KR200357876Y1 - 고기능 에너지 절약 창호유리 - Google Patents

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KR200357876Y1
KR200357876Y1 KR20-2004-0010900U KR20040010900U KR200357876Y1 KR 200357876 Y1 KR200357876 Y1 KR 200357876Y1 KR 20040010900 U KR20040010900 U KR 20040010900U KR 200357876 Y1 KR200357876 Y1 KR 200357876Y1
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Abstract

본 고안은 고기능 에너지 절약 창호유리에 관한 것으로, 본 고안에 따른 창호유리는, 소정크기의 넓이를 가지는 판유리(20)와 판유리(21)를 적층으로 접합시켜 구성하는 창호유리에 있어서, 상기 판유리(20)와 판유리(21)사이에 스퍼터링 공법을 통해 금속피막(혹은 금속코팅)을 형성시킨 폴리에스테르 원단(polyester Sheet)을 주재료 하는 1.5~4mil의 두께를 갖는 단열필름(30)을 삽입한 다음, 상기 단열필름(30)의 양측면에 배치되는 각각의 판유리(20,21)와의 사이에 공기층(40)을 형성하거나 0.012mm∼0.017mm의 접착층을 갖는 접착제(32,36)를 통해 접합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 것이다.
따라서, 본 고안에 의하면 기존의 단열필름 부착에 따른 별도의 시공을 필요로 하지 않으면서도 창유리 시공 후 창호의 단열 성능을 높여줌에 따른 겨울철 난방에너지와 여름철 냉방에너지의 소비를 줄여줌에 따라 연 평균 20~30%정도의 전력 절감 효과를 얻을 수 있게 된다.

Description

고기능 에너지 절약 창호유리{Window glass Has Solar Control Window Film}
본 고안은 고기능 에너지 절약 창호유리에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 적층되어 접합되는 일반적인 판유리 사이에 금속 코팅된 단열필름(일명, 고기능 솔라 윈도우필름)을 삽입 부착한 창호유리를 제조 공급함으로써, 기존의 단열필름 부착에 따른 별도의 시공을 필요로 하지 않으면서도 창유리 시공 후 창호의 단열 성능을 높여줌에 따른 겨울철 난방에너지와 여름철 냉방에너지의 소비를 줄여줌에 따라 연 평균 20~30%정도의 전력 절감 효과를 얻을 수 있도록 한 고기능 에너지 절약 창호유리에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이 요즘 신축하는 아파트, 주상복합, 사무용 빌딩 등 크고, 작은 모든 건축물은 그 외관을 미려하게 함과 동시에 확 트인 전망을 확보하기 위해 건물 외벽 전체를 또는 대부분을 유리(Glass)로 마감 처리하는 추세에 있다.
이처럼 유리는 건축물에 있어서 건물의 외형을 아름답고 다양하게 해 줄 수 있는 재료이나, 건축물에 있어서 유리는 몇 가지 치명적인 약점을 가지고 있다.
즉, 상기 유리는 단열율이 떨어짐으로 인하여 콘크리트 벽에 비해 에너지의 소모를 증가시키게 되고, 이로 인해 건축물에서 유리의 비중이 높을수록 태양을 가릴 블라인드, 버티컬, 커튼과 같은 차양장치를 겸비해야하기 때문에 부대비용이 증가한다는 단점을 갖는 것이다.
특히, 유리는 태양으로부터 뜨거운 직사광선을 그대로 받아들일 뿐만 아니라 실내의 열을 그대로 밖으로 유출시킴으로써 건물 내에서 에너지 손실의 주요 원인 중 하나로 작용하게 된다.
즉, 겨울철에는 유리로 인한 실내의 열이 밖으로 그대로 유출되기 때문에 난방비가 올라가고, 여름철에는 외부의 열이 유리를 통과하여 그대로 실내로 유입되기 때문에 냉방비가 상승하는 하나의 원인으로 작용하는 것이다.
다시 말해, 통상 유리를 이용한 창호(Window)는 건물 내외부를 관통하는 중요한 매개체이나 이 창호는 벽체에 비해 열전도율이 10배 이상으로 취약한 것으로 알려져 있는 것이다.
특히, 건물의 에너지 소모 분의 약 40%가 창을 통해 이루어지는 바, 우리 나라와 같이 에너지 수입이 98%에 이르고 있는 현실을 살펴볼 때, 창호를 통한 건축물의 단열율을 높이는 것은 에너지 절약의 지름길이며, 나아가 국가 경제의 경쟁력을 근본적으로 강화하는 데 직결된다 할 수 있을 것이다.
그 예로 국내 에너지 수요는 2000년도 기준으로 165.6백만 톤(석유환산기준)으로 연 평균 증가율이 6%대인 것으로 조사되고 있으며, 에너지 수입 의존도가 98%에 이르고 있는 우리 나라 실정에 비춰볼 때 국내 무역수지에서 가장 큰 적자부분으로 나타나고 있는 것이다.
특히, 국내 건물부분에서 이뤄지는 국가 에너지 총 소비는 전체에너지 소비의 약 24% 정도이며, 상기한 바와 같이 건물의 전체 열 손실은 40%가 창을 통해 이루어지고 있는 것이다.
