KR20220046189A - 단열과 공기 단축을 고려한 단열재 구조 및 이를 이용한 조적 구조물의 건식 마감공법 - Google Patents

Abstract

조적 구조물의 마감 공법에 있어, 기존 마감 공법의 단점을 극복하며, 신축 및 내진 보강한 조적 구조물에서 단열성능을 고려한 새로운 마감 공법으로서, 기존 유기계 단열재를 배제하면서도 외력에 대한 마감재 파손을 방지할 수 있는 단열재 구조 및 이를 이용한 건식마감 공법이 개시된다. 본 발명은 상하부에 일정한 폭을 가지는 부착면이 형성된 리브로 연결되어 허니콤 형상의 셀이 형성된 사각 형태의 유닛이 조적 구조물의 벽체면에 연속 부착되어 형성되는 허니콤 단열재 구조 및 이를 이용한 건식마감 공법을 제공한다.

Description

단열과 공기 단축을 고려한 단열재 구조 및 이를 이용한 조적 구조물의 건식 마감공법{Heat insulation structure considering heat insulation and construction duration reduction and dry finishing construction for masonry structure by using the same}

본 발명은 단열재 구조 및 이를 이용한 조적 구조물의 건식 마감공법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 신축 및 내진보강 후 조적 구조물의 마감 시 단열과 공기 단축이 가능한 단열재 구조 및 이를 이용한 조적 구조물의 건식 마감공법에 관한 것이다.

조적 구조물의 마감은 모르타르, 습식 타일 등을 덧칠하는 습식마감과 합판 및 접착제를 활용한 타일 등을 벽면에 붙이는 건식마감으로 나뉜다. 모르타르 등의 습식마감은 벽체와 모르타르 마감 사이에 단열재의 시공이 어렵다. 그리고, 습식마감은 모르타르 등의 양생 시 건조수축에 의한 균열이 쉽게 발생하며, 충분한 양생 시간이 요구된다. 합판 등을 벽면에 붙이는 건식마감은 벽체와 마감재 사이에 단열재의 시공이 용이하나 마감재 고정을 위해 별도의 고정재를 이용해야 한다.

조적 구조물의 단열에 있어서는 일정한 내부온도의 유지 및 온도 손실을 최소화시켜 쾌적한 실내환경과 에너지 절약 측면에서 열전도율이 낮은 단열재의 사용이 필요하다. 일반적으로 사용되는 단열재는 주로 스티로폼 및 우레탄폼으로 각각의 열전도율은 모두 약 0.034 W/m·K 수준이나, 공기층의 열전도율은 약 0.025 W/m·K으로 스티로폼 및 우레탄폼에 비해 약 0.74배 수준으로 낮다. 따라서 공기층 단열은 스티로폼 및 우레탄폼에 비해 단열 및 경제적 측면에서 유리하다. 특히, 2층 이상의 건축물에서 단열재는 불연재급 이상으로 적용하여야 한다고 법규가 강화됨에 따라 기존의 준난연 등급의 스티로품, 우레탄폼 등의 유기계 단열재 사용은 화재 안전성 측면에서 적용이 매우 어렵다.

따라서, 조적 구조물에서 기존의 습식마감의 단열 시공의 어려움을 대체하는 건식마감 공법으로서, 기존 유기계 단열재를 배제하면서 나아가 외력에 대한 마감재 파손을 방지할 수 있는 건식마감 공법이 요구된다.

[선행특허문헌]

- 한국 등록특허 제1946550호(2019.01.31. 등록)

- 한국 공개특허 제2019-0030497호(2019.03.22. 공개)

본 발명은 조적 구조물의 마감 공법에 있어, 기존 마감 공법의 단점을 극복하며, 신축 및 내진 보강한 조적 구조물에서 단열성능을 고려한 새로운 마감 공법으로서, 기존 유기계 단열재를 배제하면서도 외력에 대한 마감재 파손을 방지할 수 있는 단열재 구조 및 이를 이용한 건식마감 공법을 제공하고자 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상하부에 일정한 폭을 가지는 부착면이 형성된 리브로 연결되어 허니콤 형상의 셀이 형성된 사각 형태의 유닛이 조적 구조물의 벽체면에 연속 부착되어 형성되는 허니콤 단열재 구조를 제공한다.

