KR20040034298A

KR20040034298A - 필름을 이용한 단열창호

Info

Publication number: KR20040034298A
Application number: KR1020020065898A
Authority: KR
Inventors: 이경인
Original assignee: 이경인
Priority date: 2002-10-28
Filing date: 2002-10-28
Publication date: 2004-04-28
Also published as: KR100506127B1

Abstract

본 발명의 목적은 열 에너지를 단열기준 치의 이상으로 차단할 수 있게 한 필름을 이용한 단열 창호를 제공함에 있다.

이러한 본 발명은 문틀에 고정 설치된 유리판들에는 폴리에스테르 원단에 접착제, 자외선흡수막 및 금속막을 진공증착하여 된 단열 필름부재를 접착하여, 유리문을 통한 열 손실의 직접적인 원인이 되는 열 관류율(Overall heat transmission) (kcal/㎡hr℃)을 낮게 하였다. 이에 의해 실내의 열 효율성 극대화로 그만큼 에너지 소비를 절감할 수 있는 특징이 있다.

Description

필름을 이용한 단열창호{Insulation Windows Using Film}

본 발명은 필름을 이용한 단열 창호에 관한 것으로, 특히 단창(층) 혹은 복층 유리 판재에, 폴리에스테르 원단에 접착제,착색막 및 금속막을 진공증착하여 된 필름부재를 부착하여 유리문을 통한 열 손실의 열관류율을 낮게 한 것이다.

일반적으로 우리가 쓰고 있는 에너지의 대부분은 화석연료에서 얻어지는데, 년 1%의 소비증가 만으로도 수년내에 지구상의 모든 화석연료가 고갈된다고 이분야의 과학자들은 내다 보고 있으며, 또 화석연료는 온실가스를 대기 중으로 배출하여 지구온난화의 주범이 되어, 해수면상승등 기후변화를 유발시키는 중요한 원인으로 알려지면서 국제사회에서 각종 협약에 의하여 개별국가에 그 사용이 제한되고 있다. 이러한 상황은 에너지의 효율적 이용을 위한 절약설비에 대한 투자로 이어져 건축물의 저소비형 구조로의 전환과 신축건물의 에너지소비규정에 대한 규제가 강화되고 있다.

이러한 점에서 창호(WINDOW)는 건물 내외 부를 관통하는 중요한 매개체이나 이 창호는 벽체에 비하여 열전도율이 10배 이상으로 취약하다. 통상적으로 건물의 에너지 소모분의 약 40%가 창을 통하여 이루어지고 있는데, 에너지수입이 98%인 국내에서는 창호를 통한 건축물의 단열율을 높이는 것은 에너지 절약의 지름길이며 나아가 국가경제의 경쟁력의 근본적 강화에도 직결된다고 하는 것은 너무나 당연할 것이다. 실제적으로 국내에너지 수요는 2000년도에 대략 165.6백만 톤(석유환산기준)인데, 이중 국내 건물부분에서 이뤄지는 국가에너지 총소비는 전체에너지 소비의 약 24%로 알려 있으며, 이중에서 건물의 전체 열손실의 40%가 창을 통해 이루어진다고 알려져 있다.

참고로, 에너지관리공단이 3년된 국내건물의 에너지 성능 분석결과 최대냉방부하중 침기로 인한 냉방부하가 35%로 가장 높고 창을 통한(전도. 일사)냉방 부하는 31%로 냉방에너지 소비의 66%가 창과 문을 통해 발생되는 것으로 나타났다. 또난방부하역시 창과 문의 침기로 인한 요인이 63%. 그리고 창의 전도를 통해 발생한 난방 부하가 29%에 이르렀다. 이는 벽체에 의한 손실률이 5%인데 비하여 유리창호를 통한 에너지의 낭비 및 손실이 크다고 하는 것을 단적으로 보여주고 있다.

이때문에 국내는 물론이고 국제적으로도 건물에서 에너지 절약의 절대적 요소인 창호를 통한 에너지 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 등을 기존창호에 비하여 월등한 시스템 창호를 의무화 하고 있다. 우리와 인접한 일본 같은 경우에도 건축단열법의 유리 열관류 값은 2.0kcal/ ㎡hr ℃, 그리고 우리보다 온난한 기후인 영국의 경우는 2.60kcal/ ㎡hr ℃로 규정하여, 고효율의 단열창호의 사용율이 높게 하고 있다. 국내의 경우 현재 창호의 열관류 값은 2.9kcal/ ㎡hr ℃로 규정하고 있으나 점차 규제의 강화로 복층유리로도 단열 규정을 쉽게 만족시킬수 없음이 현실정이다.

