KR102623639B1

KR102623639B1 - 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치

Info

Publication number: KR102623639B1
Application number: KR1020230047848A
Authority: KR
Inventors: 김성근
Original assignee: 김성근
Priority date: 2023-04-11
Filing date: 2023-04-11
Publication date: 2024-01-10
Also published as: KR20230065198A; WO2024215023A1

Abstract

본 발명은 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법에 관한 것으로, 이 공법은 시공장소 슬래브(20)에 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)를 씌우는 단계(S0);
상기 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)에 난방용 방열매개체(10)를 설치하는 단계(S1);
상기 방열매개체(10)를 시공장소 슬래브(20)와 멀어지게 하고 바닥마감재(50)와 가깝게 하여, 방열매개체(10)에서 방열된 열이 슬래브(20)로 손실되는 것을 억제하면서 바닥마감재(50)로 신속히 전달되게 하여 난방효율을 높일 수 있도록 방열매개체(10) 하부를 고임재(80)로 받치는 단계(S-1);
상기 방열매개체(10) 주변에 고래(30)를 형성할 수 있도록 복수 개의 고래둑(40)을 배치하는 단계(S2); 및
상기 고래둑(40) 상부에 바닥마감재(50)들을 탑재 고정하는 단계(S3);를 포함하고,
여기서, 상기 방열매개체(10)는 설치장소에 시멘트모르타르로 매설하지 않고 고래(30)에 노출시켜 방열된 열이 대류현상에 의해 상승하여 고래(30) 상부에 위치한 바닥마감재(50)를 집중 가열하여 난방토록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치{Ondol heating construction method and its ondol device for greenhouse gas reduction}

본 발명은 경량기포콘크리트 및 시멘트모르타르를 사용하지 않고 난방용 온돌장치를 시공하여 시멘트 제조 시 사용되는 전기 소모와 건설 현장에서 시멘트를 사용함에 따른 이산화탄소 발생을 없게 하여 온실가스를 줄일 수 있는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치에 관한 것이다.

종래 온돌 시공은 도 1과 같이 방열매개체(1. 일례로, 보일러에서 가열된 온수가 흐르는 배관)를 설치할 때 시공장소의 슬래브(2) 바닥면에 경량기포콘크리트(3)를 먼저 타설하고 그 위에 방열매개체(1)를 설치한 다음 그 위에 시멘트모르타르(4)를 타설하여 방열매개체(1)를 매립하거나, 도 2와 같이 슬래브(2) 위에 단열재(6)를 깔고 그 위에 방열매개체(1)를 설치한 다음 그 위에 시멘트모르타르(4)를 타설하여 방열매개체(1)를 매립하는 방식으로 시공하였다.

방열매개체(1)는 여러 종류가 있으며, 예컨대 열원에 의해 가열된 물, 온풍, 오일 또는 증기가 흐르는 배관, 전기 저항식 발열 난방용전열관, 전기 저항식 발열 히팅 케이블, 탄소와 PE를 혼합해 사출한 전기 저항식 탄소 막대 발열체, 전기 저항식 발열 선상 및 면상 발열필름 등이 있고, 이들 중 어느 하나를 시공장소에 매립하였다.

이에 따라, 방열매개체(1)는 열원에 의해 가열된 후 방열하여 시공장소를 난방하게 되는 데, 이 때 방열된 열은 타설된 시멘트모르타르(4) 전역으로 전도되고 최종적으로 바닥마감재(5)까지 열전도방식으로 난방을 하였다.

그러나, 이러한 종래 온돌 난방은 도 1의 화살표 방향과 같이 방열매개체(1)에서 사방으로 열이 방사되므로 방열매개체(1) 하부에 위치한 슬래브(2)까지 열이 전도되어 열손실이 크게 발생하고, 이에 따라 난방에 필요한 예열 시간이 많이 소요되어 불필요하게 연료를 많이 낭비하는 문제가 있었다. 또한 이러한 열손실로 인하여 예열 시간이 장시간 소요됨에 따라 혹한기에 장시간 출타 후 복귀하여 난방을 시도하면 본격적인 난방이 진행될 때까지 난방이 되지 않아 추위를 느껴야 하므로 사용상 불편함도 있었다.

실험에 의하면, 방열매개체(1)를 매립한 시멘트모르타르(4)의 높이가 30mm일 경우 방열매개체(1) 최상부 온도와 타설된 시멘트모르타르(4)의 최상부 온도 차이는 10∼15℃이가 될정도로 열손실이 크게 발생하였다. 이렇게 열손실이 크게 발생하는 이유는 바닥마감재(5)를 열을 취득하는 과정에서 시멘트모르타르(4)의 두께를 거쳐야 하기 때문이었다. 이를 정리하면 방열매개체(1)에서 방열된 열이 타설된 시멘트모르타르(4)를 지나면서 하부에서부터 점차 열을 빼앗기고 그러한 만큼 열손실이 발생하였는 데, 이러한 열손실 현상은 시멘트모르타르(4) 두께가 두꺼울수록 더욱 커지게 된다.

또한, 종래 방식의 온돌 난방은 방열매개체(1)를 매설하기 위해 경량기포콘크리트(3) 및 시멘트모르타르(4)를 사용하는 데, 시멘트 사용 시 적지 않은 이산화탄소가 발생하여 온실 가스가 증가하는 문제점이 있다.