또한 상기 리브는 두께가 1 내지 3 mm 및 높이가 100 내지 150 mm이고, 상기 부착면의 폭은 20 내지 80 mm이고, 상기 허니콤 셀은 크기가 200 내지 300 mm이고, 상기 유닛은 한 변의 길이가 300 내지 1,000 mm인 것을 특징으로 하는 허니콤 단열재 구조를 제공한다.

또한 상기 유닛의 모서리에 위치한 리브의 상하부에 한 변이 20 내지 80 mm인 이등변 삼각형 형상의 부착면이 형성된 것을 특징으로 하는 허니콤 단열재 구조를 제공한다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명은, 상기 허니콤 단열재 구조를 이용한 조적 구조물의 건식마감 공법으로서, (a) 조적 구조물의 벽체면에 부착되는 유닛의 부착면에 접착제를 도포하는 단계; (b) 조적 구조물의 벽체면에 상기 유닛을 부착 고정하는 단계; (c) 마감재와 부착되는 상기 유닛의 다른 부착면에 접착제를 추가 도포하는 단계; 및 (d) 마감재를 부착 고정하는 단계;를 포함하는 조적 구조물의 건식마감 공법을 제공한다.

본 발명은 조적 구조물의 벽체면과 마감재 사이에 부착되어 공기층이 구비되도록 하는 허니콤 형태의 단열재 구조를 제공하여, 조적 구조물의 단열성능을 향상시키면서도 건식마감에 따른 공기 단축이 가능하고, 건식마감 설치가 매우 용이한 공법을 제공할 수 있다.

또한 조적 구조물의 벽체면에 부착되어 200 kg·f/㎡의 압력과 200 kg·s의 충격하중에도 파손 없이 저항할 수 있는 허니콤 단열재 구조의 형태 및 상세를 명확히 제시하여, 공기층을 형성하여 단열성능이 우수하면서도 외부 충격에도 파손을 최소화할 수 있는 조적 구조물의 건식마감 공법을 누구든지 손 쉽게 적용할 수 있는 방법을 제시한다.

도 1은 본 발명에 따른 허니콤 단열재 구조의 단위 유닛을 설명하는 도면,
도 2는 단위 유닛이 연속 설치된 모습을 나타낸 도면,
도 3은 허니콤 크기 및 하중 크기에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 도면,
도 4는 본 발명에 따른 허니콤 단열재 구조를 이용한 조적 구조물의 건식마감 공법의 시공 순서를 나타낸 도면.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략하였고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였으며, 본 발명의 세부구성 방향은 도면을 기준으로 하여 설명한다. 또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.

도 1은 본 발명에 따른 허니콤 단열재 구조의 단위 유닛을 설명하는 도면이고, 도 2는 단위 유닛이 연속 설치된 모습을 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 허니콤 단열재 구조(1000)는 상하부에 일정한 폭(W)을 가지는 부착면(130)이 형성된 리브(110)로 연결되어 허니콤 형상의 셀(120)이 형성된 사각 형태의 유닛(100)이 조적 구조물(M)의 벽체면에 연속 부착되어 형성된다.

본 발명에서 허니콤 단열재 구조(1000)는 사각 형태의 단위 유닛(100)이 연속 설치되어 허니콤 형상의 셀(120)이 반복 형성되도록 하는 구조이다. 즉, 단위 유닛(100) 내에는 중앙에 완전한 형태의 허니콤(120)이 위치하고 다른 유닛(100)이 인접하여 연속 설치됨으로써 허니콤 형상의 셀(120)이 반복 형성되도록 할 수 있다.

상기 허니콤 형상의 셀(120)은 속이 빈 육각기둥 형상으로 각 셀(120)이 공기층을 형성함으로써 단열성능을 확보할 수 있다. 공기층 형성을 통한 단열은 스티로폼, 우레탄폼 등의 유기 단열재에 비해 단열성능이 우수하며, 내화에도 상대적으로 매우 안전할 뿐만 아니라 시공성과 경제성 확보에도 유리하다.

