KR20190119461A - 친환경 주택의 온돌시스템 - Google Patents

Abstract

콘크리트 구조물의 슬래브 바닥으로부터 적층 구조로 된 온돌시스템의 높이 수준으로 사방 벽면으로 연결하여 방진 매트가 접착되어 있고 슬래브 바닥 전면에 직포가 접착된 단열 시트로 접착 복개하여 단열층을 형성하고 있으며 단열층 위에는 상하 이중층의 온수관을 갖는 온수관 삽입지지대가 일정 간격으로 일렬로 설치 고정되어 있고 단열층 표면에서부터 온수관 삽입지지대의 상단 높이 수준으로 경량골재 입자를 타설하고 다짐하여 경량골재층을 형성한 표면에 고화액을 살포하고 그 위에 부직포로 복개하고 부직포 위에 시멘트 모르터층을 형성하여 경화시킨 후 그 위에 기능성 세라믹 표면처리재 도포층을 형성해서 되는 친환경 주택의 온돌시스템에 관한 것이다.

Description

친환경 주택의 온돌시스템{The ondol system of environment-friendly}

본 발명은 친환경 주택의 온돌시스템에 관한것으로 구체적으로는 콘크리트 구조물의 슬래브 바닥으로부터 적층 구조로 된 온돌시스템의 높이 수준으로 사방 벽면으로 연결하여 방진 매트가 접착되어 있고 슬래브 바닥 전면에 직포가 접착된 단열시트로 접착복개하여 단열층을 형성하고 있으며 단열층 위에는 상하 이중층의 온수관을 갖는 온수관 삽입지지대가 일정간격으로 일렬로 설치 고정되어 있고 단열층 표면에서부터 온수관 삽입지지대의 상단 높이 수준으로 경량골재 입자를 타설하고 다짐하여 경량골재층을 형성한 표면에 고화액을 살포하고 그 위에 부직포로 복개하고 부직포 위에 시멘트 모르터층을 형성하여 경화시킨 후 그 위에 기능성 세라믹 표면처리재 도포층을 형성해서 되는 친환경 주택의 온돌시스템에 관한 것이다.

최근 대지의 효율적인 활용을 위해 아파트 다세대 주택 등의 콘크리트 구조물이 고층화 및 밀집화 되는 추세이고 이에따라 콘크리트 구조물의 경량화가 불가피하므로서 슬래브 및 벽체의 두께를 줄이고 보다 경량이면서 강도와 지지력이 높은 재료 선택, 효율적인 난방, 방진, 방음 및 친환경으로의 구조개선이 요구되고 있다. 종래 고층 아파트나 다세대 주택의 온돌시스템 배관 구조는 대부분이 배관이 동일 평면상에 놓이는 단층 배관 구조를 사용하여 왔으나 최근 일부에서는 온돌 바닥의 열분포를 균일하게 하고 축열 효과를 높혀 난방효율을 높히기 위해 상하 2중층의 온수관을 갖는 복층 배관 구조의 온돌시스템을 시공하고 있다.

상기와 같은 상하 2중층의 온수관을 갖는 복층 배관 구조의 온돌시스템은 온돌 바닥의 열분포를 균일하게 하므로서 거주자에게 열적 불쾌감을 주지않고 축열 기능에 도움은 되지만 이보다 축열기능은 2중층의 온수 배관을 둘러싸고 있는 축열기능을 갖는 경량골재의 축열 기능에 의해 좌우되고 열을 차단하는 열차단재의 기능성 여부에 의하여 좌우된다고 할 수 있다.

상하 2중층을 갖는 온수관 삽입지지대를 사용한 종래 온돌시스템의 일예로서 대한민국 등록실용신안공보(등록번호: 317943)를 들 수 있다.

상기와 같은 온돌시스템 구성은 단열층과 시멘트 모르터층 사이에 형성되는 축열 기능을 갖게되는 층에 자갈 또는 기포 콘크리트층이 채워지므로서 축열 기능이 떨어지고 또한 자갈과 같은 재료로 채워지므로서 고층 콘크리트 구조물의 경량화에 역행하는 구성이라 하겠다.

또한 아파트나 다세대 주택의 온수 배관이 동일 평면상에 놓이는 단층 배관구조의 온돌시스템은 종래나 현재에도 가장 많이 사용하는 온돌시스템으로서 그 일예로 국내등록 실용신안공보(등록번호: 399631호)에는 "건물의 층간 바닥 구조"에 관한 기술내용이 제시되어 있으며 기술구성으로는 기초 바닥면에서(10) 시작한 일정한 높이의 벽면에 합성 열가소성 합성수지 재질의 완충재(10)가 접착되어 있고 기초 바닥면상에 폐섬유와 파쇄물로 된 섬유 방음재(20)층이 형성되어 있으며 그 위에 형성된 단열재층 위에 시멘트 모르터로 완충재(10) 상단에 일치되도록 타설해서 마감한 건물의 층간 바닥 구조이다.