에너지온실가스 종합정보 플랫폼에 의하면 1KW의 전기 생산 시 발전 기준 440.3g의 CO₂가 발생하고, 소비 기준 1KW당 474.7g CO₂가 배출된다고 한다. 온실 가스 배출 대부분은 에너지 사용 및 산업 공정에서 발생된다. 방열매개체(1)를 매립하기 위해 사용되는 경량기포콘크리트(3) 또는 시멘트모르타르(4) 사용을 생략하면 이산화탄소가 발생되지 않기 때문에 그만큼 온실가스를 감소시키는 효과를 얻을 수 있다.

각종 건설 현장에서 쓰이는 콘크리트는 1㎥당 245kg의 시멘트(OPC기준, 혼화재 별도)가 사용되고 있고, 이렇게 시멘트와 관련되어 발생하는 CO₂배출량은 인류가 배출하는 전체 CO₂배출량의 8%에 해당할 정도로 많다고 한다. 시멘트는 석회석을 섭씨 1500℃ 이상 고온으로 구워 만들고, 이 때 석회석 질량의 44%를 차지하는 이산화탄소가 밖으로 빠져 나오므로 다량의 온실 가스를 배출하고 있는 것이 현실이다. 따라서 이산화탄소를 배출하는 만큼 흡수하는 대책도 병행해야만 "탄소중립"을 실천할 수 있는 바람직한 방향이 아닌가 싶다.

온돌 난방에 관한 특허문헌은 등록특허 제10-2313097호의 온돌난방 바닥 및 그 시공방법이 2021년 10월 15일 특허공보에 공고되었다. 이 공보에 의하면 상기 등록특허는 온돌난방 구간의 벽체 벽면에 시공된 측면완충재를 시공하는 단계; 상기 온돌난방 구간의 콘크리트 슬래브 상부에 바닥완충재를 시공하는 단계; 상기 바닥완충재 상부에 EPS블록을 시공하는 단계; 상기 EPS블록 상부에 온수/난방 배관을 시공하는 단계; 상기 온수/난방 배관의 상부에 마감모르타르를 시공하는 단계;를 포함하고,

상기 EPS블록을 시공하는 단계 이후에, EPS블록들 사이의 틈새에 PE필름을 접합하여 마감하는 단계를 더 포함하며,

상기 EPS블록을 시공하는 단계 이후에, 클립바를 일정 간격으로 상기 EPS블록의 상면에 고정하는 단계를 더 포함하고,

상기 EPS블록 상부에 온수/난방 배관을 시공하는 단계에서, 상기 온수/난방 배관은 클립바의 상부에서 고정핀을 이용하여 단단히 고정되도록 하며,

상기 측면완충재는 상기 마감모르타르보다 5 내지 10mm 돌출될 수 있는 높이로 상기 벽체 벽면에 밀착 시공하고 있다.

그러나, 상기 등록특허 제10-2313097호의 경우도 온수/난방 배관의 상부에 마감모르타르를 타설하여 온수/난방 배관을 매립하고 있으므로, 난방 과정에서 온수/난방 배관의 방열되는 온도가 마감모르타르를 거치면서 저하되는 문제점과 온실 가스를 발생시키는 문제점을 여전히 가지고 있다.

온실 가스를 저감시키면 기상 이변, 즉 초대형 태풍, 폭염, 가뭄, 홍수 발생을 억제할 수 있다. 우리 인류는 에너지를 얻기 위해 석유, 석탄 및 가스를 연소시켰고, 지구 온난화의 주범인 이산화탄소 농도를 꾸준히 증가시켰다. 계속된 온실 가스 증가로 온존층이 파괴되면서 빙하가 녹아 지구 전체의 질량 분포가 바뀌어 지구 자전축이 이동했다. 인류는 2세들에게 생존권을 보장해주어야 할 의무가 있고, 이러한 글로벌 과제 해결을 위해서 온실 가스 저감에 많은 노력을 기울어야 한다.

대한민국 등록특허공보 제10-2313097호

이에, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래 온돌난방의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 해결하고자 하는 과제는 우리나라 고유 난방장치인 온돌을 현대식에 맞게 적용하면서도 발상의 전환을 통해 구조를 현저히 단순화하여 시공을 간편하게 하면서도 난방효율을 높일 수 있는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 다른 해결하고자 하는 과제는 이산화탄소 배출을 저감시키기 위해 방열매개체 매설을 위해 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르를 생략하여 시멘트를 생산할 때 사용되는 전기 소모와 건설 현장에서 시멘트를 사용함에 따른 이산화탄소 발생을 원천적으로 제거하여 온실 가스를 줄일 수 있는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 난방 시 고래(高來)에 위치한 열이 대류현상에 의해 상승하면서 고래둑에 고정된 바닥마감재에 집중적으로 가열되어 열손실을 줄임으로써 에너지 낭비를 최소화하고 난방효율을 높일 수 있는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르를 타설하지 않기 때문에 타설에 필요한 중장비 동원을 생략하여 비용 절감과 간편한 시공을 도모할 수 있고, 타설 후 양생시키는 데 필요한 시간을 생략하여 공기를 단축할 수 있고 건축물 시공 시 방열매개체를 매설하지 않기 때문에 건축물의 층간 높이를 줄일 수 있는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르 타설이 생략되어 실내 장식의 미세한 틈을 통과해 유입되는 시멘트내 1급 발암 물질인 라돈 가스 방출을 원천적으로 방지하여 건강한 삶을 영위할 수 있게 하는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 해결하고자 하는 과제는 방열매개체로 금속 배관을 사용할 경우 바다에서 채취한 모래의 염분에 의해 금속 배관이 부식되는 현상을 원천적으로 방지하여 온돌장치의 수명을 연장시킬 수 있는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법 및 그 온돌 장치를 제공함에 있다.

