KR102306099B1 - 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임 - Google Patents

구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임 Download PDF

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Abstract

본 발명은 커튼월의 수직프레임을 수직바와 프레임커버로 분리하여 각각 제작하고 수직바와 프레임커버 사이에 수직방향으로 이격되어 결합되는 중간단열재 및/또는 강화섬유로 제작되는 보강재를 삽입하여 구조성능 및 단열성능을 향상시킨 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임{Vertical frame with reinforced structural and thermal insulation performance}
본 발명은 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임에 관한 것으로, 커튼월의 수직프레임을 수직바와 프레임커버로 분리하여 각각 제작하고 이들 사이에 단열재 및/또는 보강재를 삽입하여 구조성능 및 단열성능을 향상시킨 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임에 관한 것이다.
건물에서 골격을 이루는 구조체인 기둥과 보는 건물에 가해지는 수직하중과 수평하중을 지지하는 구조물인 반면, 특히 고층건물에서 내부와 외부를 구획하는 외벽은, 하중을 지지하지 않고 단지 공간만을 구획하고 있는 비내력벽인데, 벽체가 마치 커튼과 같이 칸막이 역할만 하기 때문에 커튼월(curtain wall)이라고 하며, 한국 건축용어로는 '비내력 칸막이벽'이라고 한다. 커튼월은 외부로부터의 비나 바람을 막고 소음과 열을 차단하는 기능을 하며, 기둥과 보가 외부에 노출되지 않게 유리 등으로 마감함으로써 외장용(外粧用)으로서의 기능을 갖는다.
커튼월은 주로 고층 건물에서 사용되고, 통상 수평바와 수직바가 격자 형상으로 설치되어 격자 형상에 유리벽체를 설치하게 되는데, 수평바와 수직바는 공장에서 동일 규격을 대량 생산하여 현장에서 시공하므로 공사기간을 단축할 수 있는 장점이 있으나, 외벽의 거의 전면을 유리 마감재로 처리하기 때문에 단열성과 기밀성이 떨어지는 단점이 있으므로, 에너지 효율화 측면에서 열에너지 손실을 줄이기 위한 고단열, 고기밀의 커튼월 개발이 필요하다.
커튼월의 수평바와 수직바의 재료로 합성수지와 알루미늄이 대표적으로 사용되고 있으나, 합성수지는 단열성능은 탁월하나 강도가 약하다는 단점이 있고, 알루미늄은 합성수지보다 높은 강도를 갖지만 열전도율이 높다는 단점이 있다. 커튼월의 창호성능을 저하시키는 요인은 알루미늄 재질로 된 프레임(바)의 열손실이 큰데, 창호성능은 유리벽체와 커튼월 프레임의 평균치로 평가되므로, 유리벽체의 경우에는 표면에 단열필름을 부착하여 보완이 가능하나, 커튼월의 경우에는 알루미늄을 이용한 커튼월 프레임에서 열손실이 발생되는 문제가 여전히 존재하므로 이에 대한 보완이 절실한 실정이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1747948호 (발명의 명칭: 방열성 및 방습성이 향상된 커튼월, 공고일: 2017. 06. 16)
이에 본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 커튼월의 수직프레임을 수직바와 프레임커버로 분리하여 각각 제작하고 수직바와 프레임커버 사이에 수직방향으로 이격되어 결합되는 중간단열재 및/또는 강화섬유로 제작되는 보강재를 삽입하여 구조성능 및 단열성능을 향상시킨 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따른 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임은, 유리창을 지지하는 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임에 있어서, 수직방향으로 배치되는 수직바와, 상기 수직바의 외측면을 감싸며 결합되는 중간단열재 및 상기 중간단열재의 외측면을 감싸며 결합되는 프레임커버를 포함하되, 상기 중간단열재는 수직방향으로 이격되어 결합되는 것을 특징으로 하고, 상기 수직바는 내부에 수용되는 수직연결재를 더 포함하며, 상기 중간단열재는 스폰지형 테이프로 구성되어 복수개 구비되되, 상기 중간단열재 각각은 수직방향으로 서로 이격되어 상기 이격된 중간단열재 사이에 복수개의 중공부가 형성되고, 상기 수직바는 복수개로 구성되어 수직방향으로 구조이음매만큼 이격되어 직렬로 배치되며, 상기 프레임커버는 일체형으로 형성되되, 상기 구조이음매를 덮으면서 수직으로 연장되어 형성된다.
또한, 강화섬유로 제작되어 상기 수직바와 상기 중간단열재 사이에 개재되는 보강재를 더 포함할 수 있다.
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본 발명의 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 수직바에 중간단열재 및 프레임커버를 결합시켜 프레임이 이중으로 단열되어 커튼월 프레임의 단열성능을 현저히 상승시킬 수 있는 이점이 있다.
둘째, 중간단열재를 수직바에 수직방향으로 일정한 간격으로 이격하여 결합시킴으로써 프레임커버 조립 시 형성되는 중공부에 공기층을 형성하여 단열성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
셋째, 중간단열재를 스폰지형 테이프로 구성하여 프레임의 충격이나 열 등에 의한 변형을 흡수하도록 함으로써 프레임의 구조성능을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
넷째, 수직바와 중간단열재 사이에 강화섬유로 제작한 보강재를 개재함으로써 프레임의 구조성능을 보강할 수 있는 이점이 있다.
다섯째, 수직바 사이에 수직연결재를 결합시켜 수직바가 열에 의해 수축 및 팽창 시에도 변형되지 않도록 수직연결재가 수직바를 가이드 할 수 있는 이점이 있다.
여섯째, 일체형으로 형성된 프레임커버가 수직바에 최종적으로 결합되면서 수직바 내부의 구조가 외부에 노출되는 것을 방지하여 건물의 미관을 향상시킬 수 있는 이점도 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커튼월을 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중간단열재를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커튼월 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 본 발명의 실시예들에 의한 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임을 설명하기 위하여 도면들을 참고하여 본 발명에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 커튼월을 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 커튼월은 수직프레임(100)과 수평프레임(200)이 격자 형상으로 조립된 것으로, 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 수직프레임(100)은 수직바(110), 중간단열재(130) 및 프레임커버(140)를 포함한다.