이와 같은 구조는 기초 콘크리트면상에 적층되는 섬유 방음부재(65㎏/㎡-125㎏/㎡)는 조직이 성글고 합성수지 발포체와 같은 재질로 된 단열재 또한 지지력이 약하므로 바닥상면층인 시멘트 몰탈층, 실내에 배치되는 고하중의 가구 등에 의하여 시간이 경과하므로서 콘크리트 바닥에 적층된 섬유 방음부재 및 합성수지 발포체층에 침하현상을 일으키게 되고 이로 인해 시멘트 몰탈층에 쉽게 균열이 올 수 있고 구조체의 벽체와 바닥층의 시멘트 몰탈층 사이에 박리현상, 이완현상이 발생하게 된다.

다른 구체적인 종래기술로서 국내공개 특허공보(공개번호: 10-2004-33522호)에는 공기층을 이용한 방음 및 단열 바닥체와 그 제조방법이 기술되어 있다.

기술구성의 내용은 스티로폼 재질로 된 상하 대칭형의 단열재를 결합시키므로서 육면체형의 터널을 형성시킨 단열체를 기초 콘크리트면에 깔고 그 위에 밴드로서 고정시킨 온수관을 배열시키고 그 위에 시멘트 모르터층을 형성시킨 방음 및 단열구조체와 하부 단열재의 하측면이 파형(wave)으로 이루어진 바닥 구조체에 관한 것이다.

상기 터널형의 공기층을 형성하거나 육각형의 터널층과 단열재의 하측부가 파형으로 이루어진 것을 콘크리트 기초 바닥층과 공기층을 형성하므로서 방음, 단열 효과를 높힐 수 있다는 바닥 구조체라 하나 이와 같은 구성은 스티로폼과 같은 판상체를 그대로 콘크리트 면에 접합 적층시켜도 내압성이 약해 침하현상이 발생하게 되는데 상기와 같이 내부에 공간이 형성된 스티로폼으로 된 방음, 단열구조는 침하현상이 더욱 심하게 나타나므로서 파형(wave)에 의한 공기층이나 터널층의 공기에 의한 방음 단열 효과는 상층부의 시멘트 모르터층, 고하중의 가구들, 거주자의 왕래에 의한 충격과 하중에다 파형에 의한 공기층, 상하 발포 단열재들로 형성되는 공간들이 온돌구조의 파이프 열수에 의해 연화되므로서 지지력이 더욱 약해져 파형에 의한 공기층, 상하 단열재들로 형성되는 공간들이 없어지거나 줄어들어 공기층에 의한 방음 단열효과는 거의 기대할 수 없으며 침하현상만 가중시키므로서 시멘트 몰탈층의 균열 발생원인이 되고 벽면과의 이완 탈리 현상이 발생한다.

또다른 종래기술로서 국내등록 특허공보(등록번호: 10-758599호)에는 "건축바닥 층간 소음차단 시설구조"에 관한 기술 내용이 소개되고 있다.

기술 구성으로는 기본 콘크리트 슬라브 위에 제1방음시트, 제2방음시트 차음패널 제2방음시트, 접착시트, 기포 콘크리트, 배관층을 포함하는 마감 시멘트 모르터층의 순서로 적층된 층간 소음차단 시설구조로서 제1방음시트, 제2방음시트, 차음패널 및 흡음재에 대한 재질에 대해서 전혀 언급이 없어 소음 차단기능과 작용에 대해서 구체적으로 알 수 없으나 시멘트 모르터층과 기포 콘크리트층이 기본 골조인 콘크리트 벽체와 직접 연결되어 있는 구성으로 되어 있다. 이와 같은 시멘트 모르터층이나 기포 콘크리트 층은 진동에 의한 소음전달기능이 큰 재료들로서 기본 골조의 콘크리트 벽체나 바닥층으로부터 전달되는 진동에 의한 소음을 그대로 전달하게 되므로 상기와 같은 층간 소음차단 구조는 방진 방음 기능을 크게 저감시킨다.

<선행기술문헌>

<특허문헌>

(대한민국 실용신안공보 0001) (1)등록번호: 20-317943호

(대한민국 실용신안공보 0002) (2)등록번호: 20-399631호

(대한민국 공개특허공보 0003) (3)공개특허공보: 10-2004-35522호

(대한민국 특허등록공보 0004) (4)특허등록번호: 10-758599호

종래 콘크리트 구조물의 슬라브 바닥에 설치되는 온돌시스템 특히 상하 2중층의 온수관을 구비한 온돌시스템에 있어서 단열층의 지지력의 문제점, 상하 2중층의 온수관을 구비한 온수관 삽입지지대를 매몰하는 골재층의 보온 축열효과의 문제점, 시멘트 모르층의 벽면과의 연결에 따른 진동 소음의 문제점, 열손실등의 문제점을 개선함에 있으며,

제1목적은 온돌시스템의 축열효과를 크게 향상시키므로서 난방효율을 극대화할 수 있으며 경량화할 수 있는 온돌시스템을 제공함에 있다.

제2목적은 온돌시스템의 지지력을 보강하여 침하현상을 방지하므로서 시멘트 모르타르층의 균열을 방지하고 콘크리트 벽면과 온돌시스템의 탈리현상 및 이완 현상을 방지할 수 있는 온돌시스템을 제공함에 있다.

