KR102386430B1 - 건축용 단열흡음 적층패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들에 따르면, 건물 외벽 방향으로 배치된 외측면과 실내 공간 방향으로 배치된 내측면을 이루는 비-다공성 판재 형태의 메인 단열층과, 메인 단열층의 내측면 상에 적층되어 실내 공간 방향으로의 공기를 가열하는 가열박막층과, 가열박막층의 내측면 상에 적층되어 실내 공간으로부터의 수분을 차단하는 방수층과, 방수층의 내측면 상에 적층되어 실내 공간으로부터의 소음을 차단하는 다공성 구조의 메인 흡음층과, 메인 흡음층의 내측면 상에 적층되되 다수의 흡음공이 타공형성된 서브 흡음층을 포함하는 건축용 단열흡음 적층패널이 제공된다.
Description
본 발명은 건축용 단열흡음 적층패널에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단열성과 흡음성을 효율적으로 확보할 수 있는 건축 내장재용 단열흡음 적층패널에 관한 것이다.
종래에는 건축물의 내벽면의 마감 표면재로서 합판, MDF(Medium-density fiberboard)합판, 또는 고밀도 판재의 외표면에 LPM 시트, HPM 시트, PM 시트 등을 접착한 마감 판재를 사용하거나, 벽체에 부착 시공된 합판, MDF합판이나 고밀도 판재의 위에 흔히 종이 벽지나 단열시트지 벽지나 폼블럭 벽지를 부착하여 사용해 왔다.
이와 같은 마감재들은 건축자재로서 활용되기 위한 최소한의 난연성, 내구성, 단열성 등을 확보하는 것에 그치는 것이 일반적이며, 최근에는 등록특허공보 제10-2343986호, 공개특허공보 제10-2018-0033675호 및 등록실용신안공보 제20-0421055호 등과 같이 패널의 사용목적별로 단열성능 강화, 흡음성능 강화, 친환경성 확보 등을 추가적으로 확보하기 위한 지속적인 기술개발이 이루어지고 있으나, 단일 패널로서 기초성능을 확보함과 동시에 내구성과 단열성, 그리고 흡음성을 효율적으로 확보하기에는 어려움이 있어 왔다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 단일 패널로서 기초성능을 확보함과 동시에 내구성과 단열성, 그리고 흡음성을 효율적으로 확보할 수 있는 건축용 단열흡음 적층패널을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 건물 외벽 방향으로 배치된 외측면과 실내 공간 방향으로 배치된 내측면을 이루는 비-다공성 판재 형태의 메인 단열층; 상기 메인 단열층의 상기 내측면 상에 적층되어 상기 실내 공간 방향으로의 공기를 가열하는 가열박막층; 상기 가열박막층의 내측면 상에 적층되어 상기 실내 공간으로부터의 수분을 차단하는 방수층; 상기 방수층의 내측면 상에 적층되어 상기 실내 공간으로부터의 소음을 차단하는 다공성 구조의 메인 흡음층; 및 상기 메인 흡음층의 내측면 상에 적층되되 다수의 흡음공이 타공형성된 서브 흡음층;을 포함하는 건축용 단열흡음 적층패널이 제공된다.
상기 건축용 단열흡음 적층패널은 상기 서브 흡음층의 내측면 상에 적층된 메쉬층; 및 상기 메쉬층의 내측면 상에 적층된 마감필름;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 서브 흡음층은 가열 시 부피가 팽창하여 상기 다수의 흡음공 각각의 내경이 작아지며, 냉각 시 부피가 수축하여 상기 다수의 흡음공 각각의 내경이 커지는 열팽창 부재층인 것을 특징으로 한다.
상기 열팽창 부재층은 25℃ 내지 30℃ 범위에서 60% 내지 80%의 체적팽창률(expansion coefficient)을 가지는 물질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 메쉬층의 메쉬 개수는 하기 수학식 1에 따라 산출되는 것을 특징으로 한다.
[수학식 1]
(여기서, 상기 M은 상기 메쉬층의 단위 메쉬 개수[ea], 상기 α(알파)는 기준 메쉬 개수[ea], 상기 β(베타)는 가중치상수[min·% /g], 상기 P_ef는 상기 마감필름의 기공도[mm^3/min], 상기 BW_ef는 상기 마감필름의 평량(g/mm^2), 상기 D_ah는 상기 다수의 흡음공 각각의 내경[mm], 상기 EC_ah는 상기 열팽창 부재층의 체적팽창률(%)을 나타낸다.)
