KR102571543B1 - 경년열화 단열재의 열손실량을 포함한 벽체 열관류율 평가 도구 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 단열재가 포함된 건물벽체의 경우, 경년열화에 따른 초기 대비 열성능 저하 정도를 평가하고 그 판정기법, 그리고 판정에 관련된 도구에 관한 것이다.
Description
본 발명은 단열재가 포함된 건물벽체의 경우, 경년열화에 따른 초기 대비 열성능 저하 정도를 평가하고 그 판정기법, 그리고 판정에 관련된 도구에 관한 것이다.
건축물에 시공된 벽체, 특히 외벽, 천정, 최하층 슬래브 등에 설치된 단열재는 준공이후 시간이 경과함에 따라 점차 열화된다. 열화된 단열재는 습기, 또는 외부환경에 의해 물성이 변하고 열저항성능이 저하되어 최초 시공된 단열재의 기능을 충분히 발휘하지 못한다.
그러나 현재까지 준공이후 오랫동안 시간이 경과된 단열재가 포함된 벽체의 열관류율은 현장 측정하기가 거의 어렵고, 실내 실험에 의존할 수 밖에 없었다. 이런 이유로 실질적으로 경년열화된 단열재가 포함된 벽체의 현재 열관류율을 확인할 방법이 없었다. 따라서, 현장 측정이 어렵기 때문에 건물에너지 해석에 의존하고 있었지만 이 역시 경년열화된 상태의 단열재 열관류율에 대한 데이터베이스는 없고 신규 단열재에 대한 데이터로만 시뮬레이션 할 수 밖에 없었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 실제 건물의 경년열화변화에 따른 벽체 열성능을 파악하기 위해 단열재에 대한 경년열화변화 시험을 장기간 진행함과 동시에 그 데이터로부터 회귀식을 도출하여, 경년열화된 단열재가 포함된 벽체의 열성능을 파악하기 쉽게 하는데 그 목적이 있다.
전술한 과제를 해결하기 위한 수단으로, 본 발명은 다음과 같은 특징이 있는 실시예를 가진다.
본 발명은, 건물의 준공일자 및 현재일자와, 건물의 벽체를 구성하는 정보를 입력 받는 입력부; 상기 건물의 벽체를 구성하는 내벽, 외벽, 단열재 등 다양한 재료에 대한 열전도율을 포함한 물성 정보가 미리 저장되는 데이터 베이스; 및 상기 입력부에 의해 입력된 정보와, 상기 데이터 베이스에 저장된 재료에 대한 열전도율을 포함한 물성 정보를 이용하여 상기 건물의 벽체의 열관류율을 계산하는 계산부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 입력부는, 상기 벽체를 구성하는 하나 이상의 재료와, 각 재료에 대한 두께를 입력받는 벽체 구성 입력 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 계산부는, 상기 벽체를 구성하는 단열재의 경년열화에 따른 열저항 변화식에 따라 상기 단열재의 현재 열저항을 계산하는 단열재 열저항 계산 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단열재의 경년열화에 따른 열저항 변화식은, 단열재 경년열화 실험 데이터 값으로부터 회귀분석법을 통하여 도출된 것을 특징으로 한다.
상기 계산부는, 상기 단열재의 상당시간 t를 계산하는 건물 경과일수 계산 모듈을 포함하고, 상기 t는
: 준공일자 - 현재일자
: 단열재의 두께 (mm) 인 것을 특징으로 한다.