제3목적은 단열, 보온, 방음 및 방진 기능을 향상시킨 온돌시스템을 제공함에 있다.

제4목적은 인체에 유익하고 쾌적한 분위기를 조성하는 친환경 콘크리트 구조물의 온돌시스템을 제공함을 목적으로 하고 있다.

콘크리트 구조물의 슬래브 바닥으로부터 온돌시스템의 높이 수준으로 사방 벽면으로 연결하여 방진 매트를 접착하는 단계;

슬래브 바닥 전면에 직포가 접착된 단열 시트로 접착복개하여 단열층을 형성하는 단계;

단열층 위에 상하 이중층의 온수관이 설치된 온수관 삽입지지대를 일정간격으로 일열로 설치 고정하는 단계;

단열층 표면에서부터 온수관 삽입지지대 상단 높이 수준까지 경량골재입자를 타설하고 다짐하여 경량골재층을 형성한 표면에 고화액을 살포하고 그 위에 부직포로 복개하여 고화시키므로서 경량골재층을 형성하는 단계;

경량골재층 위에 시멘트 모르터로 미장하여 시멘트 모르터층을 형성하는 단계;

경화된 시멘트 모르트층 위에 기능성 세라믹 표면처리재 도포층을 형성하는 단계로 되는 친환경 주택의 온돌시스템 및 다른 실시예의 온돌시스템으로 콘크리트 구조물의 슬래브 바닥으로부터 온돌시스템의 상단 높이 수준으로 구조물의 사방 벽면에 방진 매트를 접착하는 단계;

슬래브 바닥면에 방진 매트를 저면에 접착시킨 온수관 삽입지지대를 일정 간격으로 일열로 평행하게 설치 고정시키는 단계;

슬래브 바닥 공백부에 단열재 판을 온수관 삽입지지대의 하측 온수관 삽입홈의 저면 수준으로 단열재 판을 밀착 복개하는 단계;

온수관 삽입지지대에 상하 2중층으로 형성된 온수관 삽입홈에 온수관을 삽입 고정하는 단계;

상기 단열재 판으로부터 온수관 삽입지지대의 상단까지 경량골재를 타설하여 다짐하고 그 위에 고화액을 살포하고 부직포로 복개하여 고화시키므로서 경량골재층을 형성하는 단계;

상기 경량골재층 위에 시멘트 모르터로 미장하여 시멘트 모르트층을 형성하는 단계;

시멘트 모르터층 위에 기능성 세라믹 표면처리제를 도포하여 기능성 세라믹 표면처리제 도포층을 형성하는 단계를 포함해서 되는 친환경 주택의 온돌시스템을 제공하므로서 본 발명 목적을 달성할 수 있었다.

종래 상하 이중층의 온수관을 구비한 온수관 삽입지지대 주위에 충전되는 골재층으로 자갈, 모래 또는 기포 콘크리트 대신에 극히 가볍고 축열 기능이 뛰어난 미세다공성의 경량골재층을 형성하므로 고층 건물의 경량화에 일익을 담당할 수 있으며 경량골재층 아래에는 단열층 위로는 최종 마무리층으로 기능성 세라믹 표면처리재 도포층이 형성되고 측면으로는 합성수지 열가소성 발포체로 된 방진 매트로 밀폐되어 열의 방출을 최소화하므로서 축열 및 보온기능에 의한 난방효율을 가일층 높일 수 있으며 온수관 삽입지지대의 하측부를 길게하여 접지면을 슬래브 바닥면에 접지하고 하측부는 단열층에 밀착 삽입되고 2중층의 온수관이 배열된 상층부는 경량골재층에 매몰되고 상단부는 부직포와 함께 시멘트 모르트층을 지지하게 되므로서 온돌시스템의 지지력을 크게 보강시키므로서 시멘트 모르터층의 균열과 경사짐을 방지할 수 있고 벽면과의 이완이나 탈리현상을 방지할 수 있어 온돌시스템의 내구성을 향상시킬 수 있으며 온돌시스템의 저면은 방진 매트, 단열재 판으로 차단되고 사방 벽면은 방진 매트로 차단되고 시멘트 모르터층의 사방 주연부는 방진 매트와 맞닿게 되므로 방음, 방진 기능 또한 탁월하다 할 수 있고 또한 온돌시스템의 표면층인 기능성 세라믹 표면처리재 도포층은 열차단기능이 우수하고 또한 전기석 광물 분말의 첨가로 내마모성이 탁월하여 표면처리 도포층의 내구성과 미장성을 확보할 수 있으며 무기질 바름재 조성물로서 유해성이 없고 원적외선 방사기능 향균, 탈취 및 음이온 발생기능으로 인체 유해성이 없고 위생적이며 쾌적한 분위기를 지속적으로 유지할 수 있는 친환경 주택의 온돌시스템이라 할 수 있다.