상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위한 본 발명의 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법의 일 실시예는 시공장소 슬래브에 난방용 방열매개체를 설치하는 단계;

상기 방열매개체 주변에 고래를 형성할 수 있도록 복수 개의 고래둑을 배치하는 단계; 및

상기 고래둑 상부에 바닥마감재들을 탑재 고정하는 단계;를 포함하고,

여기서, 상기 방열매개체는 설치장소에 시멘트모르타르로 매설하지 않고 고래에 노출시켜 방열된 열이 대류현상에 의해 상승하여 고래 상부에 위치한 바닥마감재를 집중 가열하여 난방토록 한다.

본 발명에 따른 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법의 다른 실시예는 시공장소 슬래브에 박판열반사시트 또는 압축성열반사시트를 씌우는 단계;

상기 박판열반사시트 또는 압축성열반사시트에 난방용 방열매개체를 설치하는 단계;

본 발명에 따른 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법의 또 다른 실시예는 시공장소 슬래브에 박판열반사시트 또는 압축성열반사시트를 씌우는 단계;

상기 방열매개체를 시공장소 슬래브와 멀어지게 하고 바닥마감재와 가깝게 하여, 방열매개체에서 방열된 열이 슬래브로 손실되는 것을 억제하면서 바닥마감재로 신속히 전달되게 하여 난방효율을 높일 수 있도록 방열매개체 하부를 고임재로 받치는 단계;

본 발명은 바닥마감재들을 탑재 고정하는 단계를 진행하면서 인접한 바닥마감재들 사이에 평탄클립을 끼운 후 이 평탄클립에 쐐기를 삽입하여 인접한 바닥마감재들의 수평을 맞추는 것을 함께 진행한다.

본 발명의 방열매개체는 물, 온풍, 오일 또는 증기가 흐르는 배관, 전기 저항식 발열 탄소 막대 발열배관, 전기 저항식 발열 난방용 전열관, 전기 저항식 발열 히팅 케이블, 또는 전기 저항식 발열 필름 중에서 선택할 수 있다.

본 발명의 고래둑은 검정색 시멘트와 물을 혼합하여 성형하거나, 회색 시멘트에 검정색 수성물감을 혼합하여 검정색상을 띠게 성형하거나, 또는 회색 시멘트에 물과 카본분말을 혼합하여 검정색상을 띠게 성형하고,

여기서, 검정색 시멘트와 물은 1:0.1∼0.4중량비율로 혼합하고, 회색 시멘트와 검정색 수성물감은 1:0.1∼0.4중량비율로 혼합하고, 회색 시멘트, 물 및 카본분말은 1:0.1∼0.4:0.03∼0.1중량비율로 혼합한다.

본 발명의 고래둑은 검정색 열전도 폴리에틸렌계열 수지를 사용할 수 있다.

본 발명의 고래둑은 방열매개체를 따라 병렬로 배치는 프레임 형태로 구성할 수 있다.

본 발명의 바닥마감재는 자기질 타일, 도기질 타일, 석기질 타일, 석재 타일, 시멘트보드, 황토보드, 목재보드 또는 목재와 돌가루가 혼합된 혼합보드를 포함할 수 있다.

본 발명의 바닥마감재는 저면에 강도보강재를 도포한 후 경화시키는 것을 더 포함하고,

여기서, 상기 강도보강재는 시멘트 100중량부, 물 20∼30중량부 및 카본분말 0.3∼1중량부를 혼합한 반죽을 사용할 수 있다.

이상과 같이 시공되는 본 발명은 우리나라 고유 난방장치인 온돌을 현대식에 맞게 개선하여 온돌난방의 전통성을 계승하여 자긍심을 가질 수 있고, 수출할 경우 온돌의 우수성을 국제적으로 널리 홍보할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 발상의 전환을 통해 종래와 같이 방열매개체를 매립하지 않기 때문에 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르를 타설하지 않아도 되므로 이들의 제조 시 사용되는 전기 소모와 건설 현장에서 시멘트를 사용함에 따른 이산화탄소 발생을 원천적으로 제거하여 온실 가스를 줄일 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 난방할 때 방열매개체에서 방열된 열이 고래(高來)내에서 대류현상에 의해 상승하여 그 위에 고정된 바닥마감재에 집중적으로 가열하게 되므로 열손실이 거의 발생하지 않아 난방 성능을 갖게 되고, 단시간에 난방을 구현하여 에너지 낭비를 줄일 수 있는 장점도 있다.

또한, 본 발명은 방열매개체 매설을 위해 단열재 도포하거나 경량기포콘크리트를 타설한 다음 시멘트모르타르를 타설하지 않아도 되므로 타설에 필요한 중장비 동원을 생략하여 비용 절감과 간편한 시공을 도모할 수 있고, 타설 후 양생시키는 데 필요한 시간을 생략하여 공기를 단축할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르 타설이 생략되어 시멘트내 1급 발암 물질인 라돈 가스 방출을 원천적으로 방지하여 건강한 삶을 영위할 수 있게 하는 장점이 있다.

또한, 건축물 시공 시 난방을 위한 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르를 타설하지 않아도 되므로 건축물의 층간 높이를 줄일 수 있는 장점도 있다.