상기와 같은 문제점들을 해소하기 위해 개발한 것으로, 국내 실용신안공보에 개시된 등록번호 제1991-6404호의 "단열창호"와 등록번호 제20-263321호의 "적층유리 패널"등이 있으나, 상기 선행기술역시 유리문을 통한 열 손실을 최소화 시키지는 못하고 있다.

따라서,본 발명의 목적은 상기 제반 결점들을 해소하고, 건물로부터 창호를 통한 열 손실의 원인되는 열관류율을 최소화하여 열 에너지 효율성의 극대화로 인한 에너지 소비를 절감할 수 있게 한 필름을 이용한 단열창호를 제공하는데 있다.

또 다른 목적은 창호의 유리가 쉽게 파손됨이 없는 방호(防護)성 및 파손되더라도 사방으로 비산되는 일이 없는 안전성과 그리고 소음을 차단하여주는 방음성을 갖게 한 필름을 이용한 단열창호를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명의 필름을 이용한 단열창호는 청구항1의 고안과 관련된 문틀로 이루어진 창호에 있어서, 상기 문틀에 일정 간격을 두고 배치된 복층의 유리판재들; 상기 유리판재들의 일면에 각각 부착되어 낮은 열 관류율을 갖게 하며, 폴리에스테르 원단에 접착제, 자외선흡수막 및 금속막을 진공증착하여 형성되고 그 일면에는 상기 유리판재에 부착하기 위한 접착면이 형성된 필름부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기에서 필름부재의 접착면과의 반대면에는 긁힘방지용 코팅막이 더 형성하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 따른 필름을 이용한 단열창호의 일부를 나타낸 사시도이고,

도 2는 도1의 I-I선 방향에 따른 확대 단면도이고,

도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 단열 창호120 : 문틀

142a,142b : 복층 유리판재 160a,160b : 필름부재

161 : 폴리에스테르(PET)막162 : 금속막

163 : 접착제164 : 자외선 흡수막

165 : 접착면166 : 긁힘방지용 코팅막

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 필름을 이용한 단열창호의 보다 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 필름을 이용한 단열창호의 일부를 나타낸 사시도이다.

도면 표시와 같이, 본 발명에 따른 단열창호(100)은 문틀(120)의 전(全) 길이를 따라 설치된 스페이서(122)에 의해 소정 간격을 이루며 상기 문틀(120)에 기밀성 있게 고정 지지된 복수개의 유리판재들(142a,142b)로 형성된 복층 유리(140)을 구비하고 있다. 상기 유리판재들(142a,142b)의 간격(d)는 대략 6 혹은 12mm로이루어지는 이 간격(d)는 상기 유리판재들(142a,142b)의 두께(t)에 따라서 임의로 결정된다. 참고로 상기 복층 유리(140)에 사용되는 유리판재들(142a,142b)의 두께 (t)는 12mm 혹은 6mm 등이 사용된다.

상기 유리판재들(142a,412b)의 각 일면 전체에는 본 고안에서 가장 중요 부분으로되는 단열용 필름 부재들(160a,160b)가 부착되어 있다. 상기 단열용 필름부재들(160a,160b)에 대해서는 도 2A와 2B를 참조하여 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 도1의 I-I선 방향에 따른 확대 단면도이고, 도 3은 도 2의 A부분 확대도이다.

도면 표시와 같이, 단열용 필름 부재(160a)는 폴리에스테르 원단(161), 금속막(162), 접착제(163) 및 자외선 흡수막(164)으로 이루어지며, 상기 자외선 흡수막 (164)의 일 면에는 유리판재(142a)에 부착함에 사용되는 접착면(165)이 형성되어 있고 그 반대면에는 긁힘방지용 코팅막(166)이 형성되어 있다.