도1a 본 발명 온돌시스템(A)의 정단면도
도1b 본 발명 온돌시스템(A)의 측단면도
도2a 본 발명 온돌시스템(B)의 정단면도
도2b 본 발명 온돌시스템(B)의 측단면도
도3 통상의 상·하 이중층의 온수관이 설치된 온수관 삽입지지대

콘크리트 구조물의 슬래브 바닥(1)으로부터 온돌시스템의 높이 수준으로 사방 벽면(2)으로 연결하여 방진매트(3)를 접착하고 슬래브 바닥(1) 전면에는 상면에 직포(4)가 접착된 단열 보드(5)로 접착복개하여 단열층(6)을 형성하며 단열층 위에 상·하 이중층 온수관(7,8)이 설치된 온수관 삽입지지대(9)를 일정 간격으로 평행되게 설치 고정하고 단열층(6) 표면에서부터 온수관 삽입지지대(9)의 상단까지 경량골재(10)를 타설하고 다짐한 다음 그 표면에 고화액을 살포하고 그 위에 부직포(11)로 복개하여 고화시키므로서 경량골재층(12)을 형성하고 경량골재층 위에 시멘트 모르터로 미장하여 시멘트 모르터층(13)을 형성하여 고화시킨 다음 그 위에 기능성 세라믹 표면처리제를 도포하여 기능성 세라믹 표면처리재 도포층(14)을 형성해서 되는 기본 실시예의 친환경 주택의 온돌시스템(A)에 관한 것이다(도1a 및 1b 참조).

상기 본 발명 기본 실시예의 온돌시스템의 구성으로서의 방진 매트는 슬래브 바닥에서부터 온돌시스템의 상측면까지의 높이와 같은 높이로 사방 벽면으로 연결되게 접착시킨 두께 5mm~10mm인 방진매트이고 재질은 열가소성 합성수지의 저발포체, 방진고무 재질이다.

상기 본 발명 기본 실시예에서 단열재로 사용되는 스티로폼은 향후 온돌시스템의 표면 바닥면에 놓이게 되는 가구, 피아노, 농 등의 물건들에 의한 고하중에 견딜 수 있는 폴리스티렌 비드의 발포 배율 30배 이하의 밀도가 높은 성형 스티로폼을 사용한다.

상기 발포 배율이 점점 커지기 시작하면 내압성이 부족해 온돌시스템에 침하현상이 발생할 수 있고 침하현상 차이로 시멘트 모르터층에 균열이 발생할 수 있으며 벽면과 온돌시스템 사이에 간극 발생 탈리현상이 발생할 수 있다.

또한 통상의 상·하 2중층의 온수관이 설치된 온수관 삽입된 지지대(9)의 구성은 도3에서와 같이 일정길이의 긴 직사각형의 접지면을 갖는 구조체의 수직 연장상에 낮은 돌출대(21)와 높은 돌출대(22)가 일정간격으로 교호로 형성되어 있으며 낮은 돌출대(21)와 높은 돌출대(22) 각각의 중심부에는 하층 온수관 삽입홈(23)과 상층 온수관 삽입홈(24)이 형성되어 있어 보일러(25)로 유입되는 하층 온수관(27)을 하층 온수관 삽입홈(23)에 삽입 설치하고 보일러로 냉각되어 들어오는 냉각수가 유입되는 하층 온수관(27)의 온도 감지밸브(28)를 경유하여 보일러로 연결되므로서 하층 온수관(27)을 하층 온수관 삽입홈(23) 수준의 동일 평면상에 놓이는 하층 온수관층(29)을 형성하고 상층 온수관(26)은 상층 온수관 삽입홈(24) 수준의 평면상에 놓이는 상층 온수관층(30)을 형성하므로서 상하층 온수관 사이에 일정공간이 형성되는 상·하층 이중층의 온수관이 설치된 온수관 삽입지지대이다(도3 참조).

또한 본 발명 기본 실시예의 친환경 주택 온돌시스템의 경량골재층은 화력 발전소에서 석탄연소시 발생되는 폐기물인 석탄재(Bottom ash)로 가공된 제 1의 경량골재는 보톰 애쉬중에서 연소되지 않거나 불충분하게 연소된 석탄을 제거하고 잘 연소된 탄재를 분쇄하여 입도 3mm~15mm 범위의 크기로 선별한 것과 제 2의 경량골재는 보톰 애쉬를 분쇄한 분말 50중량% 및 갯뻘토 50중량%를 혼합한 혼합토로 3~15mm의 구상으로 입자화하여 온도 1100~1200℃ 범위에서 소성처리하여 얻어진 경량골재로 이를 단열층에서 온수관 삽입지지대 상단까지 충전하여 다짐하고 그 위에 수분 산성 실리카롤, 물유리, 알긴산나트륨 수용액중의 하나를 살포한 다음 부직포를 접합하여 경화시킨 경량골재층이라 할 수 있다.

이상에서 전자나 후자의 경량골재는 고열처리를 거쳐 얻어진 경량골재들이므로 유기질의 유해성 물질이 전혀 없는 친환경 재료이며 다공질의 재료로서 단위 용적당 중량은 900㎏/㎥~1100㎏/㎥ 이고 크기는 3mm~9mm 크기로서 축열성, 보온성, 진동 및 소음 흡수 기능이 우수한 경량골재로서 종래 같은 용도로 사용되는 자갈, 기포 콘크리트와 중량을 비교하면 경량골재:자갈:기포 콘크리트 1:2.5:1.5 의 중량비로서 건물의 경량화에도 일익을 담당하고 있다.