본 발명의 실시예들에 따르면, 건축용 단열흡음 적층패널이 메인 단열층, 가열박막층, 방수층, 메인 흡음층, 서브흡음층 및 메쉬층이 적층된 구조를 가짐으로써 충분한 단열성능 및 흡음성능을 확보함과 동시에 실내 수분 등에 의한 패널 내구성 저하 또는 가열박막층으로부터의 전기화재 피해 우려를 해소할 수 있게 된다.
또한, 상기 서브 흡음층이 가열 시 부피가 팽창하여 상기 다수의 흡음공 각각의 내경이 작아지되 냉각 시 부피가 수축하여 상기 다수의 흡음공 각각의 내경이 커지는 열팽창 부재층으로 구성됨으로써 실내 환경에 따라 단열효율 또는 흡음성능을 유동적으로 극대화시킬 수 있게 된다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건축용 단열흡음 적층패널의 적층구조를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건축용 단열흡음 적층패널의 적층구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건축용 단열흡음 적층패널이 적용된 시스템을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건축용 단열흡음 적층패널의 적층구조를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건축용 단열흡음 적층패널이 적용된 시스템을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 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.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건축용 단열흡음 적층패널의 적층구조를 설명하기 위한 분해사시도이고, 도 2는 상기 건축용 단열흡음 적층패널의 부분 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 건축용 단열흡음 적층패널(100)은 메인 단열층(110), 가열박막층(120), 방수층(130), 메인 흡음층(140), 서브 흡음층(150), 메쉬층(160) 및 마감필름(170)이 순차적으로 적층된 구조로 이루어질 수 있다.
메인 단열층(110)은 건물 외벽 방향으로 배치된 외측면과 실내 공간 방향으로 배치된 내측면을 이루는 비-다공성 판재 형태로 구성된다. 메인 단열층(110)은 실내외 단열성능을 충분히 확보 가능한 경량화된 소재인 것이 바람직하며, 예를 들어 메인 단열층(110)은 로크울(rockwool), 발포폴리프로필렌(Expanded Polypropylene, EPP) 또는 진공단열패널(Vacuum Insulated Panels, VIP) 등으로 이루어질 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
가열박막층(120)은 상기 메인 단열층의 상기 내측면 상에 적층된 박막으로서 상기 실내 공간 방향으로의 공기를 가열하는 역할을 수행한다. 가열박막층(120) 상에는 도시된 것과 같이 열선(122)이 형성되어 있다. 상기 열선(122)은 전기적 에너지를 열에너지로 변경시키기 위한 것이라면 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 열선의 배치 패턴은 도시된 것에 제한되지 않는다. 열선(122)의 적어도 일측 말단에는 인접한 패널의 열선과의 전기적 연결을 위한 커넥터(121)가 구비되어 있다. 커넥터(121)의 배치 또한 도시된 것에 한정되지 않으며, 필요에 따라 패널(100)의 4측 변들 중 임의의 변으로 토출될 수 있다.
방수층(130)은 상기 가열박막층(120)의 내측면 상에 적층되어 상기 실내 공간으로부터의 수분을 차단하는 역할을 수행한다. 방수층(130)은 방수방습 역할을 수행가능한 합성수지재 필름, 또는 코팅처리된 섬유 필름일 수 있으며, 전기전도성은 낮되 열전도성은 높은 소재로 구비되는 것이 바람직하다.
메인 흡음층(140)은 상기 방수층의 내측면 상에 적층되는 다공성 구조의 레이어로서, 상기 실내 공간으로부터의 소음을 차단하는 역할을 수행한다. 메인 흡음층(140)은 내부에 공기가 머금어질 수 있는 다공질 형태로 소리를 흡수하는 방식을 통해 소음을 저감시킬 수 있는 재료라면, 유리면, 암면, 펠트, 코르크, 연질 섬유판, 화산암석, 세라믹스 등의 다양한 소재로 이루어질 수 있다.