또한, 본 발명은 방열매개체로 금속 배관을 사용할 경우 시멘트모르타르를 타설하지 않기 때문에 바다에서 채취한 모래의 염분에 의해 금속 배관이 부식되는 현상을 원천적으로 방지하여 온돌장치의 수명을 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래 난방장치의 일 실시예 단면도
도 2는 종래 난방장치의 다른 실시예 단면도
도 3은 본 발명에 따라 시공된 온돌장치의 일 실시예 단면도
도 4는 본 발명에 따라 시공된 온돌장치의 다른 실시예 단면도
도 5는 본 발명에 따라 시공된 온돌장치의 또 다른 실시예 단면도
도 6은 도 5의 압축성열반사시트의 사용상태를 보인 상세도
도 7은 본 발명에 따른 온돌장치의 고래둑 배치상태를 보인 평면 개념도
도 8은 본 발명에 따라 시공 중인 온돌장치를 촬영한 사진
도 9는 본 발명의 다른 실시예 고래둑을 보인 사진
도 10은 본 발명에 따라 시공된 온돌장치 내부를 적외선카메로로 촬영한 사진
도 11은 본 발명의 일 실시예 순서도
도 12는 본 발명의 다른 실시예 순서도
도 13은 본 발명의 또 다른 실시예 순서도

본 발명은 우리나라 고유의 전통적인 온돌장치를 현대식 난방에 맞게 개선하여 온돌문화를 계승하고, 고래에 설치된 방열매개체에서 방열한 열이 상승하여 바닥마감재를 집중 가열하여 현저하게 열손실이 줄어든 상태로 난방효율을 높이고, 무엇보다 방열매개체를 매설하지 않기 때문에 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르 타설을 생략하여 시멘트 제조 시 사용되는 전기 소모와 건설 현장에서 시멘트를 사용함에 따른 이산화탄소 발생을 제거하여 온실 가스를 줄일 수 있는 방고래 난방 공법과 이 공법에 의해 시공된 온돌 장치를 제공할 수 있도록 하는 것이다.

상기 도면과 같이 본 발명에 따른 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법의 일 실시예는 시공장소 슬래브(20)에 난방용 방열매개체(10)를 설치하는 단계(S1);

상기 방열매개체(10) 주변에 고래(30)를 형성할 수 있도록 복수 개의 고래둑(40)을 배치하는 단계(S2); 및

상기 고래둑(40) 상부에 바닥마감재(50)들을 탑재 고정하는 단계(S3);를 포함하고,

여기서, 상기 방열매개체(10)는 시멘트모르타르를 타설하여 매설하지 않고 고래(30)에 노출시켜 그에게서 방열된 열이 대류현상에 의해 상승하여 고래(30) 상부에 위치한 바닥마감재(50)를 집중 가열하여 난방토록 하는 것이다.

상기 S1단계는 방열매개체(10)를 슬래브(20)에 설치하는 공정이다. 이 공정은 배관을 감싸는 클램프를 못 등으로 슬래브(20)에 고정시키면 방열매개체(10)를 간단히 고정시킬 수 있고, 이러한 방열매개체(10) 설치방법은 공지 기술이다.

방열매개체(10)는 열원에 의해 가열된 후 실질적으로 난방을 수행할 수 있도록 열을 방열하는 매체이다. 이러한 방열매개체(10)는 물, 온풍, 오일 또는 증기와 같이 유체가 흐르는 배관, 전기 저항식 발열 탄소 막대 발열배관, 전기 저항식 발열 난방용 전열관, 전기 저항식 발열 히팅 케이블, 또는 전기 저항식 발열 필름 등이 있고 이중에서 선택하여 사용할 수 있다.

상기 배관을 흐르는 유체를 가열하는 열원 중 하나는 보일러장치가 될 수 있으며, 이 보일러장치는 널리 알려진 바와 같이 액화 천연가스, 액화 석유가스 또는 등유를 사용하여 유체를 가열하게 된다. 또한 방열매개체(10)를 가열하는 다른 형태의 열원 중 하나는 전기를 사용할 수 있다. 방열매개체(10)에 전기를 공급하면 그 방열매개체(10)는 저항이 발생하여 높은 온도로 상승하여 열을 외부로 방출하는 특징이 있다. 이러한 방열매개체(10)와 이 방열매개체(10)를 가열하는 열원은 난방분야에서 널리 사용되고 있는 공지 기술이므로 더 자세한 설명은 생략하기로 한다.

방열매개체(10)의 배치 간격은 다양하게 설정할 수 있으며, 일례로 배관일 경우 80∼260mm으로 할 수 있다. 방열매개체(10)의 간격이 좁을수록 동일 조건으로 난방할 때 바닥마감재(50) 온도는 높고 난방비는 증가한다.

상기 S2단계는 방열매개체(10) 주변에 고래(30)를 형성할 수 있도록 복수 개의 고래둑(40)을 배치하는 공정이다. 상기 고래의 사전적 의미는 온돌에서 방의 구들장 밑으로 나 있는, 불길과 연기가 통하여 나가는 길이다. 본 발명에서 고래(30)는 전통적인 온돌과 같이 열이 외부로 나가는 길을 제공하는 것이 아니고 방열매개체(10)가 설치되는 장소를 제공하여 그 방열매개체(10)에서 방열된 열이 열적 대류현상에 의해 수직으로 상승하여 그 위에 설치된 바닥마감재(50)를 집중적으로 가열토록 하는 공간영역이다. 열은 높은 온도에서 낮은 온도로 이동한다는 것은 누구나 알고 있는 사실이다. 방열매개체(10)가 고래(30)의 공간영역 최하부인 슬래브(20)상에 설치되어 그 위치에서 열을 방열하게 되므로 결국 방열이 진행된 방열매개체(10) 주변에 위치한 공기의 온도가 가장 높다. 따라서 방열매개체(10) 주변의 더운 공기는 마치 아지랑이처럼 열적 대류현상에 의해 상방향으로 이동하여 바닥마감재(50) 저면에 도달하여 그 바닥마감재(50)를 집중적으로 가열하여 난방을 가능케 한다.

