION SYSTEM INCLUDING FPAME WITH COVER}

본 발명은 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 시스템에 관한 것이다. 구체적으로 외벽이 유리로 시공된 커튼월 건축물에 있어서, 금속재 창호프레임 내주면의 표면온도가 건축물 외부 온도로부터 받는 영향을 최소화함으로써 쾌적한 실내 온도를 유지하기 위해 요구되는 냉난방에 소요되는 에너지 소비의 저감을 구현하도록 할 수 있는 커튼월의 고효율 차열 시스템에 관한 것이다.

건물의 주체구조인 기둥과 보의 골조만으로 건물에 가해지는 수직하중과 바람이나 지진 등에 의한 수평하중을 지지하는 구조에서 벽체는 단순히 공간을 칸막이 하는 외부 벽체 구실만 하기 때문에 이 때의 외부 벽체를 커튼월이라고 하며, 한국 건축 용어로는‘비내력 칸막이벽’이라고 한다. 이러한 커튼월은 업무용 빌딩, 주상복합 같은 고층 또는 초고층 건축물에 많이 적용된다.

이때 고층 건축물에서는 건물의 자체중량이 기둥이나 보의 굵기에 큰 영향이 있으므로 중량을 줄이기 위하여 커튼월에는 가벼운 알미늄 재료가 사용되는데, 그 대표적인 건물의 예로, 뉴욕에 있는 프리덤타워와 국내에는 여의도 63빌딩이 있다.

특히 커튼월은 투명 유리 혹은 반사유리를 사용한 빌딩 외벽을 마감하여 미려한 외감을 선사하는 것을 하나의 목적으로 한다. 예를 들어, 도 1과 같이 빌딩 전면에 칼라유리를 사용하여 햇빛으로 연출되는 색의 면을 만들어 건물 스스로 강한 시각적 정체성을 갖게 하거나, 커튼월에 LED 조명, 전자 광고판 등을 적극 도입하는 사례가 있다.

다만 도 1과 같이 커튼월 건축물은 외벽 자체가 유리로 시공되고, 벽체는 열전도율이 높은 알미늄 및/또는 금속판이 사용되기 때문에 일반적인 콘크리트, 목재 등 비금속 시공 방식의 건축물에 비하여 단열, 차열에 취약한 단점이 있다.

이와 관련하여 공개특허공보 제10-1619510호는 커튼월 구조의 열성능을 개선하기 위하여 이중유리 사이 공간에 요철 형상의 단열수단을 포함한다. 다만, 이러한 구조는 수직 및 수평으로 상호 연결된 창호프레임 표면에 흡수되는 외부 온도 조건 및 이로 인한 열전달을 최소화할 수 없어, 커튼월 건축물 내부의 열성능 감소의 근본적인 문제점을 해결할 수 없다. 나아가 요철 형상의 단열수단의 별도 제조 공정이 필요하다.

상술한 근본적인 문제점과 관련하여, 커튼월의 일반적인 구조를 아래와 같다. 외벽 마감재료인 유리, 금속재 알미늄 창호프레임, 단열 백판넬로 이루어진 커튼월 건축물의 구조는 투과부분(vision part, 비젼구간) 및 비투과부분(spandrel part, 스팬드럴 구간)으로 이루어진다. 이중 층간부인 스팬드럴(Spandrel) 구간은 유리, 금속재 창호프레임 및 백판넬이 순서대로 배치되며, 상기 유리 및 백판넬은 금속재 창호프레임에 의해 소정의 거리를 두고 이격되게 배치된다.

상기 이격된 공간에는 공기방이 형성되는데, 외부 환경 변화 특히, 계절에 따라 건물에 흡수되는 하절기의 열기 또는 동절기의 냉기는 공기방에 정체된 공기의 온도 변화를 초래하고, 이는 금속재 알미늄 창호프레임에 흡수되어 창호프레임 표면 온도에 직접적인 영향을 미친다.

이와 관련하여 커튼월 건축물의 단열을 위해 단열성능을 구비한 마감재 구성에 필요한 유리와 백판넬을 순차적으로 배치하거나, 창호프레임 내부에 단열소재를 삽입한 단열바를 사용하고 있다. 다만, 상기와 같은 단열 방법은 외부 온도 변화에 따라 창호프레임 표면으로 흡수되는 열기 또는 냉기의 전달은 해소시키지 못한다. 도 3의 참고도와 같이 외부 온도 조건을 반영한 공기방의 열기(붉은색 화살표) 또는 냉기(파란색 화살표)가 프레임 내부에 정체되고, 창호프레임 표면에 흡수된다. 흡수된 열기 또는 냉기는 수직재로 연결된 금속재 알미늄 창호프레임의 구조적 특성에 따라 상하로 전달되고, 전체 창호프레임 표면에 열전도 현상을 유발한다. 즉 이는 건축물 내부에서 상하좌우로 열기 또는 냉기를 전달하는 열전도 경로(주황색 화살표)를 발생시킨다.

예를 들어 한여름, 한겨울의 외부 온도에 의해 공기방의 공기는 열기 또는 냉기를 포함한 채 공기방에 적체되고, 이는 창호프레임 표면에 전달되어 표면 온도를 극단적인 고온 또는 저온으로 변화시킨다. 특히 수직재 및 수평재 금속재 창호프레임은 상호 연결된 일체형 구조인바 변화된 고온 또는 저온의 열변화를 상하좌우로 전달하고, 전달된 열은 건축물 내부 공간의 온도 변화를 초래한다.

상기 열전도 현상은 하나의 층 구획의 수직재 및 수평재 창호프레임 내주면 표면을 통해 이루어지며, 이에 그치지 않고 결국 비젼구간의 온도 조건에 반영되는 열전달 경로를 발생시킨다. 즉, 스팬드럴 구간에서 창호프레임의 온도 변화에 상응하게 비젼구간의 온도 조건이 변화되고, 변화된 온도 조건을 적정 온도 수준으로 유지하기 위한 에너지가 요구되며, 결과적으로 냉난방을 위한 과다한 에너지 소비가 수반된다.

