건물 반사형 단열재의 단열저항 특성에 관한 연구 : 수직 벽체 중공층에 설치된 반사형 단열재를 중심으로

최정민 대한건축학회지회연합회 2013 대한건축학회연합논문집 Vol.15 No.4

국내의 경우 건축물 단열재 설치시 단열재의 종류나 두께는 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙, 건축물의 에너지절약설계기준 등 관련 규정을 적용하도록 하고 있다. 그런데, 이러한 단열재 설치 관련 규정들은 대부분 유기질과 무기질 종류의 충진형 단열재에 초점을 맞추어져 제정된 것이어서, 최근 민간 및 공공 건축물부분의 외벽 건식공법에 맞추어 자주 사용되는 반사형 단열재 설치시에는 관련 규정의 부재로 큰 혼선을 빚고 있다. 예로서, 국토해양부 고시인 ‘건축물의 에너지절약설계기준’상에서 건축물에 사용되는 단열재의 등급 분류 및 열전도율 범위를 정하고 있으나, 반사형 단열재는 전도율이 높은 알루미늄계열의 재료와 구조체내 중공층이 복합된 형태로 구성되어 단열재 등급분류상의 적용 대상이 되지 못하고 있다. 이로 인해 각 건설 현장에서는 반사형 단열재가 설치될 해당 건축물 부위의 열관류율 시험을 개별적으로 수행한 후, 해당 부위의 열관류율값이 부위별 열관류율 기준 충족시 반사형 단열재를 설치하는 방식으로 이루어지고 있어서, 반사형 단열재가 설치된 중공층의 단열저항 특성에 대한 연구는 반드시 필요하다 하겠다. 이에 본 연구에서는 반사형 단열재 관련 법규 현황 및 외국의 반사형 단열재 관련 규정 등을 살펴보고 이와함께 반사형 단열재 설치시 주요 관심사라 할 수 있는 중공층 반사형 단열재의 열저항값 산정방법과 중공층의 단열 특성에 대해 고찰하고, 이를 통해 국내의 반사형 단열재 설치 기준 수립시 고려해야 할 기초자료 구축을 목적으로 진행하고자 한다.

폐냉장고 진공단열재 순환이용성 확보를 위한 통합 재활용 시스템개발 연구현황

박지환 ( Jihwan Park ),윤성필 ( Sungpil Yoon ),장충효 ( Choonghyo Jang ),최종현 ( Jonghyun Choi ),유준수 ( Junsoo Yoo ),이충우 ( Choongwoo Lee ) 한국폐기물자원순환학회(구 한국폐기물학회) 2020 한국폐기물자원순환학회 추계학술발표논문집 Vol.2020 No.-

진공단열재(VIPs, Vacuum Insulation Panels)는 다공성의 심재를 투습 및 투기성이 낮은 고기밀성 외피재를 이용하여 밀봉한 후 패널의 내부를 10~100 mbar 수준의 진공상태로 유지시켜 일반단열재 대비 10배 이상 낮은 열전도율을 유지할 수 있는 복합 단열재이다. 2010년초부터 대용량 냉장고 생산에 진공단열재가 사용되었으며, 최근 재활용단계에서도 진공단열재가 내장된 제품들이 발생하여 이에 대한 순환이용성 확보가 시급하다. 냉장고용 진공단열재는 주로 글라스울 심재가 사용되며, 습식심재는 섬유경이 3~5μm 수준으로 인체 유해성 이슈로 인해 건식 심재로 전환되는 추세이다. 흡착제 및 게터(Getter)는 냉장고 제조사 별로 차이가 있으나 주로 수분만 흡착하는 CaO와 수분 외 기체 분자를 흡착하는 게터 (getter)가 사용된다. 일부 제조사에서 진공단열재 적용 초기 사용했던 metal getter가 냉장고 재활용과정에서 물과 접촉하거나 충격 때문에 화재를 일으킨 사례도 존재했다. 또한, 유리섬유가 공장 내 분진으로 부유할 경우 호흡기 및 폐 질환 유발 우려가 존재하는 것도 사실이다. 결과적으로, 진공단열재가 내장된 냉장고는 최종 재활용단계에서도 난제에 봉착해있다. 본 연구는 진공단열재가 내장된 냉장고를 친환경적이면서 안전하게 처리할 수 있는 재활용 시스템을 실증적으로 개발·운영함을 목표로 한다. 진공단열재를 원형 유지 후 회수하여 건축용 단열재로의 재사용을 목적으로 하며, 이를 위해 냉장고 외판 절단, 외판 해체, 외판으로부터의 진공단열재 분리공정을 재활용 플랜트에 설치·운영하여 진공단열재 순환이용성을 확보하고자 한다.