서브 흡음층(150)은 상기 메인 흡음층(140)의 내측면 상에 적층되되 다수의 흡음공(152)이 타공형성된 레이어이다. 서브 흡음층(150)은 자체적으로 소음을 흡수하는 역할을 수행하기보다는 상기 메인 흡음층(140)의 다공질 구조 내부로 소음을 고르게 분산 유입시키는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 서브 흡음층(150)은 가열 시 부피가 팽창하고 냉각 시 부피가 수축하는 고체 또는 겔(gel)타입의 고체 물질로 이루어진다.
구체적으로, 상기 서브 흡음층(150)은 가열 시 부피가 팽창하여 상기 다수의 흡음공(152) 각각의 내경이 작아지며, 냉각 시 부피가 수축하여 상기 다수의 흡음공 각각의 내경이 커지는 열팽창 부재층으로 구성된다.
이에 따라, 서브 흡음층(150)은 상기 건축용 단열흡음 적층패널(100)의 단열성과 흡음성을 필요에 따라 유동적으로 조정할 수 있게 된다. 예를 들어, 상기 흡음공(152)의 크기가 작아질 경우(즉, 서브 흡음층(150)의 부피가 팽창할 경우) 실내로부터 메인 흡음층(140)으로의 소음 흡수 성능이 감소하는 대신 물리적 열차단 성능이 증대되며, 흡음공(152)의 크기가 커질 경우(즉, 서브 흡음층(150)의 부피가 수축할 경우) 실내로부터 메인 흡음층(140)으로의 소음 흡수 성능이 증대되지만 물리적 열차단 성능이 감소하게 된다.
이를 위해 상기 가열박막층(120)의 열선(122)은 서브 흡음층(150)에 접하는 공기의 온도를 미세하게 제어하는 역할을 수행하게 된다. 즉, 상기 열선(122)은 실내 공기의 온도를 직접적으로 가열하는 역할을 수행하는 것이 아니라, 서브 흡음층(150)의 흡음공(152) 크기 조절을 통해 상황별 흡읍성능 극대화 또는 단열성능 극대화를 꾀하는 역할을 수행하게 되는 것이다.
한편, 이러한 방식의 실효성을 확보하기 위해서는 가열박막층(120)이 소전력 환경에서 구동되어야 하며, 이를 위해 서브 흡음층(150)은 대략 25℃ 내지 30℃ 범위에서 약 60% 내지 80%의 체적팽창률(expansion coefficient)을 가지는 물질로 이루어진 것이 가장 바람직하다. 상기한 온도범위에서의 상기한 열팽창 성능이 확보되어야만 열선의 고온가열에 따른 전력손실 이슈를 해소 가능하며, 상기한 수치 이상의 체적팽창률을 가질 경우 반복적인 팽창수축에 따른 패널의 틀어짐이나 쳐짐이 발생하는 문제가 발생하게 된다.
메쉬층(160)은 서브 흡음층(150)의 내측면 상에 적층된 레이어로서, 흡음공(152)의 형상 자체 또는 서브 흡음층(150)의 팽창수축에 따라 실내측 최외곽에 적층된 마감필름(170)이 일그러지는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 메쉬의 개별 격자 크기가 적절히 설계되지 않을 경우 흡음공(152)의 팽창수축과정에 저항이 생김으로써 단열흡음 제어성능 저하 및 마감 일그러짐이 발생할 수 있고, 또한 매쉬층(160) 상에 적층되는 마감필름(170)에 따라 메쉬층(160)의 패턴이 실내에서 두드러지게 되는 문제점을 해소할 필요성 또한 있다.
이를 위해, 메쉬층의 메쉬 개수(즉, 1인치 칸의 구멍 수)는 하기 수학식 1에 따라 산출되는 것이 바람직하다. 하기 수학식 1에서, M은 메쉬층의 단위 메쉬 개수[ea], α는 기준 메쉬 개수[ea], β는 가중치상수[min·% /g], P_ef는 상기 마감필름의 기공도[mm^3/min], BW_ef는 마감필름의 평량(g/mm^2), D_ah는 다수의 흡음공 각각의 내경[mm], EC_ah는 열팽창 부재층의 체적팽창률(%)을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 건축용 단열흡음 적층패널이 적용된 시스템을 예시적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 건축용 단열흡음 적층패널 시스템은 모듈화된 적층패널들(10), 제어부(20), 통신부(30) 및 센싱부(40)를 포함할 수 있다.