즉, 종래 커튼월 건축물의 구조에 따르면, 외부의 극단적인 온도 조건은 건축물 전체의 열성능을 저하시켜, 외부 온도 변화를 회피하여 쾌적한 실내 온도를 형성하는 과정에 상당한 영향을 미치게 된다.

이와 관련하여 공개특허공보 제10-1377372호는 내부커튼월과 외부커튼월의 이중구조를 가진 이중외피 커튼월에 있어서, 수직바의 열전달 현상을 차단하기 위하여 중공층을 사이에 두고 실내측과 실외측 커튼월에 단열층을 삽입한다. 상기 구조는 외측수직바, 중간수직바, 내측수직바를 매개로 이들 사이에 단열층이 샌드위치 식으로 결합된 것이다. 이는 수직바 표면으로 전달되는 외부 온조 조건의 실질적인 열전달 현상을 근본적으로 차단할 수 없다.

상술한 열전도 현상은 창호프레임 표면으로 흡수되는 외부 온도조건으로부터 수직 및 수평으로 상호 연결된 금속재 알미늄 창호프레임의 구조적 특성에 의해 불가피하게 발생하는 것인바, 커튼월 건축물의 단열성능 확보에 상당히 불리한 영향을 미치고 있다. 따라서 창호프레임 표면으로 흡수되는 외부 온도조건, 도 3과 같은 수직 및 수평재 창호프레임을 통한 상기 외부 온도 조건의 열전달 경로를 사전에 차단하는 차열 시스템이 요구된다.

한편 종래에는 외벽인 유리와 백판넬 사이의 창호프레임에 단열의 목적과 색감을 부여하기 위해 창호프레임 표면에 시트지나 일반적인 차단재를 결합한 사례가 있다. 다만, 한여름의 열기와 한겨울의 냉기에 의해 시트지나 차단재가 수축 및 팽창을 반복하여 시간이 경과되면 변색, 탈리되어 외관이 오히려 흉물스러워지는 경우가 있어 이를 보완할 방안이 필요한 실정이다.

등록특허공보 제10-1619510호 등록특허공보 제10-1377372호

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 커튼월 구조에서 백판넬과 외벽 사이의 이격된 공간에 배치되는 창호프레임에 차열커버를 적층하여, 상기 이격된 공간에 정체된 열기 또는 냉기가 금속재 창호프레임을 통해 전도되는 것을 최소화하도록 구성함으로써 건축물 외부 및 내부의 극단적인 온도차이를 감소시키는 열전도 차단커버를 포함하는 커튼월 차열 시스템을 제공하는 데에 목적이 있다.

또한 본 발명은 컬러감이 부여된 열전도 차단 커버를 창호프레임 상에 적층함으로써, 별도의 미려 외관자재 없이도 미려한 외관을 제공할 수 있는 커튼월 창호프레임의 열전도차단 커버를 제공하는데 다른 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월은 커튼월에 있어서, 상기 커튼월은 창호프레임, 열전도차단 커버, 백판넬, 및 유리 외벽으로 이루어지되, 상기 열전도차단 커버는 상기 스팬드럴 구간 중 유리 및 백판넬이 이격된 공간의 수직재 및 수평재 창호프레임 표면에 배치되는 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 열전도 차단 커버는 표면에 컬러감을 부여하는 도막이 형성된 것이되, 열전도 차단 커버, 프라이머, 칼라도막 순서로 적층된 것을 특징으로 한다.

본발명의 다른 실시예에 의하면 비젼구간(Vision Part)과 스팬드럴구간(spandrel part)으로 구분되는 커튼월 건축물에 있어서, 상기 커튼월은 유리외벽, 수직재 및 수평재로 상호연결된 창호프레임, 백판넬 순서이며 상기 스팬드럴구간의 유리외벽, 백판넬은 창호프레임 상에 소정의 이격된 공간을 두어 공기방을 형성하고, 상기 공기방이 창호프레임 외주변을 두고 형성되되, 외부 온도 변화에 대응하는 온도의 공기를 포함하며, 상기 창호프레임 외주변 온도 변화에 대응하여 창호프레임 외주면 표면 온도가 변화되고, 상기 변화된 온도가 수직재 및 수평재로 상호 연결된 창호프레임 내주면 표면으로 전도됨으로써, 상기 비젼구간 실내 공기에 전도되는 열전달 경로를 차단하기 위하여, 상기 제1항 또는 제2항의 열전도 차단커버를 사용함으로써, 상기 이격된 공간의 수직재 및 수평재 창호프레임 표면의 열전달 경로를 차단하는 것을 특징으로 하는 커튼월 차열 방법을 제공한다.

본 발명의 열전도 차단커버를 포함하는 커튼월 창호프레임에 따른 효과는 다음과 같다.

첫째, 본 발명은 커튼월 구조에서 스팬드럴 구간과 비젼구간을 연결하는 창호프레임의 열전도 경로를 차단함으로써, 건물 내주면 창호프레임 표면으로 진행되는 열전달을 최소화할 수 있다. 따라서 커튼월 건축물의 실질적인 열전달 경로를 차단하여 열취득 및 열손실을 감소시킬 수 있는바 커튼월 건축물의 효율적인 차열, 에너지 관리 비용의 감소를 기대할 수 있다.

둘째, 본 발명은 종래 기술과 달리 금속재 창호프레임과 차열 커버를 결합하는 구성으로 열전도를 최소화할 수 있으며, 창호프레임 내부에 단열재를 삽입하기 위하여 별도로 창호프레임의 구조를 설계, 제조, 조립하는 번거로운 공정을 생략할 수 있는 공정개선의 효과가 있다.