그 실예로, 최근 에너지관리공단에서 조사한 건축된 지 3년 된 국내 굴지의 K건물의 에너지 성능분석 결과를 예를 들어 살펴보면, 최대 냉방부하는 8월 1일 오후 2시경이며, 이중 외부공기 유입에 인한 냉방부하가 35%로 가장 높고, 창을 통한 전도 및 일사(Solar)에 의한 냉방부하는 31%로 냉방에너지 소비의 66%가 창과 문을 통해 발생되는 것으로 보고되고 있다.
또한, 난방부하 역시 12월 1일 오전 7시경이 가장 높았으며, 창과 문의 외부공기 유입으로 인한 요인이 63%에 이르고, 창의 전도를 통해 발생한 난방부하가 29%에 이르는 것으로 조사되고 있는 바, 이는 벽체에 의한 손실률이 5%정도인데 비해 창호를 통한 에너지의 낭비 및 손실이 얼마나 큰가를 보여주고 있다.
상기 에너지관리공단의 조사 내용에서도 살펴본 바와 같이, 유리창으로 인한 여름철 냉방용량은 60~70% 정도 더 필요하고, 겨울철의 난방용량은 40% 가까이 더 필요한 것이다.
이에 최근에는 단겹(혹은 단층)의 창호유리에서 복겹(혹은 복층)의 창호유리를 변경되는 추세에 있다.
그러나, 복겹의 창호유리의 경우에도 기존 단겹의 창호유리에 비해 상대적으로 단열효과 및 방음효과를 높일 수 있다는 장점은 일정정도 확보할 수 있으나, 목표하는 수준의 단열효과는 기대하기 어렵다는 구조적 한계가 있었다.
최근에는 국제적으로도 건물에서 에너지 절약의 절대적 요소인 창호를 통한에너지 절약을 위해 창호의 단열율을 엄격하게 규정하고 있으며, 창호의 열효율성을 높이기 위한 다양한 제품이 개발되어 사용되고 있다.
특히, 독일을 포함한 유럽 및 미국 등 선진국의 대부분이 건축물의 에너지 절감을 위해 건축법에 열관류율을 규정함으로서 단열성, 기밀성, 방음성이 기존 창호에 비해 월등한 시스템 창호를 의무화하고 있다.
그리고, 일본 같은 경우에는 건축 단열법에 의해 유리 열관류 값을 2.0㎉/㎡hr℃로 규정하고 있고, 우리보다 온난한 기후인 영국의 경우에는 2.60㎉/㎡hr℃로 규정하고 있으며, 고효율의 단열 창호의 사용율이 매우 높게 나타나고 있다.
그러나, 국내의 경우 현재 창호의 열관류 값은 2.9㎉/㎡hr℃로 규정되어 있으나, 규제의 강화를 통해 일본과 같은 경우만 되어도 현재의 복층유리로는 단열 규정을 충족할 수 없게 되는 것이다.
한편, 상기와 같이 최근에 건축물의 외장에서 유리가 차지하는 비율이 증가됨에 따라 건축물의 에너지 절약 및 유리에 의한 인명피해, 태양의 복사열에 의한 유해한 빛의 조절할 수 있는 방안 등에 대해 다양하게 연구 개발되고 있는 실정이며, 이러한 연구 개발을 통해 고기능의 첨단 창호시스템이 개발되고 있다.
상기 고기능의 첨단 창호시스템에 있어서 창호성능 개선의 주요대상은 크게 일사(Solar), 열(Thermal), 주광(Daylighting) 및 안전(Security) 등으로 구분될 수 있다.
이와 같은 관점에서 현재의 대다수 건물에 적용되고 있는 창호시스템을 살펴보면, 대다수 창호의 투과체로서 사용되는 투명유리(Clear Grass)의 단점을 보완하고자 색유리(Tinted Grass) 및 반사유리(Reflective Grass)계열을 사용하고 있음을 확인할 수 있다.
이들 재료는 여름철 냉방절감을 위한 일시 차단 및 사생활 보호를 주목적으로 하여 유리의 투과율을 감소시키는 데 중점을 두고 있다.
즉, 상기 색유리는 고흡수성의 금속산화물이 첨가된 원료로 유리를 제작해 주로 흡수에 의해 투과율을 조절하는 방식으로, 열선흡수유리(Heat Absorbing Grass)라고도 불리우며, 현재 청색, 황동색, 녹색계열이 주로 사용되고 있다.
그리고, 상기 반사유리는 투명유리 또는 색유리의 표면에 각종 코팅기술을 이용해 금속 박막을 입힌 것들로서, 그 코팅 재료로는 티타늄, 스테인레스스틸, 구리, 크롬, 철, 코발트 등이 있으며, 적용되는 금속의 두께 종류에 따라 투과율과 색상 및 태양 스펙트럼 범위 내 파장대별 영역을 제어할 수 있게 된다.