상기 고래둑(40)은 고래(30)를 형성하는 공간영역을 갖도록 함과 동시에 그 상부에 바닥마감재(50)를 탑재하는 기능을 한다. 이러한 고래둑(40)은 다양한 형태로 존재할 수 있으며, 본 명세서에서는 도 2 내지 도 6과 같이 기둥형태로 구성할 수 있다. 도면에서는 원기둥 형태를 도시하고 있으나, 이에 한정하지 않고 다양한 형태, 즉 삼각형 기둥, 삼각형 이상의 다각형 기둥, 타원형 기둥, 곡선형 기둥 형태로 구성할 수 있고, 이 외에도 고래(30)를 형성하고 바닥마감재(50)를 탑재할 수 있는 기둥형태라면 모두 가능할 것이다.

기둥형태의 고래둑(40)은 열 흡수에 도움이 되도록 검정색상을 띠게 하는 것이 좋다. 이를 위해 상기 고래둑(40)은 검정색 시멘트와 물을 혼합하여 성형하거나, 회색 시멘트에 검정색 수성물감을 혼합하여 검정색상을 띠게 성형하거나, 또는 회색 시멘트에 물과 카본분말을 혼합하여 검정색상을 띠게 성형할 수 있다.

여기서, 검정색 시멘트와 물은 1:0.1∼0.4중량비율로 혼합한다. 물이 0.1중량비율보다 적으면 사용량이 부족하여 시멘트 반죽이 고르지 않아 기둥의 강도가 약화될 우려가 있고, 0.4중량비율보다 많으면 시멘트 반죽이 너무 묽어 고래둑(40) 성형에 많은 시간이 소요되어 공기가 길어지는 문제가 있다.

회색 시멘트와 검정색 수성물감은 1:0.1∼0.4중량비율로 혼합한다. 수성물감이 0.1중량비율보다 적으면 사용량 부족으로 고래둑(40)이 선명하게 검정색상을 띠지 않아 열흡수 성능이 저하되는 문제가 있고, 0.4중량비율보다 많으면 과다사용으로 물감 낭비를 초래하게 된다.

회색 시멘트, 물 및 카본분말은 1:0.1∼0.4:0.03∼0.1중량비율로 혼합한다. 물 사용량이 하부 임계치보다 낮으면 반죽이 고르지 않고 상부 임계치보다 높으면 너무 묽어 성형에 많은 시간이 소요된다. 카본분말은 검정색을 띠므로 회색 시멘트와 반죽상태로 혼합되면 고래둑(40)을 검정색상으로 변화시키고, 열흡수를 도와 방열매개체(10)의 열이 바닥마감재(50)에 고르게 퍼지게 한다. 또한 카본분말은 물과 함께 회색 시멘트와 일체로 성형되면 고래둑(40)의 강도를 한층 높이는 기능을 한다. 이러한 카본분말 사용량이 하부 임계치보다 낮으면 사용량 부족으로 고래둑(40)이 선명하게 검정색상을 띠지 않아 열흡수 효율이 낮고, 상부 임계치보다 높으면 사용량이 과다하여 비용이 많이 소요될 뿐이다.

여기서, 카본분말은 시멘트와 함께 성형되어 고래둑(40)을 형성하면 흡수된 열을 신속하게 확산시켜 열적 질량, 즉 열함유량을 고르게 분포하는 기능을 수행하게 된다.

기둥형태의 고래둑(40) 제조는 시멘트분말에 물을 혼합하여 반죽한 다음 이 반죽을 금형에 넣은 후 프레스와 같은 압착기를 이용하여 반죽 내부에 공극이 없도록 가압한 다음 금형에서 분리시키는 방법으로 성형하면 대량 생산이 가능하다.

도 8의 사진은 수작업으로 기둥형 고래둑(40)을 시공한 사진을 보이고 있다. 아직 고래둑(40) 대량 생산체계를 갖추지 못한 상태여서 부득이 수작업으로 고래둑(40)을 제조하였으며, 조만간 대량생산 체계를 갖추어 규격화된 기둥형 고래둑(40)을 양산할 예정이다.

고래둑(40)의 규격은 바닥마감재(50)에 상부에 가해지는 하중에 따라 다양하게 설정할 수 있으며, 일례로 일반적인 주택이나 빌딩의 경우 기둥형태의 고래둑(40)은 지름 80∼130mm, 높이 10∼30mm로 제조할 수 있으며, 방열매개체(10)로 두께가 얇은 전기 저항식 발열 필름을 채택할 경우 고래둑(40)의 높이는 10mm면 충분하다.

또한, 본 발명의 고래둑(40)은 기둥형태로 한정하지 않고 도 9와 같이 방열매개체(10)를 따라 평행하게 병렬로 배치되는 프레임(40a) 형태를 사용할 수도 있다. 이 프레임(40a)은 하부가 슬래브(20)와 닿지 않도록 다리가 연장되어 개방되는 것이 바람직하다. 이 프레임(40a) 형태의 고래둑(40)은 복수 개가 병렬로 배치되게 고정볼트를 이용하여 슬래브(20)에 고정되면 상부에 바닥마감재(50)를 탑재시킬 수 있다.

또한, 상기 고래둑(40)의 다른 실시예는 검정색 열전도 폴리에틸렌계열 수지를 사용할 수 있다. 폴리에틸렌계열 수지(고밀도)는 0.5W/m.k 열전도율을 가지므로 본 발명의 고래둑(40)으로 사용할 수 있다.