셋째, 본 발명은 표면에 컬러감이 부여된 열전도 차단 커버를 스팬드럴 구간의 외벽과 백판넬 사이의 창호프레임 상에 적층하는 것으로서, 추가적인 외관자재를 도입하지 않고도 종래 커튼월 건축물에 다채로운 색감을 유지시키는 본연의 효과를 제공할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

도 1은 일반적인 커튼월 건축물의 사진이다.
도 2는 비젼 구간과 스팬드럴 구간으로 구분되는 일반적인 커튼월 구조의 사진 및 단면도를 나타낸 것이다.
도 3은 커튼월 건축물에 있어서, 외부 온도 조건에 따라 외벽체 및 내벽체에 형성되는 열기 또는 냉기에 의해 건축물 내부에 온도 조건이 전달되는 커튼월 시스템에 대한 개략적인 참고도이다.
도 4는 종래 커튼월 금속재 알미늄 창호프레임에 있어서, 외부 온도 영향에 따른 열전도 현상을 설명하는 개략적인 참고도이다.(붉은색 화살표는 외부온도에 상응하는 열기 또는 냉기가 창호프레임 외주변 표면으로 전도되는 것이며, 주황색 화살표는 창호프레임 내주면 표면을 통해 전달되는 외부 온도의 조건을 나타낸다.)
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 열전도 차단커버를 포함하는 커튼월 금속재 알미늄 창호프레임에 있어서, 외부 온도 영향에 따른 열전도 현상을 설명하는 개략적인 참고도이다.(붉은색 화살표는 외부온도에 상응하는 열기 또는 냉기가 창호프레임 외주변 표면으로 전도되는 것이며, 주황색 화살표는 창호프레임 내주면 표면을 통해 전달되는 외부 온도의 조건을 나타낸다.)
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 창호프레임 상에 열전도 차단커버를 적층한 단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 창호프레임 상에 열전도 차단커버를 적층한 단면도이다.
도 8은 커튼월 창호프레임의 온도변화를 측정하기 위한 종래 커튼월 창호프레임에 있어서, 열전도 측정부위를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 9는 커튼월 창호프레임의 온도변화를 측정하기 위해 본 발명의 일실시예에 따른 커튼월 창호프레임에 있어서, 열전도 측정부위를 나타내는 개략적인 단면도이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다.

도 3은 커튼월 건축물에 있어서, 외부 온도 조건에 따라 외벽체 및 내벽체에 형성되는 열기 또는 냉기에 의해 건축물 내부에 온도 조건이 전달되는 커튼월 시스템에 대한 개략적인 참고도이다.

도 4는 종래 커튼월 금속재 알미늄 창호프레임에 있어서, 외부 온도 영향에 따른 열전도 현상을 설명하는 개략적인 참고도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따라 열전도 차단커버를 포함하는 커튼월 금속재 알미늄 창호프레임에 있어서, 외부 온도 영향에 따른 열전도 현상을 설명하는 개략적인 참고도이다.

도 6 및 도7은 본 발명의 일 실시예에 따라 창호프레임 상에 열전도 차단커버를 적층한 단면도이며, 도 8은 커튼월 창호프레임의 온도변화를 측정하기 위한 종래 커튼월 창호프레임의 구조 및 측정부위를 나타내는 개략적인 단면도이고, 도 9는 커튼월 창호프레임의 온도변화를 측정하기 위한 본 발명에 따른 커튼월 창호프레임의 구조 및 측정부위를 나타내는 개략적인 단면도다.

이하 도 3을 통해 커튼월 시스템의 열전도 현상을 설명하고, 도 6 및 7을 통해 본 발명의 실시예에 따른 열전도 차단커버가 배치된 커튼월의 창호프레임의 구성에 대하여 설명하도록 하며, 도 6 내지 9를 통해 본 발명의 실시예 및 비교예의 효과 차이를 설명하도록 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전도 차단 커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 시스템에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 아래에서 설명되는 열전도 차단 커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 시스템은 스팬드럴 구간에 적용되는 경우를 예시하고 있지만, 스팬드럴 구간 뿐만 아니라 비젼 구간에도 적용될 수 있다.

최근 커튼월과 같은 고급스러운 외관의 건물을 시공하는 사례가 계속 증가하고 있다. 아울러 본 발명의 일 실시예에 따른 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월은 거시적으로 창호프레임, 백판넬 및 유리 외벽으로 구성된다.

커튼월은 도 2와 같이 일반적으로 사람이 활동하는 비젼 구간(Vision part)과, 층간부인 스팬드럴 구간(spandrel part)으로 구성된다. 이중 스팬드럴 구간의 외부는 외벽유리, 복합패널(또는 창호프레임) 또는 석재 등의 마감 자재가 설치되고, 내부는 백판넬(back panel)로 이루어진다.

이때 도 2와 같이 벽체에 사용되는 창호프레임은 일반적으로 스테인리스강, 알루미늄, 청동, 법랑철판 등 열전도율이 좋은 금속판을 수직재 및 수평재로써 상호 연결하여 건물 외측 전체를 구성하고, 이를 보완하기 위하여 백판넬은 외벽이 유리인 커튼월의 단열성능을 보완하기 위해 단열재와 함께 시공된다.

즉 비젼구간은 외벽 자체가 유리이고, 스팬드럴 구간은 단열재를 수반하는 백판넬에 의해 차폐되는 구성이다.