그러나, 상기 반사유리는 전체 파장대에 걸친 투과율이 매우 낮아 일시 차단 능력이 뛰어나지만 커튼휠 구조를 갖는 사무실 등에 적용되기에는 주광(Daylighting) 유입이 매우 낮고 유해한 파장대를 선별 차단하기가 불가능하다는 단점이 있으며, 특히, 조명 부하를 가중시키고, 일사(Solar)를 반사시켜 주변 건축물에 피해를 주기 때문에 건물 외장의 유리에 의한 반사율을 부분적으로 규제하고 있는 상황 및 도시환경 측면에서 문제의 소지가 많다는 단점이 있다.
이와 같은 일사 제어(Solar Control)에 대한 필요성으로 인해 다양한 형태의 반사 및 흡수코팅과 저방사(Low-Emissivity)표면에 대한 기술이 개발되어 사용되고있다.
상기한 창호의 단열규제 강화라는 국제적 흐름 속에서 국내에서도 에너지 절약의 측면에서 건물의 열손실율의 40%를 차지하는 창호에 대한 단열규제가 강화되고 있는 시점이며, 현재는 고효율 단열창호가 시스템 창호로 제한되고 있으나, 열관류의 규제가 강화되면, 시스템 창호의 기밀성 만으로는 그 기준을 맞추기 힘들게 될 것이다.
이와 같은 문제점을 보완할 수 있는 것으로 상기한 저방사(Low-E)유리 등 고기능 단열유리이나 현재 국내 기술수준의 낙후성으로 인해 제품의 생산량이 전체 유리의 1%에도 미치지 못하고 있는 실정이며, 가격적인 측면에 있어서도 기존 일반유리의 4~5배에 이르는 관계로 사용이 일부에 국한되고 있는 실정이다.
특히, 상기 시스템 창호나 저방사유리는 신축건물에는 적용이 가능하나 기존 건물에는 전체 창호 시스템 자체를 교체해야하는 문제점으로 사실상 적용이 불가능하다는 문제점을 가지고 있었다.
이러한 현실적 한계를 극복하기 위한 방안의 하나로 최근 각광받고 있는 것이 단열과 같은 다양한 기능을 갖는 윈도우필름(Window Film)을 부착하는 것이다.
상기 윈도우필름은 사용용도와 제조방식에 따라 투명필름, 염색필름, 진공코팅필름, 스퍼터링필름 등으로 분류 가능하고, 상기 윈도우필름의 기능 및 적용분야에 따라 자외선차단전용필름, 적외선차단전용필름, 고기능단열필름, 사생활보호필름, 인테리어장식용필름, 낙서방지용필름 등으로 분류될 수도 있는 바, 그 종류가 매우 다양하다.
이와 같은 윈도우필름 중 투명필름은 주로 방범, 방호와 같은 안전을 위해 많이 사용되고, 상기 염색필름은 단순한 색상의 도포만으로 가시광선영역을 줄임으로서 가시광선 영역에 포함된 열 및 일부 적외선 영역의 열을 차단하는 단순한 필름이며, 생산 가격이 저렴하다는 장점이 있으나, 열 통제에 의한 일사 제어에는 사실상 거의 효과가 없으며 반사율 도한 매우 비효율적이기 때문에 선진국에서는 내부 인테리어용으로 주로 사용될 뿐 건물의 창유리에는 거의 사용하지 않고 있는 실정이다.
이에 비해 상기 진공코팅필름이나 스퍼터링필름은 단열성능이 매우 우수한 것으로 매우 높은 기술력을 요구하는 단열필름(일명, "고기능 솔라 윈도우필름"이라 불려지기도 한다)이며, 국내에서는 주로 수입에 의존하고 있는 실정이다.
특히, 상기 스퍼터링필름과 같은 단열필름은 보통 판유리의 방사율이 0.84인 표면위에 전기전도성이 우수하며 방사율이 높은 30여 가지의 금속을 눈에 보이지 않는 미립자 단위로 분쇄하여 폴리에스테르 원단에 균일하게 코팅을 하여 가시광선 영역에서는 투과 특성을 유지시키면서 코팅면의 열방사율을 낮추어 내외부의 온도차로 발생하는 열에너지의 교환을 차단하고 방사된 열의 대류를 극소화하여 열의 전도를 차단하는 것이다.
또한, 상기 단열필름은 일사 획득으로 발생한 태양열의 71% 정도까지 차단하여 냉방부하를 감소시키며, 일반 판유리의 지나친 일사 유입으로 발생하는 차양장치(블라인드, 버티컬, 커튼 등)의 필요성을 감소시켜 창의 본래 기능인 외부 조망권을 항상 제공할 수 있음은 물론, 자외선의 99% 정도까지 차단할 수 있으며, 창유리 파손 시에 유리의 비산을 막아주어 유리의 비산에 따른 제2의 피해를 막아주는 것과 같은 다 기능을 수행하는 것으로 알려져 있다.
그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 스퍼터링 공법으로 제조된 단열필름(300)은 창유리(200)의 일측면에 부착될 수 있는 구조를 갖고 있는 바, 이 단열필름(300)은, 창유리(200)와 접촉될 때 제거되는 이면지(301)와, 이 이면지(301)에 의해 보호되는 압력 감응식 혹은 수용성 접착제(302)와, 스퍼터링 공법으로 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단(303)과, 중화된 판막접착제(304)와, 투명한 폴리에스테르 원단(305)과, 자외선 차단제를 포함하면서 필름의 외부 표면의 긁힘을 방지하기 위한 스크러치방지 코팅층(306)의 순서로 배치되는 구조를 갖는다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 단열필름(300)은 통상적으로 건축물(100)의 창호에 창유리(200)가 장착된 후에 사용자가 요구하는 기능에 따른 단열필름(300)을 선택한 다음, 상기 창유리(200)의 내측면에 부착하게 된다.