상기 수직바(110)는 수직방향으로 배치되고, 사각 형상의 파이프로 알루미늄 또는 스틸로 제작될 수 있다.
상기 중간단열재(130)는 상기 수직바(110)의 외측면을 감싸며 결합되고, 단면이 'ㄷ'자 형상이며 스폰지형 테이프로 복수개 구성되어 프레임의 팽창 또는 수축에 의한 변형을 흡수하여 구조성능을 향상시킬 수 있다. 본 발명에 따르면 중간단열재(130)의 폭은 1mm로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 중간단열재(130)는 중간단열재(130) 각각이 수직방향으로 서로 이격되어 결합됨으로써 단열기능을 수행하게 되는데 이는 후술하도록 한다.
상기 프레임커버(140)는 상기 중간단열재(130)의 외측면을 감싸며 결합되며, 단면이 사각 형상 또는 'ㄷ'자 형상으로 제작될 수 있다.
상기 프레임커버(140)는 스틸, 스테인리스, 알루미늄, 복합판넬 등 여러 재질로 형성될 수 있으며, 상기 수직바(110)를 단열하는 기능을 수행한다.
또한, 본 발명에 따른 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임(100)은 보강재(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 보강재(120)는 상기 수직바(110)와 상기 중간단열재(130) 사이에 개재되며, 유리섬유, 탄소섬유 등의 강화섬유로 제작되어 수직프레임(100)의 구조적인 성능을 향상시킬 수 있다.
강화섬유로 제작된 상기 보강재(120)는 상기 수직바(110)와 중간단열재(130) 사이의 네 면에 모두 개재되거나 한 면이나 두면 또는 세 면에 개재될 수 있으며, 이 때 개재되는 면의 전체 면이 아닌 일부분에만 개재될 수 있다. 보강재(120)가 수직바(110)와 중간단열재(130) 사이에 개재됨으로써 수직프레임(100)의 구조적인 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 중간단열재를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 중간단열재(130)는 복수개로 구성되어, 복수의 중간단열재(130) 각각이 수직바(110)에 수직방향으로 서로 이격되며 결합되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 중간단열재(130)는 스폰지형 테이프로 구성되어 수직바(110)를 수평방향으로 둘러싸면서 결합될 수 있다. 여기서, 중간단열재(130)는 복수의 중간단열재(130) 각각이 수직방향으로 서로 이격되며 결합됨으로써 프레임커버(140)를 조립했을 때, 프레임커버(140)의 내측면과 중간단열재(130)의 외측면이 밀착되면서 서로 이격된 중간단열재(130) 사이의 수직바(110)와 프레임커버(140) 사이에 중공부(131)가 형성되고, 중공부(131)에 공기가 채워지면서 형성된 공기층이 단열기능을 수행하게 되어 단열성능을 향상시키게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 커튼월 프레임을 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 수직프레임(100)은 적어도 하나 이상의 수직바(110)로 구성되어 수직바(110)가 수직방향으로 일정 간격 이격되어 직렬로 배치될 수 있고, 이격되는 수직바(110)를 연결하기 위하여 수직바(110) 내부에 수용되는 수직연결재(150)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 일정 간격이 후술할 구조이음매(170)가 된다. 즉, 상기 수직바(110)는 구조이음매(170)만큼 이격되어 직렬로 배치되는 것이다.
수직연결재(150)는 수직연결재(150) 상하부의 수직바(110)가 열에 의해 수축 또는 팽창 시 변형을 방지하기 위해 수직바(110)를 가이드 하는 역할로 수직연결재(150) 상측의 수직바(110) 또는 하측의 수직바(110) 둘 중 어느 하나에 고정된다.
또한, 수직프레임(100)은 각 층의 바닥 슬라브(500)에 고정될 수 있도록 브라켓(600)과 연결되어 있는데, 브라켓(600) 위치에 외형이음매(160)를 위치시키고, 구조이음매(170)는 외형이음매(160)보다 상단부 또는 하단부에 위치하도록 연결한다. 이 때, 구조이음매(170)는 수직프레임(100)의 구조성능을 향상시키기 위해 외형이음매(160)와의 거리가 최대한 멀어지도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 프레임커버(140)는 일체형으로 형성되어 수직프레임(100)의 수직바(110), 수직바(110)에 결합되는 보강재(120) 및 중간단열재(130) 그리고 수직연결재(150)가 외부에 노출되지 않도록 수직으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
즉, 일체형으로 형성된 프레임커버(140)가 최종적으로 결합되면서 내부의 구조가 외부에 노출되는 것을 방지하여 건물의 미관을 향상시킬 수 있다.
한편, 수직프레임(100) 및 수평프레임(200)에 결합되는 유리는 복층유리(400)로 제1 유리벽(410) 및 제2 유리벽(420)으로 구성될 수 있는데 본 발명에서는 외부에 설치된 유리벽이 제1 유리벽(410)을 이루고, 내부에 설치된 유리벽이 제2 유리벽(420)을 이루도록 한다.
상기 제1 유리벽(410) 및 상기 제2 유리벽(420)은 각각 상호 이격되도록 일렬로 배열되며, 제1 유리벽(410)과 제2 유리벽(420)이 이격되어 형성됨에 따라 발생되는 사이 공간에는 단열감봉(101)이 장착되어 제1 유리벽(410)과 제2 유리벽(420) 사이 공간에 단열이 이루지도록 형성될 수 있다.
또한, 수직바(110)에서 실외측을 향해 결합단열부재(102)가 결합될 수 있으며, 결합단열부재(102)는 외부에서 수직바(110) 방향으로 전달되는 열기와 냉기를 차단하는 기능을 하는 것으로, 폴리아미드 재질로 형성되어 단열성능을 높이고 수직바(110)를 견고하게 지지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 수직바(110)와 제2 유리벽(420) 사이에 써멀브레이크(103)가 배치되어 제2 유리벽(420)의 실내측에 도포되는 실리콘 재질의 구조 실란트(104) 부분을 통한 열의 방출을 방지할 수 있다.
또한, 복층유리(400)들 사이의 틈을 밀봉하기 위해 실외측에서 실리콘(105)을 주입하여 복층유리(400)를 접합할 수 있으며, 복층유리(400)를 연결하는 실리콘(105)의 후방측으로 백업부재(106)가 더 구성될 수 있다.
백업부재(106)는 소정의 탄성력을 가지며, 제1 유리벽(410)과 제2 유리벽(420) 사이 공간에 위치되며, 실리콘(105)의 충진량 및 충진 위치 등을 규제하는 것으로, 접착제에 의하여 복층유리(400)가 구조 실란트(104)에 부착되기 전이나, 구조 실란트(104)와 복층유리(400)가 부착됨과 동시에 설치될 수 있다.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100: 수직프레임 101: 단열감봉
102: 결합단열부재 103: 써멀브레이크
104: 구조 실란트 105: 실리콘
106: 백업부재 110: 수직바
120: 보강재 130: 중간단열재
131: 중공부 140: 프레임커버
150: 수직연결재 160: 외형이음매
170: 구조이음매 200: 수평프레임
400: 복층유리 410: 제1 유리벽
420: 제2 유리벽 500: 바닥 슬라브
600: 브라켓