보다 상세하게 도 4와 같이 상기 스팬드럴 구간(S)은 외벽 유리(300)와 백판넬(200) 사이에 이격된 공간(10)을 포함한다. 이때 도 3을 참고하면, 외벽 유리를 통과한 온도 조건의 공기(붉은색 화살표, 파란색 화살표)가 백판넬에 의해 상기 이격된 공간에 차폐되고 그 결과 상기 이격된 공간에 충진된 공기가 열기(H) 또는 냉기(C)를 포함한 채 축적된다. 특히 한여름 고온의 열기에 의해 외벽 유리가 열파되는 것을 방지하거나, 마감재의 열변형을 방지하기 위해 창호프레임과 백판넬 사이에 소정의 틈을 두거나, 백판넬에 핀홀을 두어 이를 예방한다.

다만, 열파 또는 열변형을 위해 배치한 소정의 틈 또는 핀홀을 통해 스팬드럴 구간에서 가온 또는 냉각된 공기가 실내로 전달되게 되는 등 단열성능을 저하시키는데 백판넬에 설치된 일반적인 단열재는 두꺼운 두께에 의해 상기 소정의 틈, 핀홀을 밀폐하는 역할이 이루어지지 못하고 있다. 따라서 오히려 외부 온도를 흡수하는 건축물 외벽과 건물 내부의 극단적인 온도 격차 발생에 기여한다.

예를 들어, 도 3의 설명과 같이 여름 한낮의 태양에 의해 약 80℃ 이상의 열기가, 또는 겨울의 차가운 기온에 의해 약 -13℃ 이하의 냉기가 외벽 유리를 통해 상기 이격된 공간에 축적된다. 상기 축적된 열기 또는 냉기는 수평재 및 수직재 창호프레임 표면의 온도를 변화시킨 후 프레임을 따라 상하좌우로 자연스럽게 전도되어 비젼구간을 포함하는 전체 금속재 창호프레임의 표면 온도에 영향을 미친다.

따라서 외부환경 변화에 따라서 고층 빌딩 외벽 유리 전면의 복사열기 또는 냉기가 백판넬과 외벽유리의 이격된 공간에 정체되고, 열전도율이 큰 금속재 창호프레임 표면에 전도되어 실제로 한여름, 한겨울의 창호프레임의 표면 온도가 약 80℃ 이상, 한겨울에는 약 -13℃ 이하를 나타낸다.

특히 도 3의 참고도와 같이 상술한 창호프레임 표면의 온도에 따른 열전도 효과 중 수직재 창호프레임에 의한 열전도(주황색 화살표, 하늘색 화살표)는 건물의 상하를 통해 건물 전체로 이루어진다.

즉 스팬드럴 구간에 정체된 공기의 온도조건에 따라 수직재 창호프레임을 통해 건물 상하로 열기 또는 냉기가 전달되고, 이는 비젼구간의 창호프레임과 내벽 유리에 전달되어 비젼구간 내부 공기에 전달된다. 상기와 같은 전도 현상에 의해 외부 온도에 따라 비젼 구간 내부와 창호프레임의 표면 온도조건이 극심하게 상반될 수 있다.

예를 들어, 한여름의 경우 열기로 인한 건물 표면의 온도와 냉방기기 사용에 의한 비젼 구간 내부의 온도 차이가 증가할 수 있다. 반면 한겨울의 경우 냉기로 인한 건물 표면의 온도와 난방기기 사용에 의한 비젼 구간 내부의 온도 차이가 증가할 수 있다.

즉 커튼월 건축물의 경우 건물 표면의 온도와 건물 내부의 온도 차이가 극대화되어 냉난방을 위한 지나친 에너지 소비 등 열성능이 현저히 저하되는 결과를 초래하는 것이다. 나아가 최근 커튼월 시공시 비용절감을 위해 경량 스팬드럴 벽체 사용이 증가, 미려한 외관 선호에 따라 창면적비 증대로 인해 차열에 더욱 취약해져 열손실 및 열취득에 의한 냉난방비가 증가하는 원인이 되기도 한다.

또한 많은 건축물에서 입주 후 거주자들은 뜨겁게 데워지거나 차갑게 냉각된 창호프레임으로 인해 불쾌감을 느끼고, 단열 또는 차열에 관한 건축물 하자를 이유로 민원발생과 법률적 소송을 제기하는 사례가 빈번하게 나타나고 있다.

실제 상기와 같은 현상은 창호프레임의 표면 온도를 측정하여 알 수 있고, 이는 하기 [도 8] 및 [표 1]을 통해 확인할 수 있다. 하기 [도 8]은 종래 커튼월 건축물에 있어서, 유리 외벽을 통한 이격된 공간에 정체되는 공기가 창호프레임 표면에 흡수되어 측정되는 창호프레임 표면 온도의 측정부위를 나타낸 것이다. 하기 [표 1]은 하절기 및 동절기에 창호프레임 표면 온도를 측정한 결과를 나타낸 것이다.

℃	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
여름	67.5	77.9	73.4	55.5	52.5	55.6	51.4	53.5	51.4	52.1	53.7
겨울	-9.9	-13.8	-11.1	-0.7	1.1	-0.7	1.7	0.5	1.7	1.3	0.4

상기 [표 1]에 의하면 상술한 이격된 공간에 축적된 열기 또는 냉기에 의한 수직재 창호프레임 표면의 온도를 측정한 결과 하단부를 기준(7)으로 여름 한낮에는 약 50℃ 이상, 겨울에는 약 1℃ 이하인 것을 확인할 수 있다. 이는 기존 콘크리트 시공방식에 의한 건축물의 외벽 표면 온도에 비하여 약 10℃ 정도의 온도 차이에 해당한다.

이에 본 발명은 상술한 금속재 창호프레임의 열전도 현상을 감소시키기 위하여 금속재 창호프레임의 표면에 열전도 차단 커버(400, 401)를 배치시킨다. 상기 열전도 차단 커버는 상기 스팬드럴 구간 중 유리외벽 및 백판넬이 이격된 공간의 수직재 및 수평재 창호프레임 표면에 배치된다. 이때 상기 열전도 차단 커버는 금속의 열전도를 차단할 수 있는 것이면 된다. 예를 들어, 상기 열전도 차단 커버(이하 ‘커버’라고 한다)는 단열재로 사용되는 폴리우레탄 폼, 폴리아미드, 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있다.