상기 S3단계는 고래둑(40) 상부에 바닥마감재(50)를 탑재 고정하는 공정이다. 바닥마감재(50)는 실내 바닥을 장식하는 건축재로서, 고래둑(40) 상부에 접착제로 부착 고정하여 시공 후 흔적이 남지 않도록 하는 것이 좋다. 이러한 바닥마감재(50)는 현재 건축 마감재로 사용되는 자기질 타일, 도기질 타일, 석기질 타일, 석재 타일, 시멘트보드, 황토보드, 목재보드 또는 목재와 돌가루가 혼합된 혼합보드 중에서 선택할 수 있다.

한편, 본 발명의 바닥마감재(50)는 저면에 강도보강재(51)를 도포하여 사용할 수 있다. 상기 강도보강재(51)는 시멘트 100중량부, 물 20∼30중량부 및 카본분말 0.3∼1중량부를 혼합한 반죽이고, 이 반죽을 바닥마감재(50) 저면에 2∼8mm두께로 도포한 후 고래둑(40)에 탑재하여 경화시키면 고래둑(40)에 접착 고정되고, 카본분말이 시멘트의 접착력으로 바닥마감재(50)와 일체로 경화되어 강도가 매우 높아지게 된다. 상기 강도보강재(51)는 바닥마감재(50)에 가해지는 수직하중에 의해 발생하는 전단력을 크게 하여 바닥마감재(50)가 하부방향으로 휘거나 쪼개지는 현상을 방지하게 된다.

강도보강재(51)를 반죽형태로 만들기 위해 사용된 물을 20중량부 이하 사용하면 사용량이 부족하여 시멘트와 카본분말이 걸죽한 반죽상태가 되지 않아 카본분말이 시멘트와 잘 응집되지 않아 강도가 약해질 우려가 있고, 30중량부 이상 사용하면 사용량이 과다로 반죽이 너무 묽어 고래둑(40)에 탑재하면 바닥마감재(50)에서 분리되어 이탈될 우려가 있다.

카본분말을 0.3중량부 이하 사용하면 사용량이 부족하여 강도를 강화시키는 카본분말의 본래 기능을 기대할 수 없고, 1중량부 이상 사용하면 강한 강도를 기대하는 것 이외에 별도의 효과를 기대할 수 없이 재료 낭비만 초래할 뿐이다.

바닥마감재(50)를 고래둑(40)에 탑재하여 고정할 때 바닥마감재(50) 사방 사이에 평탄클립을 끼운 후 이 평탄클립에 쐐기를 삽입하여 쐐기의 저면이 서로 이웃하는 양측 바닥마감재(50)를 동시에 압착하여 수평을 맞추게 되므로 모든 바닥마감재(50)들은 균일한 높이로 고정된다. 이와 같이 평탄크립과 쐐기를 이용한 바닥마감재(50)들을 균일한 높이로 시공하는 방법은 공지 기술이다.

바닥마감재(50)의 탑재가 완료되면 강도보강재(51)가 경화되는 시간동안 방치하고, 이후 바닥마감재(50)가 타일일 경우 그들 사이에 줄눈(매지)를 충전시켜 틈새를 메우면 본 발명의 방고래 난방 공법이 완성된다.

한편, 본 발명의 다른 실시예는 시공장소 슬래브(20)에 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)를 씌우는 단계(S0)를 더 추가한다.

즉, 본 발명의 다른 실시예는 시공장소 슬래브(20)에 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)를 씌우는 단계(S0);

상기 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)에 난방용 방열매개체(10)를 설치하는 단계(S1);

여기서, 상기 방열매개체(10)는 설치장소에 시멘트모르타르로 매설하지 않고 고래(30)에 노출시켜 방열매개체(10)의 열이 대류현상에 의해 상승하여 고래(30) 상부에 위치한 바닥마감재(50)를 집중 가열하여 난방토록 한다.

상기 S0단계에서 추가된 박판열반사시트(60)는 방열매개체(10)에서 방열되는 열이 하부 근접거리에 위치한 슬래브(20) 방향으로 전달되지 않도록 차단하면서 바닥마감재(50) 방향으로 열을 반사시켜 열손실을 억제하는 기능을 한다. 도 4는 박판열반사시트(60)가 슬래브(20)에 씌워진 상태를 보이고 있다. 이러한 박판열반사시트(60)는 반사면에 알루미늄분말 또는 은색상을 띤 분말이 융착되어 두께가 0.01mm로 매우 얇아 취급과 시공이 간편하다. 상기와 같이 슬래브(20)상에 박판열반사시트(60)를 씌우면 슬래브(20) 방향으로 전달되는 열을 튕겨내어 바닥마감재(50) 방향으로 반사시키게 되므로 슬래브(20) 방향으로 열손실이 거의 발생하지 않는다. 따라서 고래(30)에 위치한 방열매개체(10)에서 방열된 열은 열적 대류현상과 함께 박판열반사시트(60)의 열 튕김에 의해 손실열 없이 거의 그대로 상승하여 바닥마감재(50)를 집중적으로 가열하여 난방효율을 높이게 된다.