상기 계산부는, 벽체 열관류율 를 계산하는 벽체 열관류율 계산 모듈을 포함하고, 상기 는,
: 실외표면 열전달저항 ()
: 재료의 열저항, 를 포함 ()
: 실내표면 열전달저항 () 인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 실제 건물의 경년열화변화에 따른 벽체 열성능을 파악하기 위해 단열재에 대한 경년열화변화 시험을 장기간 진행함과 동시에 그 데이터로부터 회귀식을 도출하여, 경년열화된 단열재가 포함된 벽체의 열성능을 파악할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벽체 열관류율 평가 도구의 블럭도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재의 경년열화변화 시험 프로세스에 관한 도면
도 3은 도 2에 따른 압출법 보온판 경년열화 실험 열전도율 데이터 및 회기식 도출 결과에 관한 도면
도 4는 도 2에 따른 압출법 보온판 경년열화 실험 열저항 데이터 및 회기식 도출 결과에 관한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벽체 열관류율 평가 도구의 인터페이스 화면의 예시도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재의 경년열화변화 시험 프로세스에 관한 도면
도 3은 도 2에 따른 압출법 보온판 경년열화 실험 열전도율 데이터 및 회기식 도출 결과에 관한 도면
도 4는 도 2에 따른 압출법 보온판 경년열화 실험 열저항 데이터 및 회기식 도출 결과에 관한 도면
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벽체 열관류율 평가 도구의 인터페이스 화면의 예시도
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 벽체 열관류율 평가 도구의 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명인, 벽체 열관류율 평가 도구는 건물의 준공일자 및 현재일자와 건물의 벽체를 구성하는 정보를 입력 받는 입력부(100), 상기 건물의 벽체를 구성하는 내벽, 외벽, 단열재 등 다양한 재료에 대한 열전도율을 포함한 물성 정보가 미리 저장되는 데이터 베이스(200), 상기 입력부에 의해 입력된 정보와 상기 데이터 베이스에 저장된 재료에 대한 물성 정보를 이용하여 상기 건물의 벽체의 열관류율을 계산하는 계산부(300), 상기 계산부의 계산결과를 출력하는 출력부(400)를 포함한다.
상기 입력부(100)는, 건물기본정보 입력 모듈(110), 벽체 구성 입력 모듈(120)을 포함한다.
상기 건물기본정보 입력 모듈(110)은, 건물의 준공일자와 현재일자를 입력 받는 부분이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 벽체 열관류율 평가 도구의 인터페이스 화면의 예시도인데, 도 5에는 건물의 준공일자가 1970년 07월 19일로 입력되어 있고, 현재일자는 2018년 07월 19일로 입력된 것을 알 수 있다. 상기 건물기본정보는 후술할 건물 경과일수 계산 모듈(310)에서 단열재의 상당시간 t를 계산하는데 이용된다.
상기 벽체 구성 입력 모듈(120)은, 건물의 벽체를 구성하는 재료의 정보를 입력 받는다. 재료의 정보가 입력되는 예는, 도 5에 도시된 바와 같이 외부에서 내부 순서대로 보통블럭, 압출법단열재, 보통콘크리트, 석고보드로 입력될 수 있으며, 각 재료의 두께는 mm단위로 입력된다.
상기 데이터 베이스(200)는, 건물의 벽체를 구성하는 내벽, 외벽, 단열재 등 다양한 재료에 대한 열전도율을 포함한 물성 정보가 미리 저장된다. 표 1 내지 표 12는, 상기 데이터 베이스(200)에 미리 저장된 다양한 재료에 대한 물성 정보의 예시이다. 표 1은 벽돌, 표 2는 콘크리트, 표 3은 마감재/몰탈, 표 4는 석재, 표 5는 금속, 표 6은 석재, 표 7은 목재, 표 8은 타일, 표 9는 아스팔트/역청, 표 10은 석면, 표 11은 흙, 표 12는 단열재에 대한 열전도율을 포함한 물성 정보를 나타낸다.