또한 백판넬과 패널폼 사이에 단열재가 삽입된 것을 열전도 차단 커버(401)로 사용할 수 있다. 이때 백판넬과 패널폼 사이에 단열재가 삽입된 것을 열전도 차단 커버로하여 상기 이격된 공간의 창호프레임 표면에 취부할 수 있다.

나아가 도 7과 같이 백판넬과 패널폼 사이에 단열재가 삽입된 것 자체를 백판넬로 사용함으로써, 내벽에 배치되는 백판넬로부터 연장하여 이격된 공간의 창호프레임 표면을 커버하는 방식으로 열전도 차단커버(401)를 구성할 수 있다. 상기 백판넬과 패널폼 사이의 단열재는 폴리우레탄 폼, 폴리아미드, 폴리카보네이트 등을 사용할 수 있다.

또한 상기 커버는 8~10mm의 슬림한 두께로 구성할 수 있다. 이때 상기 범위를 초과하는 경우 차열 효과가 미미하거나, 커튼월 외관의 입체감과 미려외관을 손상시킬 수 있어 상기 커버의 두께 범위를 유지하는 것이 바람직하다.

상기 커버는 도 6 및 도 7과 같이 금속재 창호프레임의 표면에 배치될 수 있고, 구체적으로 외벽 유리와 백판넬이 이격된 공간의 수직재 및 수평재 창호프레임의 표면 일부 또는 전부에 적층되는 구조로 배치될 수 있다.

이와 관련하여 본 발명은 실시예로서, 도 6 및 도 7은 창호프레임의 표면에 열전도 차단 커버를 취부한다.

구체적으로 본 발명 열전도 차단 커버를 도 6 및 도 7과 같이 창호프레임 표면에 배치하는 경우 금속재 창호프레임과 공기의 접촉을 차단시킬 수 있다. 따라서 외벽 유리와 백판넬이 이격된 공간, 즉 커튼월에서 이격된 공간에 정체된 열기 또는 냉기와 창호프레임 표면의 접촉 가능성을 감소시킬 수 있는 것이다. 결과적으로 창호프레임 표면에 흡수되는 열기 또는 냉기를 차단함으로써 커튼월 전체 창호프레임 표면의 열전도 경로를 차단, 이로 인한 내벽 유리 및 건물 내부로의 열전달 현상을 감소시킬 수 있다.

즉 외부 온도의 영향으로부터 수직 및 수평으로 연결된 창호프레임의 차열 효과를 향상시킴으로써, 열기 또는 냉기에 취약한 커튼월 구조의 여름철 열취득 또는 겨울철 열손실로부터 열성능을 향상시킬 수 있다. 이는 냉난방을 위한 에너지 저감 효과로 이어진다.

이와 관련하여 일반적으로 백판넬과 창호프레임 내주면 표면 온도의 격차(비교예 A,a ([표 2]의 3번, 4번의 온도 격차)는 한여름 약 17.9℃, 한겨울 약 10.4℃로 측정되었다. 본 발명의 커버를 사용한 경우(실시예 B,C,D,E,b,c,d,e) 백판넬과 창호프레임 내주면 표면 온도 격차는 한여름 최대 약 37.8℃, 한겨울 22.8℃로 측정되었다.

이는 한여름 고온의 외부 온도와 창호프레임 내주면 표면의 온도 격차를 의미하며, 격차가 클수록 외부의 열기로부터 건물 자체의 가온 현상을 예방할 수 있고, 냉방에 의한 건물 내부 공기의 온도조건을 원활하게 유지할 수 있음을 나타낸다. 반대로 한겨울 저온의 외부 온도와 창호프레임 내주면 표면의 온도 격차 클수록 외부의 냉기로부터 난방에 의한 건물 내부 공기의 온도조건을 원활하게 유지할 수 있음을 나타낸다.

상기 결과는 이격된 공간에 정체된 열기 또는 냉기의 영향을 직접 받는 백판넬과 창호프레임의 내주면 표면부의 온도를 측정한 온도이다. 보다 상세하게 백판넬과 유리 사이 이격된 공간의 공기가 외부 온도의 영향으로 열기 또는 냉기로 변하고 창호프레임 표면에 흡수되어 열전달된 결과를 창호프레임의 표면 온도로 표현한 것이다.

따라서 상기 결과를 통해 백판넬 부위의 공기 온도(창호프레임 외주면 주변 온도)와 창호프레임에 흡수된 공기의 온도가 창호프레임 내주면의 표면 온도에 미친 영향을 알 수 있으며, 수치적으로 본 발명의 실시예의 경우 비교예에 비하여 창호프레임 외주면 주변 공기가 내주면 표면에 미친 영향이 더 작고, 이는 차열성능이 향상된 것임을 입증한다.

즉 비교예의 경우 본 발명에 비하여 창호프레임 외주면 주변 온도와 내주면의 표면 온도차이가 실시예에 비하여 크게 측정되었는바, 실시예에 비하여 열성능이 뚜렷하게 저하되는 것을 알 수 있다. 이는 하기의 [표 2]에서 확인할 수 있으며, 이하 <시험예>에서 구체적으로 설명하도록 한다.

한편 일반적인 커튼월 건축물의 외관은 외벽 유리와 백판넬의 소정의 이격 거리에 의해 외부의 시선은 깊이감을 느낄 수 있고, 외관에 입체감과 생동감을 줄 수 있다. 또한 외벽 유리와 백판 사이의 이격 거리가 점점 감소될수록 상기 이격 거리의 공기층이 외부 온도에 의해 높은 온도로 가온되어 유리가 열파할 가능성이 매우 높아 필수적으로 일정한 이격 거리를 유지해야 한다.