이때, 상기 단열필름(300)의 이면지(301)를 먼저 제거한 상태에서 비눗물 혹은 다른 용액을 창유리(200) 표면과 접착표면에 균일하게 뿌린 다음, 상기 이면지(301)가 제거된 단열필름(300)을 창유리(200) 내측면에 부착하고, 창유리(200) 크기에 맞게 잘라낸 다음 별도의 고무롤러나 플라스틱 헤러 등의 공구로 밀어서 물기를 제거하는 방식의 시공을 통해 부착하도록 되어 있었다.
그러나, 이처럼 종래 상기 창유리(200)가 시공된 이후에 별도로 생산 제조되는 단열필름(300)을 창유리(200) 내측면에 부착하도록 되어 있기 때문에 상기 단열필름(300)을 능숙하게 다루면서 부착 시공할 수 있는 숙련된 시공능력을 가진 사람이 필요로 하게 되고, 이에 따른 별도의 인건비 및 높은 시공비가 소요된다는 문제점을 가지고 있었다.
본 고안은 종래 건축물에 창유리가 설치된 후에 창유리 내부에 단열필름을 별도 부착하여 시공함에 따른 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 본 고안의 목적은 적층되는 일반유리 사이에 금속 코팅된 고기능 솔라 윈도우필름(단열필름)을 삽입 부착한 창호유리를 제조 공급함으로써, 종래와 같이 창호 시공 완료 후 단열필름 부착에 따른 별도의 시공을 필요로 하지 않으면서도 창유리 시공 후 창호의 단열 성능을 높여줌에 따른 겨울철 난방에너지와 여름철 냉방에너지의 소비를 줄여줌에 따라 연 평균 20~30%정도의 전력 절감 효과를 얻을 수 있도록 한 고기능 에너지 절약 창호유리를 제공하는 데 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 단열필름의 구조를 보여주는 단면도,
도 2는 종래 기술에 따른 창호유리에 도 1의 단열필름이 부착된 상태를 보여주는 도면,
도 3은 본 고안에 따른 창호유리의 접합 상태를 보여주는 사시도,
도 4는 본 고안에 따른 창호유리의 사이에 배치되는 단열필름의 구조를 보여주는 단면도,
도 5는 본 고안에 따른 도 4에 도시된 단열필름이 부착된 창호유리를 시공한 후 유리창에서 태양에너지의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면.
도 6은 본 고안의 다른 실시예에 따른 창호유리의 사이에 배치되는 단열필름의 구조를 보여주는 단면도,
도 7은 본 고안에 따른 도 6에 도시된 단열필름이 부착됨과 아울러 판유리 사이에 공기층을 형성한 창호유리를 시공한 후 유리창에서 태양에너지의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 건축물의 창호 20, 21 : 판유리
30,30' : 단열필름 31, 31', 37 : 이면지
32,32',34,34',36 : 접착제 33,33' : 금속피막된 폴리에스테르원단
35,35' : 투명한 폴리에스테르원단 40 : 공기층
50 : 프레임
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 소정크기의 넓이를 가지는 판유리를 적층 구성하는 창호유리에 있어서, 상기 판유리와 판유리사이에 스퍼터링 공법을 통해 금속피막(혹은 금속코팅)을 형성시킨 폴리에스테르 원단을 주재료 하는 1.5~4mil의 두께를 갖는 단열필름을 삽입한 다음, 상기 단열필름의 양측면에 배치되는 각각의 판유리와의 사이에서 0.012mm∼0.017mm의 접착층을 갖는 접착제를 통해 접합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 고기능 에너지 절약 창호유리를 제공함으로써 달성된다.
상기 단열필름은 일측의 판유리와 접촉될 때 제거되는 이면지와, 이 이면지에 의해 보호되는 압력 감응식 혹은 수용성 접착제와, 스퍼터링 공법으로 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단과, 중화된 판막접착제와, 투명한 폴리에스테르 원단과, 자외선 차단제를 포함하면서 타측의 판유리에 접착되도록 마련된 접착제와, 이 접착제를 보호하면서 접착 과정에서 제거되는 이면지의 순서로 배치되는 구조를 갖는 것이 바람직하다.
또한, 본 고안의 다른 실시예로서, 소정크기의 넓이를 가지는 판유리를 적층 구성하는 창호유리에 있어서, 상기 판유리의 일측면에 스퍼터링 공법을 통해 금속피막(혹은 금속코팅)을 형성시킨 폴리에스테르 원단을 주재료 하는 1.5~4mil의 두께를 갖는 단열필름을 부착한 다음, 상기 단열필름으로부터 소정간격을 두고 공기층이 형성되도록 상기 판유리에 대향되는 다른 판유리를 일정간격 떨어뜨려 배치함과 동시에 상기 판유리들의 외측 테두리를 프레임으로 감싸 고정 결합하여 하나의 폐유리로 구성하는 것을 특징으로 하는 고기능 에너지 절약 창호유리를 제공함으로써 달성된다.