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
경량블럭 | 0.51 | 1380 | 1050 | 1449 |
고압벽돌 | 1.15 | 2200 | 1090 | 2398 |
기와 | 1 | 2000 | 750 | 1500 |
내화벽돌 | 1.12 | 1950 | 880 | 1716 |
벽돌(내부용) | 0.62 | 1700 | 800 | 1360 |
벽돌(외부용) | 0.84 | 1700 | 800 | 1360 |
보통블럭 | 0.8 | 2200 | 920 | 2024 |
샤모트벽돌 | 0.896 | 1830 | 879 | 1609 |
시멘트벽돌 | 0.62 | 1600 | 840 | 1344 |
적벽돌 | 0.78 | 1660 | 840 | 1394 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
경량콘크리트 | 0.46 | 1200 | 880 | 1056 |
기포콘크리트 | 0.17 | 710 | 1130 | 802 |
보통콘크리트 | 1.68 | 2200 | 880 | 1936 |
성형콘크리트 | 1.4 | 2100 | 897 | 1884 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
리놀륨 | 0.2 | 1190 | 1260 | 1499 |
모노륨 | 0.18 | 850 | 980 | 833 |
시멘트모르타르 | 0.53 | 1800 | - | - |
버미귤라이트 | 0.2 | 640 | - | - |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
석고 | 0.46 | 1280 | - | - |
석고보드 | 0.14 | 863 | 1130 | 975 |
회반죽 | 0.74 | 1320 | 1040 | 1373 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
강철 | 58 | 7830 | - | - |
구리 | 386 | 8960 | 389 | 3485 |
금 | 310.521 | 19290 | 129 | 2495 |
니켈 | 89.551 | 8910 | 421 | 3748 |
니켈강 | 18.608 | 7990 | 460 | 3679 |
니켈크롬강 | 17.445 | 8520 | 460 | 3923 |
등 | 350 | 8938 | - | - |
등판 | 370 | 8960 | 376 | 3369 |
망간강 | 38.379 | 7870 | 460 | 3624 |
백금 | 67.454 | 21450 | 133 | 2855 |
아연 | 11.648 | 7140 | 384 | 2744 |
알루미늄 | 164 | 2790 | 883 | 2464 |
알루미늄판 | 220 | 2740 | 880 | 2411 |
납 | 34.89 | 11370 | 130 | 1475 |
우라늄 | 32.913 | 18700 | 115 | 2153 |
은 | 418.68 | 10530 | 234 | 2464 |
주석 | 63.965 | 7310 | 226 | 1655 |
주철 | 52.335 | 7270 | 419 | 3043 |
철 | 43 | 7800 | 473 | 3689 |
콘스탄탄 | 22.097 | 8920 | 410 | 3659 |
텅스텐 | 162.82 | 19350 | 134 | 2600 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
사암 | 1.83 | 2200 | 712 | 1566 |
경석 | 0.105 | 550 | 1005 | 553 |
대리석 | 2.3 | 2500 | 800 | 2000 |
석회암 | 1.4 | 2180 | - | - |
화강암 | 2.9 | 920 | 2600 | 2392 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
노송나무 | 0.104 | 344 | 2093 | 720 |
라왕 | 0.174 | 470 | 2260 | 1062 |
목면 | 0.093 | 330 | - | - |
목모판 | 0.1 | 500 | - | - |
목재 | 0.14 | 400 | - | - |
목재(견재) | 0.15 | 700 | - | - |
목재(연재) | 0.13 | 610 | - | - |
목판 | 0.15 | 800 | - | - |
삼목 | 0.128 | 330 | 2093 | 691 |
소나무 | 0.174 | 480 | 2093 | 1005 |
톱밥 | 0.128 | 200 | 2093 | 419 |
하드보드 | 0.08 | 600 | - | - |
합판 | 0.16 | 550 | 1300 | 715 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
고무타일 | 0.395 | 1780 | 1256 | 2235 |
타일 | 1.279 | 2400 | 1088 | 2612 |
콘크리트타일 | 1.1 | 2100 | 837 | 1758 |
코르크타일 | 0.08 | 530 | 1800 | 954 |
플라스틱타일 | 0.5 | 1050 | 837 | 879 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
아스팔트루핑 | 0.11 | 1000 | 920 | 920 |
아스팔트루핑(마스틱아스팔트) | 1.15 | 2325 | - | - |
아스팔트루핑(무기섬유) | 0.43 | 1600 | - | - |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
석면 | 0.156 | 470 | 795 | 374 |
석면시멘트판 | 0.58 | 1920 | 1010 | 1939 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
사질토양 | 1.07 | 1600 | - | - |
자갈 | 0.616 | 1850 | 837 | 1549 |
점토질토양 | 0.116 | 1450 | 879 | 1275 |
토(흙) | 0.628 | 1890 | 837 | 1582 |
재료 | 열전도율(W/mK) | 밀도(kg/㎥) | 비열(J/kg℃) | 열용량(kJ/㎥℃) |
비드법단열재 | 0.03147 | 25 | 1000 | 25 |
경질폴리우레탄폼 | 0.023 | 30 | - | - |
광물면 | 0.042 | 180 | - | - |
밀짚판 | 0.11 | 350 | - | - |
방습층 | 0.21 | 700 | 1300 | 910 |
석면 | 0.046 | 130 | - | - |
압출법단열재 | 0.02805 | 32 | - | - |
암면 | 0.04 | 150 | 840 | 126 |
우레아폼 | 0.036 | 12 | - | - |
글라스울 | 0.04 | 250 | 840 | 210 |
미네랄울 | 0.047 | 9.6 | 837 | 8 |
PVC | 0.16 | 1379 | 1004 | 703 |
실리콘 | 0.18 | 700 | 1004 | 703 |
상기 계산부(300)는, 상기 입력부(100)에 의해 입력된 정보와 상기 데이터 베이스(200)에 저장된 재료에 대한 물성 정보를 이용하여 상기 건물의 벽체의 열관류율을 계산하는 부분으로, 건물 경과일수 계산 모듈(310), 단열재 열저항 계산 모듈(320), 벽체 열관류율 계산 모듈(330)을 포함한다.