그러나 최근 커튼월 건축물은 초고층화와 높은 층고의 형성으로 인해 창호프레임의 규격은 커지고, 법규적인 측면에서 단열재의 두께를 점점 증가시켜 외벽 유리과 백판 사이의 이격 거리가 점점 증가되는 실정이다. 이에 의해 커튼월 건축물의 외부 시선을 방해하고, 이격 거리에 형성된 공간에 정체되는 열기 또는 냉기의 저장공간이 증가함에 따라 단열재의 두께를 증가시키는 본래 목적의 실효성이 저하된다.

따라서 이러한 최근의 실정을 반영하여 본 발명은 창호프레임 상에 열전도 차단 커버를 배치함으로써, 시공되는 백판넬 단열재의 두께를 증가시키지 않고도 커튼월 건축물의 차열 성능을 향상시킨다. 나아가 본 발명의 커버 표면에 색상을 채색하여 커튼월 건축물 본연의 생동감, 입체감, 미려한 색감의 외관을 표현할 수 있는 장점이 있다.

한편 본 발명은 차열커버를 적용하므로써 커튼월 건축물의 미려한 외관을 구현할 수 있다.

일반적으로 백판넬은 다양한 색을 사용한다.

현재 확인할 수 있는 커튼월 건축물의 경우 백판넬이 특정색, 예를 들어 백색으로 시공된 것을 알 수 있으며, 외벽 유리와 건축물의 전체적인 외관 디자인에 의해 외관의 미려함이 결정되고 있다.

이에 본 발명은 상술한 수직재 및 수평재 창호프레임의 표면에 열전도 차단 커버를 적층하되, 상기 열전도 차단커버의 표면에 컬러도막을 형성시켜 컬러감이 부여된 커버를 창호프레임에 배치할 수 있다.

즉 본 발명의 일 실시예에 의하면 컬러감이 부여된 금속재 창호프레임을 사용하여 커튼월 건축물을 시공할 수 있다. 이는 종래 커튼월 건축물의 외관을 결정하였던 외벽 유리와 건축물의 전체적인 형상 이외에 추가적인 색감을 이용하여 커튼월 건축물의 미감을 돋보이게 할 수 있는 또 다른 방법에 해당한다.

이에 본 발명은 스팬드럴 구간에서 백판넬과 유리 사이 공간의 수직재와 수평재 표면에 컬러도막이 도포된 열전도 차단 커버를 배치하였다.

구체적으로 상기 커버 상에 프라이머를 도포 후 컬러도막을 도장하여 컬러커버를 구성한다.

본 발명의 경우 도장과 커버의 결합력이 도장과 종래 금속재 창호프레임 표면의 결합력에 비하여 크다. 즉 도막이 코팅된 금속재 창호프레임의 경우 장기간 외부 환경 변화에 의해 열변형 등이 되어 결합제의 결합력이 저하되어 금속재 도막의 크랙, 탈리등이 발생할 수 있다.

반면 본 발명의 경우 커버에 도장을 도포하는 경우 커버 상 컬러도막이 매우 얇게 도포되고, 미세한 기공을 포함하는 커버에 흡수되어 장기간 외부 환경변화에 의하여도 커버로부터 컬러도막의 탈리를 지연시킬 수 있다. 나아가 커버를 컬러도막으로 코팅하여 외부 환경 및 시간의 경과에 따른 변퇴색을 감소시킬 수 있다. 또한 건물 외부 전체가 아닌 스팬드럴 구간 일부에 색감을 제공함으로써 은은한 색감을 표현할 수 있는 장점이 있다.

특히 창호프레임과 동일한 컬러를 도장함으로써, 건축물 전체에 일체감을 제공할 수 있고, 백판넬과 동일한 컬러를 도장하는 경우에는 건축물에 새로운 색감을 제공함으로써, 종래 형식적인 커튼월 건축물과 달리 다채로운 외관을 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명은 커튼월에 있어서, 금속재 창호프레임 상에 열전도 차단 커버를 배치시켜 외부환경 변화에 따른 건물 내부와 외부의 온도차이를 최소화시킴으로써 건물 전체의 열성능을 극대화시킬 수 있다. 특히 단열을 위해 금속재 창호프레임 내부에 복잡한 구조의 열전도 차단제를 삽입하지 않아도 차열 효과를 기대할 수 있으며, 따라서 창호프레임 내부에 열전도 차단제를 삽입하기 위하여 창호프레임의 구조를 복잡하게 설계 및 제조하는 특별한 공정을 생략할 수 있다.

나아가 후술할 <실시예>를 참고하면 창호 프레임에 외부 환경의 영향이 미치기 전에 미리 차단할 수 있는 본 발명의 단열구조의 성능의 우수함을 알 수 있으며 구체적인 설명은 하기에서 하기로 한다.

<시험예>

1. 열전달율 측정 시험

본 발명의 실시예에 따른 열전도 차단 커버가 배치된 창호프레임의 차열 효과를 실험하였다. 이는 KS F 2278 기준을 적용하였으며, 현장 실제 온도 조건을 반영하여 스팬드럴 구간의 외부, 실내 온도 및 외부, 내부 표면의 열전달율을 측정한 것이고, 외벽 유리와 백판넬 사이의 이격 공간(밀폐된 공간)에 위치하는 창호프레임을 대상으로 실시하였다. 이때 창호프레임 표면의 온도는 시중에서 판매하는 표면 온도 측정기를 사용하여 측정하였다.