이때, 상기 단열필름은 일측의 판유리와 접촉될 때 제거되는 이면지와, 이 이면지에 의해 보호되는 압력 감응식 혹은 수용성 접착제와, 스퍼터링 공법으로 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단과, 중화된 판막접착제와, 투명한 폴리에스테르 원단과, 자외선 차단제를 포함하면서 필름의 외부 표면의 긁힘을 방지하기 위한 스크러치방지 코팅층으로 이루어진 구조를 갖는 것이 바람직하다.
이하, 본 고안의 바람직한 실시예에 대해서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 고안에 따른 창호유리의 접합 상태를 보여주는 사시도 이고, 도 4는 본 고안에 따른 창호유리의 사이에 배치되는 단열필름의 구조를 보여주는 단면도이며, 도 5는 본 고안에 따른 도 4에 도시된 단열필름이 부착된 창호유리를 시공한 후 유리창에서 태양에너지의 흐름을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 창호유리는, 소정크기의 넓이를 가지는 판유리(20)와 판유리(21)사이에 스퍼터링(Sputtered) 공법을 통해 금속피막(혹은 금속코팅)을 형성시킨 폴리에스테르 원단(33,35; polyester Sheet)을 주재료 하는 1.5~4mil(여기서, mil은 1/1000inch에 해당한다)의 두께를 갖는 단열필름(30; 일명,"고기능 솔라 윈도우필름"이라 한다)을 삽입한 다음, 접착제(32,36)를 통해 접합시켜 제조되는 적층 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 각각의 판유리(20,21)는 통상적으로 1.5㎜~3㎜ 두께를 갖는 것을 사용하게 되지만, 사용자의 요구 및 설계 규격에 따라 다양한 두께를 갖는 판유리(20,21)를 선택적으로 적층할 수 있음은 당연하다.
그리고, 종래 기술에서도 언급한 바와 같이, 상기 단열필름(30)을 구성하는 폴리에스테르 원단(33,35) 및 이 폴리에스테르 원단(33,35)에 스퍼터링 공법에 의해 금속피막이 형성되는 구조는 이미 공지 공용된 것이다.
즉, 상기 폴리에스테르 원단(33,35)은 단열필름(30)을 구성하는 요소 중에서 가장 많은 부피와 무게를 차지하게 되며, 폴리에스테르 원단(33,35) 자체는 그 생산방식이나 품질규격이 대체로 동일하다는 특성을 갖는다.
특히, 상기 스퍼터링 공법이란 전기에너지와 대기 중의 비활성가스를 진공상태에서 결합하는 것으로, 전기에너지는 원자나 가스분자와 결합하면서 음이온으로 충전되고, 이렇게 음이온으로 충전된 입자들은 진공압력 하에서 고속으로 자유롭게 움직이게 됨에 따라 음극(필름에 적용될 금속)을 두드리게 되며, 이에 따라 금속원자(혹은 금속 산화물)는 음극으로부터 제거된 후 필름 층으로 이동하여 필름 층을 두드리면서 얇은 금속 산화물 층을 형성하는 것이다.
다시 말해, 상기 스퍼터링 공법이 단열필름의 제조에 적용되는 과정을 간략하게 살펴보면, 먼저, 진공탱크에 폴리에스테르 원단이 통과될 때 진공탱크에서 금속피막이 원자 단위로 만들어지고, 진공탱크 내의 화학적 불활성기체(아르곤 등)가 전자장을 생성하여 금속 쪽으로 이온류를 흘려보내게 되며, 이때 원자 당구라고 일컬어지는 이 이온 폭격에 의해 원자들은 소규모 단위로 균열하며 고속으로 이동하여 필름 표면에 균일하게 흩어져서 금속 산화물층(혹은 금속피막)을 형성하게 되는 것이다.
이와 같은 스퍼터링 공법에 적용 가능한 금속은 30개 이상임과 아울러 여러 가지 다른 금속 층이 필름 하나의 층에 적용 가능하기 때문에 스퍼터링 공법에 의해 제조된 단열필름은 독보적인 칼라 및 선택적인 태양 빛 전달 등에 따른 태양 빛 통제 및 열 관리에 탁월한 효과를 갖는 것으로 알려져 있다.
다만, 본 고안에 적용되는 단열필름(30)은 판유리(20)와 판유리(21) 사이에 삽입되어 접합되는 특성을 갖기 때문에 종래 창유리(200) 시공 후 부착하도록 제공되는 단열필름(300)의 구조와는 약간 상이하다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상기 판유리(20)와 판유리(21) 사이에 배치 접착되는 구조를 갖는 본 고안에 따른 단열필름(30)은, 일측의 판유리(20)와 접촉될 때 제거되는 이면지(31)와, 이 이면지(31)에 의해 보호되는 압력 감응식 혹은 수용성 접착제(32)와, 스퍼터링 공법으로 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단(33)과, 중화된 판막접착제(34)와, 투명한 폴리에스테르 원단(35)과, 자외선 차단제를 포함하면서 타측의 판유리(21)에 접착되도록 마련된 접착제(36)와, 이 접착제를 보호하면서 접착 과정에서 제거되는 이면지(37)의 순서로 배치되는 구조를 갖는다.