또한 석탄 연소재인 보톰 애쉬는 프라이 애쉬와 마찬가지로 수첨가시 수경화 반응을 하게 되므로 시멘트 증량제로서 많이 사용하고 있으며 더욱이 수분 산성 실리카졸 첨가시는 쉽게 수경화 반응을 하게 되므로 경량골재의 입자와 입자간에 수경화 반응으로 반응층을 형성하게 되어 경량골재층이 형성되며 물유리는 칼리움 실리케이트, 소디움 실리케이트와 같은 물유리로서 액상의 무기질 접착제로서 경량골재 입자와 입자의 표면이 접착되어 경화되므로서 경량골재층이 형성되고 알긴산나트륨은 해조류 중 갈조류(콘피)의 고온열수 추출로 얻어진 알긴산 추출액에 가성소다, 탄산소다의 알카리를 첨가 반응하여 얻어진 알긴산 소다의 수용액은 접착성을 가지므로 경량골재의 표면과 표면을 접착하므로서 경량골재층을 형성하게 된다.

또한 본 발명 기본 실시예의 친환경 주택 온돌시스템 기능성 표면 처리재는 중량비로 견운모분말 25~35%, 규회석 10~15%, 알루미나 시멘트 3~5%, 고로 슬래그 3~6%, 고령토 5~10%, 탄산칼슘 10~20%, 백시멘트 3~5%, 산화티타늄 3~5%, AE재(아크릴모노머) 10~15%, 유동화제 0.3%, 셀루로즈 0.3%, 소포제 0.5%로 조성된 수경화도료 조성물로서 조성물을 구성하는 견운모는 백운모와 일라이트(결정 가운데 H₂O에 의한 알카리의 치환이 큰 운모광물의 총칭) 중간에 있는 광물을 주성분으로 하여 조성된 기능성 세라믹 바름재 조성물로서 이를 도포하여 기능성 세라믹 표면처리재 도포층을 형성하게 된다.

상기 기능성 세라믹 표면처리재의 기능은 원적외선 방사기능, 항균, 탈취 및 단열기능이 우수하다 할 수 있고 실재 시험결과로 나타낸 결과는 표 1~표 4와 같다.

기능성 세라믹 표면처리재 원적외선 방사율

시료명	방사율(5 ~ 20 ㎛)	방사에너지(W/㎡·㎛, 40℃)
기능성 세라믹 표면처리재	0.931	3.75 × 10²

비고) 본 시험은 40℃에서 시험하였으며 FT-IR Spectrometer를 이용한 Black Body대비 측정 결과임.

기능성 세라믹 표면처리재 향균성

시험항목	배양시험의 기간
	1주 후	2주 후	3주 후	4주 후
항곰팡이 시험	0	0	0	0

비고 > 1) 시험 방법 : AST M G-21 2) 곰팡이 균주(혼합 균주)

-Aspergillus niger ATCC 9642

-Penicillium pinophilum ATCC 11797

-Chaetomium globosum ATCC 6205

3) 결과의 판독

0 : 시료에서 균의 성장을 인지할 수 없음.

기능성 세라믹 표면처리재 탈취성

시험항목	경과시간(분)	Blank농도(ppm)	시료농도(ppm)	탈취율(%)
탈취시험	초기 30 60 90 120	500 480 470 450 440	500 80 50 30 20	- 83 89 93 95

비고 > 1) 시험 방법 : KICM-FIR-1004 2) 시험 가스명 : 암모니아

3) 가스농도 측정 : 가스검지관

4) Blank : 시료를 넣지 않은 상태에서 측정한 것임.

기능성 세라믹 표면처리재 단열성

시험항목	단위	결과	시험방법
열전도율 (평균온도 : 20℃)	W/(m·k)	0.056	KS L 9016

또한 상기 기능성 세라믹 표면처리재는 시험결과와 같이 원적외선 방사기능으로 인체유익하고 항곰팡이 및 탈취기능이 있어 위생적이고 또한 무기질의 바름재 조성물로서 유해성이 없어 쾌적한 분위기를 조성할 수 있는 기능성 세라믹 표면처리재라 할 수 있다.

또한 기능성 세라믹 표면처리재의 다른 실시예로 전술한 기능성 세라믹 표면처리재에 대해 1~3중량% 전기석분말을 첨가한 기능성 세라믹 표면처리재도 사용할 수 있다.

기능성 세라믹 표면처리재는 일종의 백색의 무기질 바름재 조성물로서 도장처리로 도포층을 형성하여 표면층으로 사용하므로서 내마모성이 탁월하고 주위 환경에 따라 색상조절이 필요하므로 이에 적합한 소재가 전기석이라 할 수 있으며 전기석(Tourmaline)은 육방계의 주상형상이고 색상이 흑, 청, 적, 록, 자, 백으로 주위배경에 따라 선택할 수 있고 바름재 조성물로 요구되는 특성으로 경도가 7~7.5로 아주 높아 내마성이 탁월하며 음이온 방출량이 아주 높은 광석이다.