이를 좀더 구체적으로 설명하면, 소정 넓이를 갖는 폴리에스테르 원단(161)의 일측 표면 위에 판상의 금속막(162)를 적층하고, 그 금속막(162)의 표면 위에는 기 준비된 접착제(163)을 도포하고, 도포된 접착제(163)위에는 자외선 흡수막(164)을 위치후 이들을 통상적인 진공증착 혹은 스퍼터링(Sputtering) 방법을 통하여 일체화된 박막 구조를 이루게 하며, 이렇게 얻게되는 박막의 양 표면에는 코팅과 합첨 등의 공정을 통하여 상기 접착면(165)와 긁힘방지용 코팅막(166)이 형성된 대략 0.1mm의 두께의 얇은 필름부재(160a)를 얻게 된다. 상기 접착면(165)에는 그 접착면(165)의 보호를 위해 사용시 떼어낼 수 있게 한 보호지가 설치된다.

상기 단열 필름부재(160a)의 제조에 사용된 폴리에스테르(PET)원단(161)은 그 필름부재(160a)의 구성 요소중 가장 많은 부피와 무게를 차지하는데, 상기 폴리에스테르원단(161)에 의하여 필름부재(160a)의 질을 결정하게 되므로 가능한 저급이 아닌 고급을 사용함이 바람직하다.

상기 금속막(162)는 알루미늄으로 이루어지는데, 이 알루미늄 금속막(162)가 상기 필름부재들(160a)를 통과하는 열을 차단하는 역활을 한다. 즉, 여름철에는 직사,일사열을 차단하여 실내의 냉방 부하를 줄게 하며, 겨울에는 실내의 내부열 손실을 최소화하여 난방효과의 극대화를 가져다 준다. 더욱이 본 고안과 같은 복층 창호에서는 후술하는 하기 표로부터 확인되는 바와 같이, 내부의 간극(d)과 함께 상기 단열 필름부재들(160a)에 의한 단열 작용으로 열관류율을 더욱 최소화한다.

상기 판막 접착제(Laminating Adhesives)(163)은 상기 필름부재(160a)의 구조물 내의 다양한 재료(물질)들을 접착하는데 사용된 것이다. 이 접착제(163)은 두가지 이상의 접착물질을 혼합하여 하나의 얇은 접착제(163)층을 이루게 한 것이다.

상기 자외선 흡수막(Ultraviolet UV Absorbers)(164)는 태양의 자외선으로부터 그 필름(160a)의 폴리에스테르 원단(161)이나 상기 합성 접착제(163)의 손상을 막기 위해 사용된다. 상기 자외선 흡수막(164)즉, 자외선 조절제는 상기 접착제(163) 및 접착면(165)사이에서 존재되게 하거나 원래의 폴리에스테르 원단(161)에 스며들게 할 수도 있다. 자외선 흡수제는 실내의 가구나 섬유가 바래지는 것을 보호하고 또한 필름부재(160a)의 오랜 보존을 유지되게 한다.

상기 긁힘 방지코팅막(Scratch resistant Coating)(166)은 상기 필름부재(160a)의 외부 표면을 보호하기 위해 사용한것이다.

상기 필름부재(160a)의 제조과정에서는 여러 종류의 접착제가 사용되지만 필름의 설치 시공시에는 두가지의 시공방식으로 접착을 하기 때문에, 상기 접착면(165)을 형성하는 접착제(Adhesives)로는 압력감응식 접착제(Pressure Sensi tive Adhesives)와 물 활성화 접착제(Water Activated Adhesives)가 사용된다.

상기 압력감응식 접착제를 사용하여 상기 필름부재(160a)를 만든 경우에는 상기 접착면(165)으로부터 보호용 이면지(도면부호 미부여)를 제거한 후 그 필름부재들(160a)를 유리부재(142a)의 원하는 면에 부착하여 프라스틱 헤러 등과 같은 공구로 압력을 가하면서 부착하면되고, 상기 물 활성화 접착제를 사용하여 상기 필름부재들(160a)를 만든 경우에는, 먼저 필름부재(160a)로부터 보호용 이면지를 제거한후 비눗물 혹은 다른 용액을 유리 판재들(142a)의 표면과 접착표면에 균일하게 뿌린후, 그 필름 부재들(160a)를 유리면에 부착하고, 유리사이즈에 맞게 잘라낸 다음 고무롤러나 프라스틱 헤러 등 공구로 물기를 줄이면서 접착하면 된다.

상기 실시예에서 상기 단열용 필름 부재들(160a,160b)는 동일하여 어느 하나 즉, 단열용 필름 부재(160a)만을 일예로 들어 설명하였다. 또 상기 실시예에서는 복층유리(140)에 필름부재들(160a,160b)을 부착하여 된 창호를 일예로 들어 설명하였으나, 단층(창) 창호의 유리에도 부착할 수 있으며, 그 부착방법은 상기와 동일하다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 복층 창호와 기존 창호 및 벽체와의 비교 시험결과를 하기에 표1에 표시하였다.