상기 건물 경과일수 계산 모듈(310)은, 건물의 벽체를 구성하는 단열재의 상당시간 t를 계산하는 부분이다. 상기 t는 하기 수학식 1에 따라 계산된다.
: 준공일자 - 현재일자
: 단열재의 두께 (mm)
상기 단열재 열저항 계산 모듈(320)은, 경년열화에 따른 단열재의 현재 열저항 Rp 값을 계산하는 부분이다. 상기 Rp는 하기 수학식 2에 따라 계산된다. 상기 수학식 2는, 단열재 경년열화 실험 데이터 값으로부터 회귀분석법을 통하여 도출된 것으로서, 이 과정은 도 2 내지 도 4에 나타나 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단열재의 경년열화변화 시험 프로세스에 관한 도면이다. 압출법 단열재 시편은 10 mm 두께로 생산된 지 일주일 이내의 제품이며, 시편의 항온/항습 전처리 조건은 23±2℃/50±5%,로 하였다. 먼저 1일 이상 경과된 시편의 최초 열저항(Ro)를 측정한다. 다음 제2 단계로 일정 시간 간격마다 열저항 Rt 값을 측정한다. 다음 제3 단계로 상대 열저항비율 Rt/Ro를 계산하여 시간축을 로그로 하여 도표화 한다. Rt/Ro 값이 전이점을 넘어 일정한 상태의 선형 관계를 제공할 때까지 일정 시간 간격마다 제2 단계와 제3 단계를 반복한다.
도 3은 도 2에 따른 압출법 보온판 경년열화 실험 열전도율 데이터 및 회기식 도출 결과에 관한 도면이고, 도 4는 도 2에 따른 압출법 보온판 경년열화 실험 열저항 데이터 및 회기식 도출 결과에 관한 도면이다. 도 3 내지 도 4를 참조하면, 열전도율과 열저항값이 시간축의 로그 값에 대한 선형함수로 표현된 것을 알 수 있다. 도 4에 따른 Surface+Core Average의 회귀분석법에 따른 회귀식 Rp 값은, 상기 수학식 2와 같다.
상기 벽체 열관류율 계산 모듈(330)은, 상기 단열재의 경년열화에 따른 열저항 변화가 반영된 벽체의 열관류율 를 계산하는 부분이다. 상기 는, 하기 수학식 3과 같다.
: 실외표면 열전달저항 ()
: 재료의 열저항, 를 포함 ()
: 실내표면 열전달저항 ()
상기 출력부(400)는, 상기 계산부(300)의 계산결과를 출력하는 부분으로, 초기 벽체의 열관류율, 현재 벽체의 열관류율, 초기 대비 열관류율의 저하율을 출력할 수 있다. 도 5는 초기 벽체 열 성능(열관류율)이 0.229, 현재 벽체 열 성능(열관류율)이 0.261, 초기 대비 열 성능(열관류율) 저하율이 12.39%로 표시된 것을 보여준다.