Claims (4)

  1. 유리창을 지지하는 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임에 있어서,
    수직방향으로 배치되는 수직바;
    상기 수직바의 외측면을 감싸며 결합되는 중간단열재; 및
    상기 중간단열재의 외측면을 감싸며 결합되는 프레임커버를 포함하되,
    상기 중간단열재는 수직방향으로 이격되어 결합되는 것을 특징으로 하고,
    상기 수직바는 내부에 수용되는 수직연결재를 더 포함하며,
    상기 중간단열재는 스폰지형 테이프로 구성되어 복수개 구비되되, 상기 중간단열재 각각은 수직방향으로 서로 이격되어 상기 이격된 중간단열재 사이에 복수개의 중공부가 형성되고,
    상기 수직바는 복수개로 구성되어 수직방향으로 구조이음매만큼 이격되어 직렬로 배치되며,
    상기 프레임커버는 일체형으로 형성되되, 상기 구조이음매를 덮으면서 수직으로 연장되어 형성되는 것을 특징으로 하는 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임.
  2. 제 1항에 있어서,
    강화섬유로 제작되어 상기 수직바와 상기 중간단열재 사이에 개재되는 보강재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 구조성능 및 단열성능이 보강된 수직프레임.
  3. 삭제
  4. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001311250A (ja) * 2000-04-27 2001-11-09 Shin Nikkei Co Ltd デザインバリエーションを有するカーテンウォール構造
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