상기 S0단계에서 추가된 압축성열반사시트(70)는 고래둑(40) 높이보다 낮은 두께, 예컨대 3∼50mm를 두께를 가진 발포성 재질로 구성되어 신축성이 매우 좋은 특징이 있다. 특히 일측면 또는 양측면에 알루미늄분말 또는 은색상을 띤 분말이 융착되어 있으면 반사효율이 뛰어나 신축성과 열을 튕겨내는 반사 기능이 뛰어나다. 도 5 내지 도 6은 압축성열반사시트(70)가 슬래브(20)에 씌워진 상태를 보인 도면으로써, 방열매개체(10)가 놓여지는 부분은 압축되어 있으나 그 외측면으로 갈수록 점차 볼록하게 돌출되어 있으므로 그 볼록부분은 그의 상부에 위치한 바닥마감재(50)와 가까워진 형태가 된다. 따라서 압축성열반사시트(70)의 볼록면은 슬래브(20)와 멀어 떨어져 있으므로 슬래브(20)쪽으로 열손실이 발생하는 것을 억제하고, 반대로 바닥마감재(50)와 가까이 위치함에 따라 방열매개체(10)에서 방열하는 열을 바닥마감재(50) 방향으로 튕겨내어 반사하므로 손실열 없이 바닥마감재(50)를 방열온도 거의 그대로 가열하여 난방 효율을 높이게 된다.

한편, 본 발명의 다른 또 실시예는 방열매개체(10)를 시공장소 슬래브(20)와 멀어지게 하고 바닥마감재(50)와 가깝게 하여, 방열매개체(10)에서 방열된 열이 슬래브(20)로 손실되는 것을 억제하면서 바닥마감재(50)로 신속히 전달되게 하여 난방효율을 높일 수 있도록 방열매개체(10) 하부를 고임재(80)로 받치는 단계(S-1)를 더 추가한다.

즉, 본 발명의 또 다른 실시예는 시공장소 슬래브(20)에 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)를 씌우는 단계(S0);

상기 방열매개체(10)를 시공장소 슬래브(20)와 멀어지게 하고 바닥마감재(50)와 가깝게 하여, 방열매개체(10)에서 방열된 열이 슬래브(20)로 손실되는 것을 억제하면서 바닥마감재(50)로 신속히 전달되게 하여 난방효율을 높일 수 있도록 방열매개체(10) 하부를 고임재(80)로 받치는 단계(S-1);

여기서, 상기 방열매개체(10)는 설치장소에 시멘트모르타르로 매설하지 않고 고래(30)에 노출시켜 방열된 열이 대류현상에 의해 상승하여 고래(30) 상부에 위치한 바닥마감재(50)를 집중 가열하여 난방토록 한다.

상기 S-1단계에서 추가된 고임재(80)는 열전도율이 낮은 단열재 성분으로 구성되는 것이 바람직하며, 일례로 단열성능이 우수한 석고보드 또는 합성수지재를 사용할 수 있다. 이 고임재(80)의 두께는 시공자의 선택에 따라 다양하게 결정할 수 있으며 석고보드를 사용할 경우 9.5mm 또는 12mm를 사용할 수 있다. 상기 고임재(80)는 방열매개체(10)를 받침 지지하므로 그의 두께만큼 방열매개체(10)를 슬래브(20)로부터 멀어지게 하고 동시에 바닥마감재(50)와 가까운 간격을 유지시킨다.

따라서, 고임재(80)에 고여진 방열매개체(10)는 슬래브(20)와 거리가 멀어진 상태가 되므로 방열매개체(10)에서 방열된 열이 슬래브(20)쪽으로 이동하는 것을 차단하여 손실열을 줄이고, 바닥마감재(50)와 가까워짐에 따라 방열매개체(10)에서 방열된 열은 열적 대류현상에 의해 상승할 때 상승거리가 줄어들어 바닥마감재(50)를 신속하게 가열시켜 난방효율을 높이게 된다.

참고로, 본 발명의 온돌장치를 시공할 때 건축물 수직벽 하부를 따라 완충재를 부착하면 바닥마감재(50)에서 발생하는 진동과 충격이 흡수되어 증간 소음을 줄일 수 있다. 완충재의 높이가 바닥마감재(50) 높이 이상으로 돌출되면 미관이 좋지 않기 때문에 바닥마감재(50)보다 낮게 부착하는 것이 좋다.

도 10은 본 발명에 따라 시공된 온돌장치 바닥마감재(50)를 적외선카메라로 촬영한 사진이다. 촬영대상의 건축물은 리모델링 과정에서 본 발명을 적용하였고, 슬래브(20)에 박판열반사시트(60)가 씌워진 것을 적용하였다. 도 10에서 확인할 수 있는 바와 같이 방열매개체(10)가 열을 방출함에 따라 선명하게 촬영됨을 보이고 있다.

리모델링 하기 전 난방구조는 보일러와 연결된 배관이 시멘트모르타르에 매설되는 일반적인 난방구조였으며, 측정결과 실내 바닥온도가 8℃였고, 보일러 가동후 20℃에 도달할 때까지 18분이 소요되었다. 리모델링 후 본 발명의 온돌장치를 측정한 결과 실내 바닥온도가 10℃였고, 보일러 가동후 22℃에 도달할 때까지 10분이 소요되었다. 이 결과를 아래 표 1에 정리하였다.

	실험 전 바닥온도 (℃)	보일러 구동시간 (min)	실험 후 바닥온도(℃)
리모델링 전	8	18	20
리모델링 후	10	10	22

상기 실험결과는 리모델링 전,후 실내 바닥온도를 12℃를 높여 난방하는 데 소요되는 시간을 측정하였다. 리모델링 전은 바닥온도를 8℃에서 20℃까지 높이는 데 18분이 소요되었고, 리모델링 후는 바닥온도를 10℃에서 22℃까지 높이는 데 10분이 소요되었다. 양자 공히 실내온도를 12℃를 높였으며, 이 때 리모델링 전,후 보일러 구동시간은 18분, 10분이 소요되어 리모델링 후 본 발명의 온돌장치가 적용된 난방장치의 구동시간이 8분정도 단축되었다.