즉, 전술한 종래 단열필름(300)은 판유리(200)의 일측면에 부착될 수 있도록 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단(303)의 일측면에만 접착제(302)가 마련되어 이면지(301)에 의해 보호되는 구조로 생산 판매되고 있으나, 본 고안에 따른 단열필름(30)의 구조는 도 3에 도시된 바와 같이 스퍼터링 공법에 의해 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단(33)과 또 다른 투명한 폴리에스테르 원단(35)의 양측면 쪽에 각각 접착제(32,36)가 마련되어 각각 이면지(31,37)에 의해 보호되는 구조를 갖는 것이다.
따라서, 상기 단열필름(30)이 판유리(20,21) 사이에 접합되는 과정에서 상기 이면지(31,37)가 제거된 다음, 양측면 접착제(32,36)에 의해 판유리(20,21) 사이에 접합되게 되는 것이다.
이때, 상기 접착제(32,36)는 0.012mm∼0.017mm의 접착층을 형성하는 것이 바람직한데, 이는 접착제(32,36)의 내구성을 보다 향상시킴은 물론, 접착 후에도 단열필름(30)의 선명도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 접착제(32,36)가 흡수하는 열을최소하기 위함이다.
그리고, 본 고안의 따른 단열필름은 상기한 바와 같이 금속피막을 위해 금, 은, 스테인레스 스틸, 니켈, 크롬 등을 이용하여 다양한 칼라로 제조하게 된다.
상기와 같은 구조를 갖는 단열필름을 이용하여 창호유리의 제조과정을 간략하게 살펴보면, 먼저, 창호유리 작업에 필요한 판유리(20,21)의 넓이와 크기에 맞춰 상기 단열필름(30)을 절단한다.
그리고, 상기 창호유리에 필요한 판유리(20,21)는 공기 중에 이물질이나 부유물이 없는 깨끗한 환경(예를 들어, 크린룸)에서 상기 단열필름(30)이 접착되는 판유리(20)의 일측 면에 세척액과 에어를 분사하여 이물질을 완전히 제거한다.
그런 다음, 우선 한 장의 판유리(20)에 비눗물이나 다른 세재 액을 일정액 분사한 후 상기 판유리(20)와 동일 크기로 절단된 단열필름(30)의 일측 이면지(31)를 제거한 후 단열필름(30)의 접착면(접착제(32))을 통해 세척된 판유리(20) 표면에 접합시킨다.
그리고, 1차로 우레탄롤러를 이용하여 판유리(20) 표면과 단열필름(30) 사이에 분사되어 존재하는 세척액의 물기를 제거한다.
그런 다음, 다시 상기 단열필름(30)의 노출면쪽 이면지(37)를 제거한 후 적층되는 상대편 판유리(21)에 상기에서와 마찬가지로 비눗물이나 다른 세재액을 일정액 분사한 다음 노출된 단열필름(30)의 접착면(접착제(36)) 위에 적층하고, 2차로 우레탄롤러를 이용하여 판유리(21)표면과 단열필름(30) 사이에 분사된 세척액의 물기를 제거한다.
이때, 상기와 같이 본 고안에 따라 적층되어 접합된 창호유리는 표면의 오차가 없는 컨베이어로 옮겨 상, 하의 간격이 일정하게 배치된 한 쌍의 우레탄롤러 사이로 통과시켜 압착시킴으로써 보다 견고하면서도 완벽하게 물기를 제거한 창호유리를 제조하게 된다.
한편, 상기와 같은 구조 및 방법으로 제조된 본 고안에 따른 단열필름이 중심에 삽입 부착된 창호유리의 창호성능평가에 대한 한국에너지기술연구원의 시험성적서가 다음의 표 1에 나타나 있다.
(표 1)
구성재료 5㎜판유리+단열필름+5㎜판유리 프레임 재질 플라스틱
시험체의 모양 및 치수 전열개구치수(㎜) 면적비(㎡)
H W D 판유리(㎡) 창틀(㎡) 면적비(%)
2000 2000 800 3.12 0.88 1:0.28
시험장치규격(H×W×D) 가열상자(㎜) 항온실(㎜) 저온실(㎜)
2000×2000×800 3296×3096×1800 3296×3096×1800
시험조건 가열상자 내온도(℃) 항온실온도(℃) 저온실온도(℃) 양실의기류방향
20 18.95 -0.77 시험체 방향
시험체 통과열량 203.34㎉/h
양표면열전달저항 및 보정값(㎡h℃/㎉) Ri(내표면열전달저항) Ro(외표면열전달저항) ΔR(보정계수)
0.038 0.117 0.034
열관류저항 0.422㎡h℃/㎉
시험방법 KS F 2278
위 표에 나타난 바와 같이, 상기 단열필름이 삽입된 창호유리를 사용할 경우, 열관류 저항이 0.422㎡h℃/㎉로 실험결과 측정되었고, 이를 열관류율로 나타내면 2.36 ㎉/㎡h℃에 해당한다.