1) 비교예로서 창호프레임 자체의 표면(A,a)의 표면 온도를 측정하였고, 2) 실시예로서 창호프레임 표면에 열전도 차단 커버를 결합한 B,C,D,E,b,c,d,e의 표면 온도를 측정하였다. 이때 B,b는 폴리아미드, C, c는 폴리카보네이트, D, d는 폴리우레탄 폼을 약 10mm의 두께의 커버 형상으로하여 이격된 공간에 취부하였고, E, e는 폴리우레탄 폼이 백판넬과 패널폼 사이에 삽입된 것을커버 형상으로하여 이격된 공간에 취부한 것이다. 다만 이때 상기 폴리우레탄 폼 이외에 단열소재를 사용할 수 있다.

이때 A,B,C,D,E는 한여름의 온도 조건하 창호프레임 표면의 열전달율을 재현하기 위하여 외벽 유리를 기준으로 외부 온도를 약 80℃, 백판넬을 기준으로 내부 온도를 약 20℃로 설정하였다. 반면 a,b,c,d,e는 한겨울의 온도 조건하 창호프레임 표면의 열전달을 재현하기 위하여 외벽 유리를 기준으로 외부 온도를 약 -15℃, 백판넬을 기준으로 내부 온도를 약 20℃로 설정하였다.

상기 기준에 의해 도 8 및 도 9은 창호프레임의 열전달 정도를 측정한 부분을 1~11로 도시하였다. 구체적으로 수직재 창호프레임의 상하 말단(9,11), 수직재 창호프레임 각 상세 부위(4~8,10), 백판넬이 시작되는 부위(1)와 종료되는 부위(3)의 변화를 통해 수직재 창호프레임의 열전달율을 나타내었다.

시험 결과는 하기 [표 2]에서 확인할 수 있다.

	여름					겨울
	A	B	C	D	E	a	b	c	d	e
1	67.5	69.4	69.4	75.0	69.1	-9.9	-9.8	-9.8	-12.5	-10.5
2	77.9	77.9	77.9	77.9	77.9	-13.8	-13.8	-13.8	-13.7	-13.8
3	73.4	72.1	73.2	75.6	74.1	-11.1	-11.6	-11.1	-12.9	-10.2
4	55.5	49.4	47.5	37.8	38.3	-0.7	3.0	4.2	9.9	9.6
5	52.5	47.1	45.3	36.6	37.3	1.1	4.4	5.4	10.6	10.2
6	55.6	49.2	47.3	37.1	38.0	-0.7	3.1	4.3	10.4	9.8
7	51.4	46.0	44.4	35.8	36.5	1.7	5.0	6.0	11.1	10.6
8	53.5	47.5	45.7	36.0	37.1	0.5	4.1	5.2	10.9	10.3
9	51.4	45.9	44.2	35.4	36.3	1.7	5.0	6.0	11.3	10.7
10	52.1	46.4	44.7	35.6	36.5	1.3	4.7	5.7	11.2	10.6
11	53.7	47.6	45.8	36.0	37.3	0.4	4.0	5.1	10.9	10.2

(A, a는 창호프레임 표면의 온도를 나타냄, B,b는 폴리아미드, C, c는 폴리카보네이트, D, d는 폴리우레탄을 커버로 사용함, E, e는 백판넬과 패널폼 사이에 폴리우레탄 폼이 삽입된 백판넬을 커버로 사용함)

상기 [표 2]에서 A~E는 3의 경우 약 74℃로 유사하게 측정되었다. 그러나 9의 경우 A는 51.4℃로 측정되었고, B, C, D, E의 경우 45.9℃, 44.2℃, 35.4℃, 36.3℃으로 측정되었는바, 창호프레임의 상하 말단 부위의 온도는 A에 비하여 B, C, D, E가 최대 약 16℃ 저온임을 확인할 수 있다.

또한 4의 경우 A는 55.5℃로 측정되었으며, B, C, D, E의 경우 49.4℃, 47.5℃, 37.8℃, 38.3℃으로 측정되었는바, 수직재 창호프레임 내주면 표면 온도는 B, C, D, E가 A에 비하여 약 최대 약 17.7℃ 저온임을 확인할 수 있다. 10의 경우 A는 52.1℃, 로 측정되었으며, B, C, D, E의 경우 46.4℃, 44.7℃, 35.6℃, 36.5℃으로 측정되었는바, 수직재 창호프레임 내주면 표면 온도는 A에 비하여 B, C, D, E기 최대 약 16.5℃의 온도 차이를 확인할 수 있다.

상기 실험을 통해 한여름 온도 조건에서 본 발명의 열전도 차단 커버를 결합한 창호프레임의 경우 최저 35.4℃가 측정되었으며, 그렇지 않은 경우 최대 55.5℃가 측정되었고, 양자 간 최대 -17.7℃ 온도범위의 열전달율 차이를 확인하였다.

이는 한여름 온도 조건하에서 본 발명의 열전도 차단 커버를 결합한 창호프레임은 그렇지 않은 경우에 비하여 표면의 가온 정도가 적었고, 이는 흡열 정도가 상당히 감소된 것을 나타낸다. 즉 본 발명의 열전도 차단 커버를 창호프레임 표면에 결합함으로써 외부 고온으로부터 창호프레임 표면의 차열효과가 향상된 것이고, 건물 내부에 전달되는 열기 또한 차단될 것을 알 수 있다.

상기 [표 2]에서 a~e는 3의 경우 약 -10~-12℃로 유사하게 측정되었다. 그러나 9의 경우 a는 1.7℃로 측정되었으며, b, c, d,e의 경우 5.0℃, 6.0℃, 11.3℃, 10.7℃으로 측정되었는바, a에 비하여 b, c, d, e는 최대 약 9.6℃ 고온임을 확인할 수 있다.