본 발명 기본 실시예 외에 다른 실시예로는 온돌시스템(B)으로 통상의 상하 2중층을 갖는 온수관 삽입지지대(9)를 이용 온돌시스템의 지지력을 보강하므로서 온돌시스템의 침하 현상을 방지하여 시멘트 모르트층의 균열 방지와 벽면과 온돌시스템간의 이완 및 탈리 현상을 방지하므로서 내구성을 확보할 수 있는 온돌시스템(B)를 제공함에 있다.

온돌시스템(B)는 콘크리트 구조물의 슬래브 바닥(101)으로부터 온돌시스템의 상단 높이 수준으로 사방 벽면(102)으로 연속되게 방진 매트(103)를 접착하고 슬래브 바닥면에 방진 매트(104)를 저면에 접착시킨 온수관 삽입지지대(105)를 일정 간격으로 일열로 평행되게 설치 고정시키고 슬래브 바닥(101)의 공백부에 단열재 판(106)을 온수관 삽입지지대에 형성된 하측 온수관 삽입홈의 저면 수준으로 단열재 판을 밀착 복개한 다음 온수관 삽입지지대(105)에 상·하 온수관(107,108)을 설치하고 상기 단열재 판(106)상에서 부터 온수관 삽입지지대(105)의 상단까지 경량골재(109)를 타설하여 다짐하고 그 위에 고화액을 살포하고 부직포(110)로 복개하여 고화시키므로서 경량골재층(111)을 형성하며 경량골재층 위에 시멘트 모르터로 미장하여 시멘트 모르터층(112)을 형성한 다음 그 위에 기능성 세라믹 표면처리재 도포층(113)을 형성해서 되는 친환경 주택의 온돌시스템(B)에 관한 것이다(도2a 및 2b 참조).

본 발명 기본 실시예의 온돌시스템(A)과 다른 실시예(B)와의 차이점은 다같이 통상의 상·하 2중층의 온수관을 갖는 온수관 삽입지지대를 이용하고 있으나 기본 실시예의 온돌시스템(A)은 상하 2중층의 온수관을 구비한 온수관 삽입지지대가 단열층과 시멘트 모르터층 사이에 설치되어 있고 제 1 경량골재 또는 제 2 경량골재에 의해 메몰되어 경량골재층을 형성하는 구성이고 온돌시스템(B)은 상하 2중층의 온수관을 구비한 온수관 삽입지지대의 긴 직사각형 접지면에 방진 매트가 접착되어 슬래브 바닥면에 접지되고 삽입지지대의 하측부는 단열재에 의해 밀착되어 감싸지며 상측부의 상·하 2중층의 온수관을 포함한 상단부는 제 1 경량골재 또는 제 2 경량골재에 의해 메몰되어 경량골재층을 형성하는 구성에서 차이가 있고 또한 온돌시스템(B)에 있어서 사용되는 온수관 삽입지지대는 방진 매트에 의해 슬래브 바닥에 직접 접지되고 수십개의 높은 지지대 위에는 부직포와 함께 시멘트 모르터층이 형성되므로서 온돌시스템(B)의 지지력을 크게 보강하고 있어 단열층의 침하 현상이 발생하지 않으며 물론 온돌시스템(A)에 있어 스티로폼의 단열재는 발포 배율이 낮아 조직이 치밀한 스티로폼의 사용으로 지지력을 보장할 수 있다.

그 밖의 구성의 차이로서 온돌시스템(B)는 온수관 삽입지지대의 접지면이 슬래브 바닥면과 닿게 되므로서 온수관 삽입지지대의 저면부가 25mm 길어지며 그 밖의 구성은 모두 동일하다 할 수 있다.

또한 본 발명 온돌시스템(A) 및 온돌시스템(B)의 규격은 단열재 판의 두께는 30mm이고, 경량골재층 두께 50~80mm, 시멘트 모르터층 두께 30mm이며 기능성 세라믹 표면처리재 두께 1~2mm로서 가장 기본적인 규격이라 할 수 있다.

또한 본 발명 온돌시스템(A) 및 온돌시스템(B)을 구성하는 온수관 삽입지지대는 합성 수지재, 목재, 인조 목재 재질로 구성된다.

