KIEAE Journal

공동주택의 단열 설계를 위한 법규는 정부의 에너지 절감정책에 따라 지속적으로 강화되고 있다. 건축물의 에너지절약설계기준은 2008년 1월 11일부터 시행되어 최근 개정 내용은 「국토교통부고시 제2017-881호, 2018.9.1.시행」을 따르고 있고, 친환경주택의 건설기준 및 성능 법규는 2009년 10월 20일부터 시행되어 지속적으로 강화 되었다. 2017년 12월 15일 이전의 사업승인을 받은 공동주택은 두 기준을 모두 만족하는 단열 설계를 진행해야 했다. 그러나 친환경주택의 건설기준 및 성능 법규가 에너지절약형 친환경주택의 건설기준[국토교통부고시 제2018-533호, 2018.9.3. 시행] 개정됨에 따라 2017년 12월 15일 이후 사업승인을 받은 공동주택은 에너지절약형 설계기준에서 Table 1.과 같이 규정하고 있는 부위별 열관류율(단위 :　W/㎡·K)에 따라 단열 설계를 진행하면 된다.

공동주택 결로 방지를 위한 설계기준은 2014년 5월 7일부터 시행되었으며 최근 개정내용은 「국토교통부고시 제2016-835호 일부 개정, 2016. 12. 7. 시행」에 따라 설계를 진행하고 성능을 평가한다. 500세대 이상의 공동주택 단지에는 의무적으로 적용해야 하며 성능 기준은 Table 2.와 같다. 성능 평가 기준으로 실내와 외기의 온도차이에 대한 실내와 적용 대상 부위의 실내표면온도차이비율(TDR : Temperature Difference Ratio)을 산출하여 평가한다.(실내온도 : 25℃, 상대습도 : 50% 기준)

또한 공동주택 결로 방지를 위한 상세도 가이드라인[국토교통부 2014.5.7. 시행][4]에 따라 결로방지재를 천장과 벽에 아래와 같이 의무적으로 설계해야 한다.

첫째, 단위세대에서 직, 간접으로 면하는 모든 천장슬래브와 경계벽에 결로방지재(열전도율 0.036W/mK 이하)를 폭 300mm, 두께 10mm 이상으로 연속 시공하여야 한다.

둘째, 첫째 항목을 만족하여도 설계도서 검토 시 결로방지 설계기준의 만족여부에 대한 판단이 어려울 경우 전열해석 시뮬레이션을 통해 만족여부를 평가하여야 한다.

일반적으로 건설사에서는 결로방지재의 폭을 기준층은 450mm, 최상층은 750mm를 적용하여 성능을 만족시키고 있다.

단위세대 내 외벽에 대한 단열, 결로방지 성능 평가를 실시하였다. Table 5.는 침실2 우각부와 AD/PD 면의 조적으로 인해 벽체 단열재가 끊는 것으로 단열 설계 변경이 필요하다. 이에 대한 대안으로 AD/PD 내부 단열재와 침실2의 단열재를 연속 설계하면 단열 성능 확보 및 결로 발생을 저감시킬 수 있다.

Existing case	Improvement plan

Table 6.은 외벽 돌출 설계(주방, 식당부위)에 따라 벽체 단열재가 끊겨 벽체 결로방지재를 양 쪽 벽에 설계하였다. 그러나 주방, 식당부위의 외벽 단열재와 벽체 결로방지재가 이격되어 (약 10~20mm) 열교현상에 따른 결로성능 분석이 필요할 것으로 판단하였다. 시뮬레이션 분석 결과 열교는 발생되지만 표면온도가 17.1℃로 법적기준인 13.9℃(이슬점 온도)를 만족하는 것으로 분석되었지만 이러한 열교 부위는 결로하자 가능성을 높이기 때문에 설계를 지양해야 한다.

Drawing	Simulation result

인접세대 경계벽에 대한 단열 및 결로성능 평가를 실시하였다. Table 7.은 세대 경계벽이 난방공간과 난방공간 사이에 위치하고 있어 단열재가 불필요하다. 단열재가 과설계된 부분으로 벽체 단열재 및 석고보드를 삭제하고 벽체 우각부위에 벽체 결로방지재를 설계하여 개선하게 되면 자재 및 시공비가 절감되어 시공성도 향상될 수 있다.

Existing case	Improvement plan

Table 8.은 욕실 내부에 벽체 단열재가 과설계된 경우로 현관과 욕실 사이에는 난방공간이므로 단열재를 설계하지 않아도 된다. 욕실 벽체에 설계된 단열재를 삭제하고 현관에서부터 이어지는 천장결로방지재 설계 라인에 맞춰 벽체 결로방지재를 보완해 주면 개선이 가능하다. 욕실은 공간 특성상 타일로 마감을 한다. 타일은 단열재면보다 골조면에 시공할 때 부착강도가 높아져 타일 탈락에 따른 하자예방에도 도움을 줄 수 있다.

Existing case	Improvement plan

Table 9.는 외벽 벽체 단열재의 불연속 설계 사례로 단열이 끊긴 부분에서 열교가 발생하여 결로하자가 예상된다. 주로 공동주택 최상층 펜트하우스 설계 시 주로 나타나는 오류로 창호와 벽체 단열재가 끊기지 않게 연속 설계하면 단열 및 결로성능을 만족시킬 수 있다.