이러한 결과는 리모델링 후 본 발명이 적용된 온돌장치는 방열매개체(10)인 배관을 매설하지 않고 고래(30)에 노출시켜 방열매개체(10)에서 방열된 열이 아지랑이와 같이 열적 대류현상에 의해 상승하여 그 상부에 위치한 바닥마감재(50)를 집중적으로 가열하기 때문인 것으로 파악되고, 또한 열적 대류현상에 의해 방열이 하부쪽, 즉 슬래브(20)로 이동하지 않아 열손실이 거의 없는 결과로 추즉된다.

이상과 같은 본 발명의 난방 공법은 방열매개체(10)를 매설하지 않고 고래(30)에 노출되게 설치하기 때문에 경량기포콘크리트와 시멘트모르타르를 타설하지 않기 때문에 타설에 필요한 중장비를 동원하지 않아 시공을 간편하게 할 수 있고, 타설된 시멘트가 양생될 때까지 많은 시간이 소요되어 공기가 지연되는 고질적인 문제를 일거에 해소할 수 있다.

이러한 장점은 전쟁, 지진, 홍수, 한파 등을 포함한 심각한 재해와 시멘트의 구입이 쉽지 않은 특별한 상황에서 난방장치가 구비된 건축물을 신속하게 건립해야 하는 상황이 발생할 때 본 발명은 시멘트 없이 건축물을 빨리 축조할 수 있으므로 진보성을 갖춘 발명이라 하겠다.

또한, 본 발명은 방열매개체(10)가 고래(30)에 설치되어 방열하므로, 방열된 열이 열적 대류현상에 의해 아지랑이와 같이 상승하여 상부에 위치한 바닥마감재(50)를 집중가열 난방하므로 난방 시간을 단축시킬 수 있으므로 이 또한 진보성을 갖춘 발명이라 하겠다.

10 : 방열매개체 30 : 고래
40 : 고래둑 50: 바닥마감재
60 : 박판열반사시트 70 : 압축성열반사시트
80 : 고임재

Claims

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시공장소 슬래브(20)에 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)를 씌우는 단계(S0);
상기 박판열반사시트(60) 또는 압축성열반사시트(70)에 난방용 방열매개체(10)를 설치하는 단계(S1);
상기 방열매개체(10)를 시공장소 슬래브(20)와 멀어지게 하고 바닥마감재(50)와 가깝게 하여, 방열매개체(10)에서 방열된 열이 슬래브(20)로 손실되는 것을 억제하면서 바닥마감재(50)로 신속히 전달되게 하여 난방효율을 높일 수 있도록 방열매개체(10) 하부를 고임재(80)로 받치는 단계(S-1);
상기 방열매개체(10) 주변에 고래(30)를 형성할 수 있도록 복수 개의 고래둑(40)을 배치하는 단계(S2); 및
상기 고래둑(40) 상부에 바닥마감재(50)들을 탑재 고정하는 단계(S3);를 포함하고,
여기서, 상기 바닥마감재(50)는 저면에 강도보강재(51)를 도포 경화시키는 것을 더 포함하고, 상기 강도보강재(51)는 시멘트 100중량부, 물 20∼30중량부 및 카본분말 0.3∼1중량부를 혼합한 반죽이고;
상기 방열매개체(10)는 설치장소에 시멘트모르타르로 매설하지 않고 고래(30)에 노출시켜 방열된 열이 대류현상에 의해 상승하여 고래(30) 상부에 위치한 바닥마감재(50)를 집중 가열하여 난방토록 하고;
상기 고래둑(40)은 검정색 시멘트와 물을 혼합하여 성형하거나, 회색 시멘트에 검정색 수성물감을 혼합하여 검정색상을 띠게 성형하거나, 또는 회색 시멘트에 물과 카본분말을 혼합하여 검정색상을 띠게 성형하고;
상기 검정색 시멘트와 물은 1:0.1∼0.4중량비율로 혼합하고, 회색 시멘트와 검정색 수성물감은 1:0.1∼0.4중량비율로 혼합하고, 회색 시멘트, 물 및 카본분말은 1:0.1∼0.4:0.03∼0.1중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법.
청구항 3에 있어서, 상기 방열매개체(10)는 물, 온풍, 오일 또는 증기가 흐르는 배관, 전기 저항식 발열 탄소 막대 발열배관, 전기 저항식 발열 난방용 전열관, 전기 저항식 발열 히팅 케이블, 또는 전기 저항식 발열 필름 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법.
삭제
청구항 3에 있어서, 상기 고래둑(40)은 검정색 열전도 폴리에틸렌계열 수지인 것을 특징으로 하는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법.
청구항 3에 있어서, 상기 고래둑(40)은 방열매개체(10)를 따라 병렬로 배치는 프레임 형태로 구성하는 것을 특징으로 하는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법.
청구항 3에 있어서, 상기 바닥마감재(50)는 자기질 타일, 도기질 타일, 석기질 타일, 석재 타일, 시멘트보드, 황토보드, 목재보드 또는 목재와 돌가루가 혼합된 혼합보드를 포함하는 것을 특징으로 하는 온실 가스 저감을 위한 방고래 난방 공법.
삭제
청구항 3, 청구항 4, 청구항 6, 청구항 7, 청구항 8 중 어느 한 항의 공법으로 시공한 것을 특징으로 하는 온실가스 저감을 위한 방고래 난방 온돌 장치.