또한 4의 경우 a는 -0.7℃로 측정되었으며, b, c, d, e의 경우 3.0℃, 4.2℃, 9.9℃, 9.6℃으로 측정되었는바, a에 비하여 b, c, d, e는 최대 약 10.6℃ 고온임을 확인할 수 있다. 10의 경우 a는 1.3℃로 측정되었으며, b, c, d, e의 경우 4.7℃, 5.7℃, 11.2℃, 10.6℃으로 측정되었는바, b, c, d, e는 a에 비하여 최대 약 9.9℃ 고온임을 확인할 수 있다.

상기 실험을 통해 한겨울 온도 조건에서 본 발명의 열전도 차단 커버를 결합한 창호프레임의 경우 최고 11.3℃가 측정되었으며, 그렇지 않은 경우 최저 -0.7℃가 측정되었고, 양자간 최대 9.9℃ 온도범위의 열전달 차이를 확인하였다.

이는 한겨울 온도 조건하에서 본 발명의 열전도 차단 커버를 결합한 창호프레임은 그렇지 않은 경우에 비하여 표면의 감온 정도가 적었고, 이는 흡냉 정도가 상당히 감소된 것을 나타낸다. 즉 본 발명의 열전도 차단 커버를 창호프레임 표면에 결합함으로써 외부 저온 환경으로부터 창호프레임 표면 온도 변화를 최소화시켜 건물 내부에 전달되는 냉기 또한 차단될 것을 알 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임 스펜드럴 구간과 비젼 구간을 연결하는 창호프레임의 열전도를 최소화하여 건물 내부 및 외부의 온도차이를 감소시킴으로써 열성능을 개선할 수 있는 효과가 있음을 확인하였다.

나아가 본 발명은 종래 기술과 달리 기존 창호프레임에 추가적으로 단열재를 적층하는 것만으로도 열손실 및 열취득을 최소화할 수 있는바 특별한 단열바를 제조하기 위한 번거로운 공정을 생략할 수 있는 공정개선의 효과가 있다.

또한 본 발명은 스팬드럴 구간의 외벽과 백판넬 사이의 창호프레임 상에 적층하는 것으로서, 열전도 차단커버 표면에 컬러감을 부여하여 별도의 외관자재를 도입하지 않고도 종래 커튼월 건축물에 다채로운 디자인을 제공할 수 있다.

한편, 본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한번 첨언한다.

10: 이격된 공간
100: 창호프레임
200: 백판넬
300: 외벽 유리
400: 열전도 차단 커버
401: 열전도 차단 커버
S: 스팬드럴 구간(spandrel part)
V: 비젼구간(vison part)
C: 차가온공기(냉기)
H: 뜨거운공기(열기)

Claims (3)

1. 커튼월에 있어서,
   상기 커튼월은 창호프레임(100); 열전도차단 커버(400); 백판넬(200); 및 유리 외벽(300)으로 이루어지되,
   상기 열전도차단 커버는 스팬드럴 구간(V) 중 유리 외벽(300) 및 백판넬(200)이 이격된 공간(10)의 수직재 및 수평재 창호프레임(100) 표면에 배치되어 유리 외벽을 통해 흡수되어 상기 이격된 공간에 적체된 열기 또는 냉기가 스팬드럴 구간과 비젼구간을 연결하는 수직재 및 수평재 창호프레임 외주면 표면과 접촉되는 것을 차단하고,
   유리 외벽을 통해 흡수되어 상기 이격된 공간(10)에 적체되어 차폐된 복사열 또는 냉기가 수직재 및 수평재 창호프레임 외주면 표면에 흡수되어 창호프레임 내주면으로 전달되는 열전도 경로를 차단햐며,
   수직 및 수평으로 상호 연결되어 형성된 전체 창호프레임의 표면에 상기 적체된 채 차폐된 열기 또는 냉기의 전달을 차단하여, 상기 차폐된 열기 또는 냉기의 온도조건이 비젼구간에 전달되는 것을 차단함으로서,
   비젼구간 실내 공기에 외부 공기의 온도 조건이 전도되는 열전달 경로를 차단하여 실내 열효율을 향상시킨 구조인 것을 특징으로 하는 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 차열 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 열전도 차단 커버(400)는 표면에 컬러감을 부여하는 도막이 형성된 것이되, 열전도 차단 커버(400); 프라이머; 도막 순서로 적층된 것을 특징으로 하는 열전도 차단커버를 포함하는 창호프레임으로 이루어진 커튼월 차열 시스템.
3. 비젼구간(Vision Part, V)과 스팬드럴구간(spandrel part, S)으로 구분되는 커튼월 건축물에 있어서,
   상기 커튼월은 유리외벽(300), 수직재 및 수평재로 상호연결된 창호프레임(100), 백판넬(200) 순서이며 상기 스팬드럴구간(S)의 유리외벽, 백판넬은 창호프레임 상에 소정의 이격된 공간(10)을 두어 상기 이격된 공간의 창호프레임 외주변에 공기방을 형성하고, 상기 이격된 공간의 창호프레임 표면에 상기 제1항 또는 제2항의 열전도 차단커버를 사용함으로써,
   상기 공기방에 외부 온도 변화에 대응하는 온도의 복사열 또는 냉기가 정체된 채 적체되어 적체된 열기 또는 냉기가 창호프레임 외주면 표면으로 지속적으로 전달되고
   상기 창호프레임 외주변 온도 변화에 대응하여 창호프레임 외주면 표면 온도가 점차 변화되며, 상기 변화된 온도가 수직재 및 수평재로 상호 연결된 전체 창호프레임 내주면 표면으로 점차 전도되는 것을 차단함으로써, 상기 비젼구간(V) 실내 공기에 외부 공기의 온도조건이 전도되는 전달 경로를 차단하여
   상기 이격된 공간의 수직재 및 수평재 창호프레임 표면의 열전달 경로를 차단하는 것을 특징으로 하는 커튼월 차열 방법.

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