이상의 재료와 구성들로 이루어진 본 발명 친환경 주택의 온돌시스템의 특징은 온수관을 매몰하여 형성되는 경량골재층 제 1 또는 제 2 경량골재로 구성하므로서 축열기능과 보온기능을 크게 향상시킬 수 있고 고층 구조물의 경량화를 기대할 수 있으며 축열 보온층이라 할 수 있는 경량골재층의 아래에는 단열층, 위로는 열차단 기능이 탁월한 세라믹 표면처리재 도포층이 형성되어 있고 측면으로는 열 전도율이 극히 낮은 열가소성 수지의 발포체 또는 고무 발포체로 된 방진 매트로 차단되어 있어 열의 손실이 극히 제한되고 있는 구조로서 난방 효율을 극대화 할 수 있고 온돌시스템(B)은 온돌시스템(A)과 같은 기능과 작용을 다하면서 온수관 삽입지지대의 위치를 변경 접지면을 슬래브 바닥에 직접 접지시키므로서 온돌시스템의 지지력을 보강시키므로서 시멘트 모르터층의 균열을 방지할 수 있고 벽면과의 이완 탈리 등을 방지하므로서 온돌시스템의 내구성을 향상시킬 수 있으며 또한 온돌시스템의 시멘트 모르터층의 사방 단부가 콘크리트 구조물의 벽면과 닿지 않고 진동을 방지하는 방진 매트와 접해 있고 아래에는 단열재 및 방진 매트가 슬래브 바닥과 접해있으므로 온돌시스템의 외면이 소음 및 진동을 흡수하는 재질로 완전히 차단되므로서 방음 및 방진 기능이 우수하고 더욱이 온돌시스템의 표면층인 기능성 세라믹 표면처리재는 무기질의 바름재 조성물로서 유해성이 전혀 없고 원적외선 방사 기능, 향균, 탈취 및 음이온 발생 기능으로 인체에 유익하고 위생적이여서 쾌적한 분위기를 지속적으로 유지할 수 있는 친환경 주택의 온돌시스템이라 할 수 있다.

이상 본 발명 친환경 주택 온돌시스템의 기술 구성을 명확하게 하고 그 효과를 알아보기 위해 실시예를 들기로 한다.

높이 5층형의 다세대 주택 3층 콘크리트 구조물의 6평형 단위 공간에 본 발명 온돌시스템(A)으로 아래 규격 및 재원으로 시공하였다.

사용재료 및 규격

1. 단열판의 두께 : 30mm

2. 제 2 경량골재층의 두께 : 60mm

3. 부직포 두께 : 3mm

4. 시멘트 모르트층 두께 : 30mm

5. 기능성 세라믹 표면 처리재 도포층 두께 : 1.5mm

6. 온수관 재질 : PVC 파이프

7. 온수관 내경 : 24mm

8. 온돌 파이프 전체 길이 : 60m

실시예 1을 실시한 다세대 주택 3층 콘크리트 구조물 6평형 단위 공간에 실시예 1의 온돌시스템(A)에서 기능성 세라믹 표면처리재 도포층을 생략한 온돌시스템(1)으로 시공하였다.

실시예 1을 실시한 다세대 주택 3층 콘크리트 구조물 6평형 단위 공간에 실시예 1의 온돌시스템(A)에서 종래 실시예(등록 실용신안등록번호: 317943호)의 구성과 같이 경량골재층 대신 자갈로 충전하고 온돌시스템(A)에서 기능성 세라믹 표면처리재 도포를 생략하였다.

각각의 온돌시스템 (A), (1), (2)에 용량 500ℓ(500kg)의 물을 채운 보일러를 부착하고 가열하여 온도 45℃로 가열한 다음 50cc/초 유속으로 순화시키면서 시간 경과에 따른 축열 및 보온 효과와 열 효율을 시험한 결과 아래 표 5의 시험 결과를 얻었다.

온돌시스템(A), (1), 및 (2)의 축열 및 보온 효과와 열 효율 시험 결과

		시간(분)
시험항목	구분	0	30	60	90	120	150	180	210	240
온돌바닥온도(℃)	A	13	33.1	31.9	30.8	29.6	28.2	27.1	25.9	24.5
	1	13	34.2	32.1	30.2	28.1	26.3	24.2	22.1	20
	2	13	36.2	33.1	30.3	27.2	24.7	22.2	19.7	16.8
보일러온수온도(℃)	A	45	39.2	37.1	35	32.9	30.8	28.7	26.6	25.1
	1	45	38.4	36	33.6	31.2	28.8	26.4	24.2	21.6
	2	45	37.6	34.7	31.8	28.9	26	23.1	20.2	17.3

상기 표 5에 나타난 온돌시스템의 온돌 바닥 온도 변화를 살펴보면 30분 경과 시점에서 온돌시스템(A), (1), (2)의 순서로 온돌 바닥의 온도가 높아지나 시간 경과에 따른 냉각율이 온돌시스템(A), (1) 및 (2) 순서로 커지므로 90분 경과시에서 온돌시스템(A), (1), (2)의 각 온돌 바닥의 온도가 거의 같아지면서 시간이 경과할수록 온돌 바닥의 온도는 온돌시스템(A), (1), (2) 순서로 커지기 시작해서 최종 4시간에 도달하면 온돌 바닥의 온도차가 크게 나타난다. 이는 온돌시스템(A)이 늦게 데워지며 늦게 냉각되는 온돌시스템으로 축열, 보온기능이 좋다는 것을 시사하는 것이고 표 5에서 전체시간(4시간)동안 각 온돌시스템의 온돌면에 발생된 전체 열량을 보아도 표 5에서 알 수 있는 것처럼 큰 차이는 없어도 온돌시스템(A)의 온돌면에서 발생한 열량이 가장 많고 다음이 온돌시스템(1)이고, 온돌시스템(2)가 가장 적다.