모듈화된 적층패널들(10)은 복수의 적층패널들(100_1, 100_2, 100_3,?)이 상호 인접하도록 결합됨으로써 구현될 수 있다. 도시되지 않았으나, 복수의 적층패널들 각각의 가열박막층에 배치된 열선은 인접한 상호간 연결되어 단일 제어될 수 있다. 특정 적층패널(예를 들어, 말단에 위치한 적층패널)의 열선은 제어부(20)와 연결될 수 있다. 즉, 제어부(20)는 적층패널의 열선 온도를 제어하게 된다.
구체적인 예를 들면, 제어부(20)는 센싱부(40)의 온도센서(42) 및 데시벨센서(44) 각각으로부터 센싱된 실내 온도 및 소음정도를 수집하고, 통신부(30)의 이동통신 모듈(34)로부터 취득한 현재시간에 기초하여 열선을 제어함으로써, 상술한 것과 같이 패널의 흡음성능을 조절할 수 있다.
예를 들어, 현재시간이 새벽이나 밤 시간대이고 실내에서 기준치(ex, 55db) 이상의 소음이 특정 횟수 이상 지속적으로 반복될 경우로서 실내 온도가 기준치 이상인 경우, 제어부(20)는 적층패널의 열선으로 제공되는 전력을 감소시킴으로써 서브 흡음층(150)을 수축시켜 흡음공의 크기를 증가시키게 제어할 수 있다.
또는, 상기 제어부(20)는 근거리 통신모듈(32)을 통해 사용자 단말과 페어링될 수 있으며, 사용자는 제어부(20)를 수동제어가능하도록 하는 사용자 인터페이스 등을 통해 본 발명의 패널을 제어할 수도 있게 된다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (5)
- 건물 외벽 방향으로 배치된 외측면과 실내 공간 방향으로 배치된 내측면을 이루는 비-다공성 판재 형태의 메인 단열층;
상기 메인 단열층의 상기 내측면 상에 적층되어 상기 실내 공간 방향으로의 공기를 가열하는 가열박막층;
상기 가열박막층의 내측면 상에 적층되어 상기 실내 공간으로부터의 수분을 차단하는 방수층;
상기 방수층의 내측면 상에 적층되어 상기 실내 공간으로부터의 소음을 차단하는 다공성 구조의 메인 흡음층;
상기 메인 흡음층의 내측면 상에 적층되되 다수의 흡음공이 타공형성된 서브 흡음층;
상기 서브 흡음층의 내측면 상에 적층된 메쉬층; 및
상기 메쉬층의 내측면 상에 적층된 마감필름;을 포함하되,
상기 서브 흡음층은 가열 시 부피가 팽창하여 상기 다수의 흡음공 각각의 내경이 작아지며, 냉각 시 부피가 수축하여 상기 다수의 흡음공 각각의 내경이 커지는, 열팽창 부재층인 것을 특징으로 하는, 건축용 단열흡음 적층패널.
- 삭제
- 삭제
- 제1 항에 있어서,
상기 열팽창 부재층은 25℃ 내지 30℃ 범위에서 60% 내지 80%의 체적팽창률(expansion coefficient)을 가지는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는, 건축용 단열흡음 적층패널.
- 제4 항에 있어서,
상기 메쉬층의 메쉬 개수는 하기 수학식 1에 따라 산출되는 것을 특징으로 하는, 건축용 단열흡음 적층패널.
[수학식 1]
(여기서, 상기 M은 상기 메쉬층의 단위 메쉬 개수[ea], 상기 α는 기준 메쉬 개수[ea], 상기 β는 가중치상수[min·% /g], 상기 P_ef는 상기 마감필름의 기공도[mm^3/min], 상기 BW_ef는 상기 마감필름의 평량(g/mm^2), 상기 D_ah는 상기 다수의 흡음공 각각의 내경[mm], 상기 EC_ah는 상기 열팽창 부재층의 체적팽창률(%)을 나타낸다.)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220006648A KR102386430B1 (ko) | 2022-01-17 | 2022-01-17 | 건축용 단열흡음 적층패널 |
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- 2022-01-17 KR KR1020220006648A patent/KR102386430B1/ko active IP Right Grant
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