<열관류율에 대한 비교 시험치>

재료	두께(mm)	열관류율(kcal/㎡hr ℃)
보통유리(단창)	3mm	4.98
	5mm	5.50
	6mm	5.50
복층유리	12(3+*6+3)mm	3.1
	16(5+*6+5)mm	3.0
	18(3+*12+3)mm	2.7
	22(5+*12+5)mm	2.6
	18(6+*6+6)mm	3.0
	22(8+*6+8)mm	2.7
콘크리트벽	100mm	3.4
콘크리트벽	200mm	2.3
목재벽	20mm	2.3
목재벽	30mm	1.8
벽돌벽	110mm	2.5
벽돌벽	220mm	1.6
본 고안의복층창호	12(3+*6+3)mm	1.4
	22(5+*12+5)mm	1.39
	22(8+*6+8)mm	1.39

상기 표1에서 *는 복층창호에서 유리의 간격(d)(도1참조)을 표시한 것이다.

이상의 표1로부터 알수 있는바와 같이, 본 발명의 단열 필름을 부착한 창호의 경우 기존의 복층 유리 창호는 물론 일반 벽들에 비해서도 열관류율이 낮게됨을 알 수 있는데, 이는 그 만큼 단열 기능이 월등하다는 것임이 입증되는 것이다.

위 표1과 같은 시험결과 내용을 기초로하여 국내 유리창호의 일반규격인 폭 1.52m 높이 1.2m의 복층창호를 예로 시간당 내외 온도차가 1℃일 때 시간당 열손실을 개선 전과 후로 구분하여 산출하였으며, 그 결과는 다음과 같다.

1.개선 전 열손실량(일반복층유리)

*일반복층유리 열관류율 : 2.9kcal/㎡hr℃

<일반복층유리의 열손실율>

일반복층유리 열관류율 X 창호면적: 2.9kcal/㎡hr ℃ X (1.52 X 1.2)㎡ = 5.22kcal/hr℃. 즉, 일반복층유리 개선 전 손실은 5.22 kcal/hr℃이다.

2.개선 후 열손실량(본 발명의 필름부재들을 복층화된 유리사이에 부착할 경우)

*본 발명의 열관류율 : 1.4kcal/㎡hr℃

<본 발명의 복층창호의 열손실율>

본 발명 복층창호의 열관류율 x 창호면적 : 1.4kcal/ ㎡hr ℃ X (1.52 X 1.2)㎡ = 2.52 kcal/hr℃. 즉,필름을 이용한 복층유리 손실합계는 2.52kcal/hr℃이다.

<에너지절약비율>

일반복층유리 대비: 에너지 절감량/개선 전 손실량 X 100 % =(7.12 - 2.71) / 7.12 X 100 % = 61%이다.

이상의 산출 결과로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 단열필름이 사용된 복층 창호를 사용하는 경우, 기존 창호에 비하여 에너지 소비율도 낮게된다는 것을 알수 있다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 건물로부터 창호를 통한 열 손실의 원인되는 열관류율을 최소화하여 여름에는 냉방 부하를 줄일수 있고, 겨울철에는 열 에너지효율성의 극대화를 얻게되는 효과로, 종국적으로는 에너지 소비를 절감할 수 있는 효과가 있다. 또 창호의 유리가 쉽게 파손됨이 없는 방호(防護)성 및 파손되더라도 사방으로 비산되는 일이 없는 안전성과 그리고 소음을 차단하여주는 방음성 효과도있다.

Claims

문틀로 이루어진 창호에 있어서,

상기 문틀에 일정 간격을 두고 배치된 복층의 유리판재들;및

상기 유리판재들의 일면에 각각 부착되어 낮은 열 관류율을 갖게 하며, 폴리에스테르 원단에 접착제, 자외선흡수막 및 금속막을 진공증착하여 형성되고 그 일면에는 상기 유리판에 부착하기 위한 접착면이 형성된 필름부재를 포함하는 것을 특징으로하는 필름을 이용한 단열창호.
제1항에 있어서, 상기 필름부재의 접착면과의 반대면에는 긁힘방지용 코팅막이 더 형성됨을 특징으로하는 필름을 이용한 단열창호.