상기 허니콤 형상은 일체형으로 제작되어 소정의 두께(T)와 높이(H)를 갖는 리브(110)의 연결을 통해 이루어질 수 있으며, 리브(110)의 상하부에는 일정한 폭(W)을 가지는 부착면(130)이 형성된다. 상기 부착면(130)에 접착제를 도포하여 조적 구조물(M)의 벽체면과 마감재(F) 사이에 부착 고정함으로써 허니콤 단열재 구조(1000)가 형성되도록 할 수 있다.

허니콤 단열재에 사용되는 재료는 특별히 한정되는 것은 아니나, 성형이 용이하고 압축저항이 우수한 플라스틱 소재가 바람직하게 사용될 수 있다.

이러한 허니콤 구조의 단열재는 육각기둥의 연속적인 형태로 사각기둥에 비해 넓은 내부 공간을 확보할 수 있으면서도, 휨과 압축력 저항에 유리하나, 여전히 공기층 단열에 따른 내부 공간으로 인해 외부 충격으로 허니콤 구조에 시공되는 합판 등의 마감재 손상 가능성이 있다.

본 발명에서는 허니콤 단열재 구조의 단열성능 및 내충격성 극대화를 위한 구조 상세를 명확히 제시하기 위해 허니콤 크기 및 하중 크기에 따른 시뮬레이션을 하기 방법에 따라 수행하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다.

[시뮬레이션 방법]

3D 모델링이 가능한 유한요소 해석 프로그램인 아바쿠스를 이용하여 시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션 모델의 크기는 1,000 mm (L2) × 1,000 mm (L2) ×110 mm (H)이다. 시뮬레이션 모델은 허니콤 부재와 마감 부재를 나누어 모델링하였으며, 허니콤 부재와 마감부재는 각각 플라스틱과 합판으로 가정하였다. 시뮬레이션의 주요 변수는 허니콤 한 셀(120)의 크기(최장 대각선의 길이, L1)와 하중의 종류 및 크기로 하되, 허니콤 한 셀(120)의 크기는 200 mm, 250 mm 및 300 mm, 하중 100 kg/㎡의 압력, 50 kg·s, 100 kg·s 및 200 kg·s의 충격하중으로 하였다.

허니콤 한 셀(120)의 크기 200 mm, 250 mm 및 300 mm에 대하여 하중 100 kg/㎡ 압력에서의 결과를 도 3(a)에 나타내었고, 허니콤 한 셀(120)의 크기 250 mm에 대하여 50 kg·s, 100 kg·s 및 200 kg·s의 충격하중에 따른 결과를 도 3(b)에 나타내었다.

도 3(a)를 참조하면, 100 kg/㎡의 압력에서 허니콤 한 셀(120)의 크기가 300 mm인 허니콤 구조에서도 파손은 나타나지 않았다. 또한 도 3(b)를 참조하면, 50 kg·s, 100 kg·s 및 200 kg·s의 충격하중에 따른 시뮬레이션 결과, 200 kg·s의 충격하중에서도 허니콤 구조의 파손은 나타나지 않았다.

이로부터, 허니콤 한 셀(120)의 크기가 200 내지 300 mm이고, 셀(120)을 형성하는 리브(110)의 두께(T) 1 내지 3 mm 및 높이(H) 100 내지 150 mm 수준에서, 100 kg/㎡의 압력과 200 kg·s의 충격하중에도 파손 없이 저항될 수 있음을 확인하였다.

한편, 상기 부착면(130)은 접착제 도포와 함께 조적 구조물(M) 및 마감재(F) 사이에서 지지하여 외력을 일부 분산시키는 역할을 할 수 있으며, 이러한 부착 성능과 외력 분산 성능을 고려하여 부착면(130)의 폭(W)은 20 내지 80 mm일 수 있고, 바람직하게는 30 내지 70 mm일 수 있고, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 mm일 수 있다.

또한 소정의 폭(W)이 형성된 부착면(130)과 함께 부착 성능과 외력 분산 성능 향상을 위해 상기 유닛(100)의 모서리에 위치한 리브의 상하부에도 이러한 보강 수단이 채용될 수 있으며, 유닛의 각 모서리에 한 변(L3)이 20 내지 80 mm, 바람직하게는 30 내지 70 mm, 더욱 바람직하게는 40 내지 60 mm인 이등변 삼각형 형상의 부착면(140)이 형성될 수 있다.