Existing case	Improvement plan

난방 공간-비난방 공간과 난방-난방 공간의 경계벽(Fig. 1. 3-1 참조) 양쪽면에는 벽체 결로방지재가 설계되어야하고, 비난방-비난방 공간(Fig. 1. 2-2 참조)의 경계벽에는 벽체 결로방지재를 설계하지 않아도 된다.

Table 10.의 경우 욕실이 외벽에 접해있고 한 쪽이 난방공간인 경우로 양 쪽 벽면에 벽체 결로방지재를 해야 한다. 양 벽면 모두 벽체 결로방지재가 누락됨에 따라 욕실과 AD/PD면에 설계를 보완하면 성능을 만족시킬 수 있다.

Existing case	Improvement plan

Table 11.은 난방 – 난방 구간에서 자주 발생되는 설계 오류로 벽체 결로방지재가 외벽 단열재와 연속으로 설계되지 않은 경우이다. 개선방안으로 침실 부위의 벽체 결로방지재를 외벽 단열재와 연속되게 연장시키면 법규를 만족 시켜 결로 하자 가능성을 저감시킬 수 있다.

Existing case	Improvement plan

비난방 - 비난방 구간의 경계벽 양 쪽에 벽체 단열재 또는 결로방지재를 설계하는 사례가 많이 발생된다. Table 12.는 벽체 결로방지재와 외벽 단열재까지 중복으로 과설계되어 벽체 결로방지재와 단열재를 모두 삭제하여 설계를 개선할 수 있고 이에 따라 자재비, 노무비 절감이 가능하여 시공성을 향상시킬 수 있다.

Existing case	Improvement plan

천장 결로방지재는 외벽 벽체 단열재를 따라 직접, 간접외기에 접한면에 설계해야 한다. Table 13.은 간접외기인 코어부위에 면한 부위에 천장 결로방지재가 누락 설계된 경우로 천장 결로방지재를 보완하면 개선할 수 있다. 이런 경우는 주로 단위 세대 조합에 따라 나타나는 설계 오류의 대표적인 사례로 단위세대 위치가 측벽부위 또는 세대 사이에 끼어있는 지에 따라 천장 결로방지재와 벽체 단열재 설계 여부를 면밀히 검토해야 한다.

Existing case	Improvement plan

이와 반대로 Table 14.는 천장 결로방지재가 과설계 되어 천장 결로방지재의 위치를 AD/PD 내부로 조정하고 불필요한 실내 구간의 천장 결로방지재를 삭제하면 법규와 성능을 만족시킬 수 있다.

Existing case	Improvement plan

단열 설계 시 Table 15.와 같이 최하층 바닥의 보 하부 단열재를 누락하는 경우가 빈번히 나타난다. 본 사례는 보의 두께가 1,500mm로 슬래브 하단보다 상대적으로 두꺼워서 단열재 설계를 누락한 경우로 실제 콘크리트 1,500mm의 열관류율은 0.85W/㎡·K(실외측 표면열전달저항 : 0.15㎡·K/W, 실내측 표면 열전달저항 0.086㎡·K/W 적용)로 중부 1 기준 0.21W/㎡·K에 만족하지 않는다. 콘크리트 1,500mm를 적용하여 계산하여 단열재 두께를 슬래브 하단과 다르게 설계할 수는 있지만 현장 시공성을 높이기 위해서 슬래브 하단에 설치하는 단열재와 동일하게 설계하여 시공성 및 단열성능을 개선할 수 있다.

Existing case	Improvement plan

공동주택에서 일반적으로 욕실을 설계할 때 욕실의 물 넘침과 슬리퍼 간섭 때문에 슬래브를 30mm정도 낮춰서 설계한다. 슬래브를 낮춰서 설계하다보니 평면도상으로 확인이 어려운 단열취약 부위가 발생하게 된다. Table 16.의 경우 욕실 슬래브를 세대 층고보다 낮춰 설계하면서 AD/PD부위도 함께 슬래브를 낮춰서 설계 및 시공된 사례이다. Table 16.의 기존 사례 사진 처럼 욕실 슬래브 하부 측면에 대한 상세도가 마련되어 있지 않아 실제 현장마다 시공을 상이하게 하고 있다. 본 사례는 외기(실외기실 포함)에 접한 욕실 설계 시 욕실 하부 측면 에 적정 단열재 설계를 위한 개선방안으로 현장에서 시공 기준 선정 시 참고가 가능하다. 적정 단열재 선정을 위해 시뮬레이션을 이용해 분석한 결과는 다음과 같다.

Existing case	Improvement plan

측면 단열재를 설계하지 않을 경우 드레스 룸의 우각부 표면 온도는 7.5℃, 천장 결로방지재(압출법보온판 3호 10T, 열전도율 0.031W/m·K)적용 시 13.1℃로 결로성능 기준인 이슬점 온도13.9℃보다 낮아 결로성능을 만족하지 못하였다. 개선 방안으로 압출법보안판 3호 30T 단열 설계를 강화하면 우각부 표면 온도가 14.7 ℃로 개선되어 결로성능을 만족하는 것으로 분석되었다.