따라서, 이것은 일반 이중 투명창의 열관류율이 3.1~3.2 ㎉/㎡h℃ 인 것을고려할 때, 단위 면적의 창문크기에서 발생되는 열손실에 대하여 약 20% 정도의 절감 효과를 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 5㎜ 두께의 투명유리(일사(Solar) 기능이 전혀 없는) 단층 및 복층으로 이루어진 창호와 대비하여 본 고안에 따른 2mil 두께의 단열필름을 삽입한 6㎜ 두께의 창호유리로 시공된 창호의 일사 성능(Solar Performance)을 비교한 결과표가 표 2에 나타나 있다.
이때, 상기 5㎜ 투명유리에 대한 데이터는 금강유리에서 공급하는 유리에 대한 광학특성 및 열적성능 데이터이며 NFRC/ASHRAE CONDITION 기준에 의한 계산 값이다.
(표 2)
창호의종류 열관류율 (㎉/㎡h℃) 가시광선투과율(%) 태양열 투과율(%) 차폐계수 방사율
투명 단창 유리(5㎜유리) 5.34 89.3 81.0 0.98 0.84
투명 복층 유리(5㎜+6㎜공기층+5㎜유리) 2.77 80.3 66.0 0.85 0.84
본 고안의 창호유리(3㎜유리+2mil단열필림+3㎜유리) 1.40 23.0 15.0 0.27 0.70
상기 결과표에서 보는 바와 같이, 본 고안의 단열필름을 이용한 창호유리로 창호를 구성할 경우, 가시광선 영역에서는 소정의 투과 특성을 유지하면서 방사율을 낮추어 복사되어 오는 태양열에 의한 열에너지를 차단하는 기능을 갖고 있음을 확인할 수 있다.
특히, 상기 결과표를 이용하여 국내 유리 창호의 일반 규격인 폭 1.52m, 높이 1.2m의 창호를 예를 들어 시간당 내외 온도차 1℃일 대 시간당 열 손실을 창호의 기밀성에 의한 열 손실을 제외하고, 단열성능만으로 구분하여 산출하면 다음과같다.
상기 표 2에서 보는 바와 같이, 투명단창 유리의 열관류율은 5.34㎉/㎡h℃이고, 투명복층 유리의 열관류율은 2.77㎉/㎡h℃이다.
따라서, 투명단창 유리의 열손실은, 열관류율(5.34㎉/㎡h℃)× 창호면적(1.52×1.2(㎡))=9.74㎉/h℃ 이고, 투명복층 유리의 열손실은, 열관류율(2.77㎉/㎡h℃)× 창호면적(1.52×1.2(㎡))=5.05㎉/h℃ 이다.
이에 반해 본 고안의 창호유리의 열관류율은 1.40㎉/㎡h℃이기 때문에 열손실은, 열관류율(1.40㎉/㎡h℃)× 창호면적(1.52×1.2(㎡))=2.55㎉/h℃이다.
이때, 전체 에너지 절약비율은 에너지절감량/개선 전 소실량×100%에 의한 수식에 의해 구해진다.
즉, 투명단창 유리에 대비한 에너지 절약비율은(투명단창 유리의 열손실-창호유리의 열손실)/(투명단창 유리의 열손실)×100%로 구해지고, 투명복층 유리에 대비한 절약비율은 (투명복층 유리의 열손실-창호유리의 열손실)/(투명복층 유리의 열손실)×100%로 구해진다.
따라서, 투명단창 유리에 대비한 에너지 절약비율은 (9.74-2.55)/9.74×100(%)=73.8%이고, 투명복층 유리에 대비한 에너지 절약비율은 (5.05-2.55)/5.05×100(%)=49.5%임을 알 수 있습니다.
또 다른 실험에 의한 태양이 창문에 비칠 때 본 고안에 따른 창호유리의 작용효과를 아무런 필름이 부착되지 않은 동일한 두께를 갖는 통상의 투명한 판유리와 비교 실험한 결과가 표 3 및 도 5에 나타나 있다.
(표 3)
구분 일반 투명 판유리 본 고안의 창호유리
태양열 투과율 89% 22%
태양열 반사율 6% 43%
태양열 흡수율 5% 35%
합계 100% 100%
이상의 표에서 보는 바와 같이, 단열필름을 삽입한 창호유리가 그 단열성능 및 일사 제어면에서 매우 우수함을 알 수 있고, 특히, 본 고안에 따라 상기 단열필름(30)이 사전에 판유리(20)와 판유리(21) 사이에 삽입되어 적층된 구조의 창호유리로 제공되기 때문에 건축물 시공 시 사용자의 요구하는 일사 제어 조건에 맞춰 상기 창호유리를 설계 제조하여 사용하게 되면, 별도의 단열필름을 부착하는 시공과정이 필요 없이 간단하게 창호유리의 시공만으로 일사 제어를 위한 창호 구조를 제공할 수 있는 것이다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 고안의 다른 실시예에서는 상기 판유리(20)의 일측면에 종래 기술에서 설명한 단열필름(300)과 동일한 구조를 갖는 단열필름(30')을 부착하고, 상기 단열필름(30')으로부터 소정간격을 두고 공기층(40)이 형성되도록 상기 판유리(20)에 대향되는 다른 판유리(21)를 일정간격 떨어뜨려 배치함과 동시에 상기 판유리(20,21)들의 외측 테두리를 프레임(50)으로 감싸 고정 결합하여 하나의 폐유리로 구성하는 것을 특징으로 하고 있다.