이러한 단열성능 및 내충격성 극대화를 위한 상기 허니콤 구조의 상세를 고려할 때 전체 유닛(100)의 크기는 적정 수준으로 정해질 필요가 있으며, 따라서 본 발명에서 유닛은 한 변(L2)의 길이가 300 내지 1,000 mm일 수 있고, 바람직하게는 500 내지 800 mm일 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 허니콤 단열재 구조를 이용한 조적 구조물의 건식마감 공법의 시공 순서를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에서 허니콤 단열재 구조(1000)를 이용한 조적 구조물(M)의 건식마감 공법은 (a) 조적 구조물(M)의 벽체면에 부착되는 유닛(100)의 부착면(130)에 접착제를 도포하는 단계(도 4(a)); (b) 조적 구조물(M)의 벽체면에 상기 유닛(100)을 부착 고정하는 단계(도 4(b)); (c) 마감재(F)와 부착되는 상기 유닛(100)의 다른 부착면(130)에 접착제를 추가 도포하는 단계(도 4(c)); 및 (d) 마감재(F)를 부착 고정하는 단계(도 4(d));를 포함한다.

이와 같이, 본 발명에서 조적 구조물(M)의 건식마감 공법은 상기 구조의 허니콤 유닛(100)의 일면을 조적 구조물(M)에 연속적으로 부착하고, 허니콤 유닛(100)의 타면에 마감재(F)를 부착하는 매우 간단한 시공을 통해 수행될 수 있다.

한편, 허니콤 유닛(100)과 조적벽체(M), 그리고 허니콤 유닛(100)과 마감재(F)는 접착제를 이용하여 부착시키나, 경화 시간을 고려하여 필요 시 칼블록이나 피스를 이용하여 추가적으로 고정시킬 수 있다. 또한 마감재(F)는 기본적으로 모든 마감재의 사용이 가능하나, 바람직하게는 두께 5 mm 이상의 합판이 사용될 수 있다. 마감재(F) 부착 후 마감재와 마감재 사이는 실링을 통해 빈 공간이 없도록 설치할 수 있다.

이상으로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였다. 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

1000 : 허니콤 단열재 구조 100 : 허니콤 유닛
110 : 리브 120 : 허니콤 셀
130 : 부착면 140 : 유닛 모서리의 부착면
W : 부착면의 폭 M : 조적 구조물
T : 리브의 두께 H : 리브의 높이
F : 마감재 L1 : 셀의 크기
L2 : 유닛의 길이 L3 : 유닛 모서리 부착면 한 변의 길이

Claims (4)

1. 상하부에 일정한 폭을 가지는 부착면이 형성된 리브로 연결되어 허니콤 형상의 셀이 형성된 사각 형태의 유닛이 조적 구조물의 벽체면에 연속 부착되어 형성되는 허니콤 단열재 구조.
2. 제1항에 있어서,
   상기 리브는 두께가 1 내지 3 mm 및 높이가 100 내지 150 mm이고, 상기 부착면의 폭은 20 내지 80 mm이고, 상기 허니콤 셀은 크기가 200 내지 300 mm이고, 상기 유닛은 한 변의 길이가 300 내지 1,000 mm인 것을 특징으로 하는 허니콤 단열재 구조.
3. 제2항에 있어서,
   상기 유닛의 모서리에 위치한 리브의 상하부에 한 변이 20 내지 80 mm인 이등변 삼각형 형상의 부착면이 형성된 것을 특징으로 하는 허니콤 단열재 구조.
4. 제1항의 허니콤 단열재 구조를 이용한 조적 구조물의 건식마감 공법으로서,
   (a) 조적 구조물의 벽체면에 부착되는 유닛의 부착면에 접착제를 도포하는 단계;
   (b) 조적 구조물의 벽체면에 상기 유닛을 부착 고정하는 단계;
   (c) 마감재와 부착되는 상기 유닛의 다른 부착면에 접착제를 추가 도포하는 단계; 및
   (d) 마감재를 부착 고정하는 단계;
   를 포함하는 조적 구조물의 건식마감 공법.

Images