그 밖에 각 온돌시스템의 보일러 온수 온도로 보일러 온수의 열 손실 비율을 알아보면 온돌시스템(A) 보일러의 열 손실율 44%, 온돌시스템(1) 보일러의 열 손실율 52%, 온돌시스템(2)의 열 손실율 62% 나타나고 있으며 이는 온돌시스템(A)의 열 효율이 가장 좋고 나머지 온돌시스템(1) 및 (2)의 순서라 할 수 있다.

A : 온돌시스템 B : 온돌시스템
1 : 슬래브 바닥 101 : 슬래브 바닥
2 : 벽면 102 : 벽면
3 : 방진 매트 103 : 방진 매트
4 : 직포 104 : 방진 매트
5 : 단열판 105 : 온수관 삽입지지대
6 : 단열층 106 : 단열판
7 : 상측 온수관 107 : 상측 온수관
8 : 하측 온수관 108 : 하측 온수관
9 : 온수관 삽입지지대 109 : 경량골재
10 : 경량골재 110 : 부직포
11 : 부직포 111 : 경량골재층
12 : 경량골재층 112 : 시멘트 모르터층
13 : 시멘트 모르터층 113 : 기능성 세라믹 표면처리재 도포층
14 : 기능성 세라믹 표면처리재 도포층
21 : 낮은 돌출대
22 : 높은 돌출대
23 : 하층 온수관 삽입홈
24 : 상층 온수관 삽입홈
25 : 보일러
26 : 상층 온수관
27 : 하층 온수관

Claims (5)

1. 콘크리트 구조물의 슬래브 바닥(1)으로부터 온돌시스템의 높이 수준으로 사방 벽면(2)으로 연결하여 방진매트(3)를 접착하고 슬래브 바닥(1)의 전면에는 상면에 직포(4)가 접착된 단열판(5)으로 접착 복개하여 단열층(6)을 형성하며 단열층 위에 상·하 이중층 온수관(7,8)이 설치된 온수관 삽입지지대(9)를 일정 간격으로 평행되게 설치 고정하고 단열층(6) 표면에서부터 온수관 삽입지지대(9)의 상단까지 경량골재(10)를 타설하고 다짐한 다음 그 표면에 고화액을 살포하고 부직포(11)로 복개하여 고화시키므로서 경량골재층(12)을 형성하고 경량골재층 위에 시멘트 모르터층(13)을 형성하여 고화시킨 다음 그 위에 기능성 세라믹 표면처리재를 도포하여 기능성 세라믹 표면처리재 도포층(14)을 형성해서 됨을 특징으로 하는 친환경 주택의 온돌시스템.
2. 콘크리트 구조물의 슬래브 바닥(101)으로부터 온돌시스템의 높이 수준으로 사방 벽면(102)에 방진 매트(103)로 연결되게 접착하고 슬래브 바닥상에 저면에 방진 매트(104)가 접착된 온수관 삽입지지대(105)를 일정 간격으로 평행되게 설치 고정시키고 슬래브 바닥(1)의 공백부에 단열판(106)을 온수관 삽입지지대(105)에 형성된 하층 온수관 삽입홈(23)의 저면 수준으로 단열판을 밀착 복개한 다음 온수관 삽입지지대에 상·하 온수관(107,108)을 설치하고 상기 단열재 판(106)상에서부터 온수관 삽입지지대(105)의 상단까지 경량골재(109)를 타설하여 다짐하고 고화액을 살포하여 부직포로 복개한 후 고화시키므로서 경량골재층(111)을 형성하며 경량골재층 위에 시멘트 모르터로 미장하여 시멘트 모르터층(112)을 형성한 다음 그 위에 기능성 세라믹 표면처리재 도포층(113)을 형성해서 되는 친환경 주택의 온돌시스템.
3. 청구항 제 1항 및 제 2항에 있어서 경량골재는 화력 발전소에서 석탄연소시 발생된 석탄재(Bottom ash) 중 잘 연소된 석탄재를 분쇄한 입도 3mm~15mm 범위의 것을 선별한 경량골재 또는 석탄재(Bottom ash)를 분쇄한 분말 50중량%와 갯벌토 50중량%를 혼합한 혼합토로 3~15mm의 구상으로 입자화하여 온도 1100~1200℃ 범위에서 60~90분간 소성처리한 경량골재임을 특징으로 하는 친환경 주택의 온돌시스템.
4. 청구항 제 1항 및 제 2항에 있어서 경량골재층에 분무하는 고화액이 수분산 실리카졸, 물유리, 알긴산나트륨 수용액임을 특징으로 하는 친환경 주택의 온돌시스템.
5. 청구항 제 1항 및 제 2항에 있어서 기능성 세라믹 표면처리재는 중량비로 견운모분말 25~35%, 탄산칼슘 10~20%, 규회석 10~15%, AE재(아크릴 모노머) 10~15%, 고령토 5~10%, 고로슬래그 3~6%, 알루미나 시멘트 3~5%, 백시멘트 3~5%, 산화티타늄 3~5%, 소포제 0.5%, 유동화제 0.3%, 셀루로즈 0.3%로 조성된 기능성 세라믹 표면처리재임을 특징으로 하는 친환경 주택의 온돌시스템.

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