즉, 상기 단열필름(30')은 상기 판유리(20)와 접촉될 때 제거되는 이면지(31')와, 이 이면지(31')에 의해 보호되는 압력 감응식 혹은 수용성 접착제(32')와, 스퍼터링 공법으로 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단(33')과, 중화된 판막접착제(34')와, 투명한 폴리에스테르 원단(35')과, 자외선 차단제를 포함하면서 필름의 외부 표면의 긁힘을 방지하기 위한 스크러치방지 코팅층(36')으로 이루어진 구조를 갖는다.
따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 고안의 다른 실시예에 따르면, 상기 판유리(20)와 판유리(21) 사이에 삽입 부착된 단열필름(30')으로부터 소정간격을 두고 공기층(40)을 형성함으로써, 상기 공기층(40)에서 약간의 태양열을 흡수하게 됨에 따라 단열필름(30')이 부착된 판유리(20)에서의 반사율은 도 5에서 보여주는 바와 동일하나 투과율은 약간 떨어지게 됨을 알 수 있다.
물론, 본 고안의 다른 실시예에서 보여주는 효과는 본 고안이 추구하는 사상을 보다 충실하게 달성하고 있음은 자명하다.
이상 설명한 바와 같이 본 고안에 따르면, 사용자가 요구하는 통상의 판유리 사이에 스퍼터링 공법에 의한 금속 코팅된 단열필름을 삽입 부착한 창호유리를 제조 공급함으로써, 창유리 시공 후 창호의 단열 성능을 높여줌에 따른 겨울철 난방에너지와 여름철 냉방에너지의 소비를 줄여줌에 따라 연 평균 20~30%정도의 전력 절감 효과를 얻을 수 있다.
특히, 종래의 단열필름이 창유리 시공 후 별도의 시공작업을 통해 창유리 내측면에 부착함에 따른 별도의 인건비 및 시공비가 추가로 소요되는 것을 감안하여 사전에 단열필름이 창호유리 내부에 삽입 제조되기 때문에 창유리 시공만으로 단열필름에 의한 일사 제어가 가능하게 되고, 별도의 시공을 필요로 하지 않음으로 인건비 및 시공비가 추가로 소요되지 않기 때문에 매우 경제적인 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 소정크기의 넓이를 가지는 판유리(20,21)를 적층 구성하는 창호유리에 있어서,
    상기 판유리(20)와 또 다른 판유리(21)사이에 스퍼터링 공법을 통해 금속피막(혹은 금속코팅)을 형성시킨 폴리에스테르 원단을 주재료 하는 1.5~4mil의 두께를 갖는 단열필름(30)을 삽입한 다음, 상기 단열필름(30)의 양측면에 배치되는 각각의 판유리(20,21)와의 사이에서 0.012mm∼0.017mm의 접착층을 갖는 접착제를 통해 접합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 고기능 에너지 절약 창호유리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단열필름(30)은 일측의 판유리(20)와 접촉될 때 제거되는 이면지(31)와, 이 이면지(31)에 의해 보호되는 압력 감응식 혹은 수용성 접착제(32)와, 스퍼터링 공법으로 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단(33)과, 중화된 판막접착제(34)와, 투명한 폴리에스테르 원단(35)과, 자외선 차단제를 포함하면서 타측의 판유리(21)에 접착되도록 마련된 접착제(36)와, 이 접착제를 보호하면서 접착 과정에서 제거되는 이면지(37)의 순서로 배치되는 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고기능 에너지 절약 창호유리.
  3. 소정크기의 넓이를 가지는 판유리(20,21)를 적층 구성하는 창호유리에 있어서,
    상기 판유리(20)의 일측면에 스퍼터링 공법을 통해 금속피막(혹은 금속코팅)을 형성시킨 폴리에스테르 원단을 주재료 하는 1.5~4mil의 두께를 갖는 단열필름(30')을 부착한 다음, 상기 단열필름(30')으로부터 소정간격을 두고 공기층(40)이 형성되도록 상기 판유리(20)에 대향되는 다른 판유리(21)를 일정간격 떨어뜨려 배치함과 동시에 상기 판유리(20,21)들의 외측 테두리를 프레임(50)으로 감싸 고정 결합하여 하나의 폐유리로 구성하는 것을 특징으로 하는 고기능 에너지 절약 창호유리.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 단열필름(30')은 일측의 판유리(20)와 접촉될 때 제거되는 이면지(31')와, 이 이면지(31')에 의해 보호되는 압력 감응식 혹은 수용성 접착제(32')와, 스퍼터링 공법으로 금속피막이 형성된 폴리에스테르 원단(33')과, 중화된 판막접착제(34')와, 투명한 폴리에스테르 원단(35')과, 자외선 차단제를 포함하면서 필름의 외부 표면의 긁힘을 방지하기 위한 스크러치방지 코팅층(36')으로 이루어진 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 고기능 에너지 절약 창호유리.
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