이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 청구범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 입력부
110: 건물기본정보 입력 모듈
120: 벽체 구성 입력 모듈
200: 데이터 베이스
300: 계산부
310: 건물 경과일수 계산 모듈
320: 단열재 열저항 계산 모듈
330: 벽체 열관류율 계산 모듈
400: 출력부
110: 건물기본정보 입력 모듈
120: 벽체 구성 입력 모듈
200: 데이터 베이스
300: 계산부
310: 건물 경과일수 계산 모듈
320: 단열재 열저항 계산 모듈
330: 벽체 열관류율 계산 모듈
400: 출력부
Claims (7)
- 건물의 준공일자 및 현재일자와, 건물의 벽체를 구성하는 정보를 입력 받는 입력부;
상기 건물의 벽체를 구성하는 내벽, 외벽, 단열재의 재료에 대한 열전도율을 포함한 물성 정보가 미리 저장되는 데이터 베이스; 및
상기 입력부에 의해 입력된 정보와, 상기 데이터 베이스에 저장된 재료에 대한 열전도율을 포함한 물성 정보를 이용하여 상기 건물의 벽체의 열관류율을 계산하는 계산부; 를 포함하되
상기 계산부는,
상기 단열재의 상당시간 t를 계산하는 건물 경과일수 계산 모듈을 포함하고,
상기 t는
: 준공일자 - 현재일자
: 단열재의 두께 (mm)
인 것을 특징으로 하는 벽체 열관류율 평가 도구
- 제 1항에 있어서, 상기 입력부는,
상기 벽체를 구성하는 하나 이상의 재료와, 각 재료에 대한 두께를 입력받는 벽체 구성 입력 모듈을 포함하는 벽체 열관류율 평가 도구
- 제 2항에 있어서, 상기 계산부는,
상기 벽체를 구성하는 단열재의 경년열화에 따른 열저항 변화식에 따라 상기 단열재의 현재 열저항을 계산하는 단열재 열저항 계산 모듈을 포함하는 벽체 열관류율 평가 도구
- 제 3항에 있어서, 상기 단열재의 경년열화에 따른 열저항 변화식은,
단열재 경년열화 실험 데이터 값으로부터 회귀분석법을 통하여 도출된 것을 특징으로 하는 벽체 열관류율 평가 도구
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- 제 6항에 있어서, 상기 계산부는,
벽체 열관류율 를 계산하는 벽체 열관류율 계산 모듈을 포함하고,
상기 는,
: 실외표면 열전달저항 ()
: 재료의 열저항, 를 포함 ()
: 실내표면 열전달저항 ()
인 것을 특징으로 하는 벽체 열관류율 평가 도구
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180120442A KR102571543B1 (ko) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | 경년열화 단열재의 열손실량을 포함한 벽체 열관류율 평가 도구 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020180120442A KR102571543B1 (ko) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | 경년열화 단열재의 열손실량을 포함한 벽체 열관류율 평가 도구 |
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KR102571543B1 true KR102571543B1 (ko) | 2023-08-29 |
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KR1020180120442A KR102571543B1 (ko) | 2018-10-10 | 2018-10-10 | 경년열화 단열재의 열손실량을 포함한 벽체 열관류율 평가 도구 |
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KR102503361B1 (ko) | 2022-01-28 | 2023-02-24 | (주)한일엠이씨 | 건축물 외피 열성능 평가 시스템 및 그 방법 |
Citations (1)
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KR101390146B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2014-04-29 | 한국에너지기술연구원 | 건물 에너지 성능 평가 장치 및 방법 |
-
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KR101390146B1 (ko) * | 2012-07-13 | 2014-04-29 | 한국에너지기술연구원 | 건물 에너지 성능 평가 장치 및 방법 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
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권영철, 엄상권. 반사형 단열재를 포함한 복합단열벽체 설계에 관한 연구. 2010, 한국건축친환경설비학회논문집, 4(2), 83-89* |
이도형, 나환선. 업무용 건축물에 적용된 단열재의 경년열화에 따른 열손실량 분석. 한국태양에너지학회 논문집, 2017, 37(5), 65-75* |
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KR20200040479A (ko) | 2020-04-20 |
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