단열배수판 시공방법에 따른 지하주차장 바닥슬래브 표면온도 상승효과 해석

정창헌,류성룡 대한건축학회지회연합회 2015 대한건축학회연합논문집 Vol.17 No.2

지하주차장의 안정적인 결로저감을 위해서는 단열성능의 향상이 보다 효과적인 대안으로 검토될 수 있다. 구조체의 단열성능을 높여 지하주차장의 결로를 저감하는 방법인 단열배수판의 결로방지 성능에 대해서는 건설시장에서 실제 적용되고 있는 상황에 비해, 실측이나 해석을 통하여 검증되지 못한 부분이 많다. 본 연구에서는 해석적인 방법을 통해 단열배수판의 성능을 분석하고 효과적인 시공방법을 분석하고자 하였다. 분석대상은 지하구조체 중 사용자에게 가장 불편함을 유발할 수 있는 바닥구조체로 설정하였으며 여기에 단열배수판을 다양한 방법으로 적용하였을 때 슬래브표면온도 상승효과를 전열해석프로그램을 이용해 예측하였다. The purpose of this study is to investigate the surface temperature increase of the slab in underground parking lot by the construction methods of drainage plate with insulating layer(hereafter DPIL). This investigation used the heat transfer simulation tool Heat 2 for the evaluation. The construction methods considering 4 factors such as plain concrete thickness, implementation area of DPIL, thickness of insulating layer of DPIL and implementation of external insulation with DPIL are used for the establishment of simulation cases. The results of evaluation indicate that plain concrete is not effective solution for the surface temperature increase of the floor surface temperature. On the other hand, the implementation of DPIL shows the significant increase of the surface temperature. Removing the thermal bridge with the implementation of DPIL at the wall as internal insulation or the implementation of external insulation with XPS are can be the effective solutions.

반사형 단열재가 설치된 단일 중공층 열저항 계산값의 정밀도 향상에 관한 연구

최정민 대한건축학회지회연합회 2015 대한건축학회연합논문집 Vol.17 No.2

건물의 에너지 절약을 위해 단열재가 사용된다. 단열재는 일반적으로 충진형 단열재(mass insulation)와 반사형 단열재(reflective insulation)로 대별할 수 있다. 반사형 단열재는 낮은 방사율(emissivity) 표면을 가지는 성질을 이용하여 복사열에 대한 저항 효과를 제공하기 때문에 건물 지붕이나 벽체 등에 사용하여 복사열 차단을 주목적으로 하여 설치하는 단열재이다. 그러나, 충진형 단열재와는 달리 반사형 단열재는 재료 자체만의 열저항값을 갖기 보다는 반사형 단열재의 특성과 함께 중공층의 다양한 조건이 고려된 열저항값(R-Value)을 가지기 때문에 반사형 단열재 자체의 방사율과 함께 열류 흐름이나 반사형 단열재 시스템의 중공층내 온도차, 평균온도 등 주요 인자들에 따라 열저항값이 수시로 변하는 특성을 지닌다. 따라서, 반사형 단열재의 열저항값 산정을 위해 많은 연구가 진행되고 다양한 실험과 함께 산정 식이 제안되었다. 이가운데, 대표적인 연구로는 1983년에 Yarbrough의 Oak Ridge National Laboratory에서의 연구로 기존의 Robinson and Powell의 309개의 실험데이터와 중공층 이격거리, 중공층 온도차, 중공층 평균온도 변수 등에 Method of Least Squares 법을 적용하여 해석적으로 중공층 열저항을 산출하는 방법(이하 Method 1)을 발표하였다. 또한 1991년에는 Desjarlais와 Yarbrough는 반사형 단열재와 관련한 열저항 실험을 추가로 실시하고, Nusselt number를 이용한 무차원 관계식을 이용하여 열저항값을 산정하는 방법(이하 Method 2)을 제시한 바 있다. 국내의 관련 연구에서는 최정민 등은 Method 2를 적용한 반사형 표면을 가지는 단일 중공층의 열저항값을 산정하는 프로그램 함수를 개발하고, 이를 2013 ASHARE의 Table을 이용하여 x축에는 ASHRAE table값을, y축에는 개발된 프로그램 함수에서 도출된 값들을 1차 직선의 회귀 방정식으로 검증을 실시한 결과, 회귀식 , 결정계수인 값 0.9648로 예측할 수 있는 산정 방법을 제안한 바 있으나, 열저항값을 구간별로 살펴보면 열저항값 1.0㎡K/W 이상인 범위에서는 거의 직선의 형태를 보이는데 비해, 열저항값 1.0㎡K/W 이하의 범위에서는 ASHRAE Table값과 개발된 프로그램 함수의 결과값 사이에서 차이가 발생하여 이에 대한 추가적인 보완이 필요하다고 지적한 바 있다. 이에 본 연구에선 반사형 단열재가 설치된 건물 단일 중공층의 단열저항값을 보다 정확도 높게 계산할 수 있도록 하기 위해 두가지 산정 방법(Method 1과 2)을 적용한 결과값들과 2013 ASHRAE Table값과 비교하여 각 이론 방법에 대한 타당성 검증을 실시하고, 이를 통해 건물 단일 중공층의 단열저항값을 보다 정밀도 높게 산정할 수 방법(이하, Method 3)을 제안하는데 목적을 두고 진행되었다. The reflective insulations provide a thermal barrier by reflecting radiant energy by having low emittance surfaces. Unlike mass insulation, the reflective insulations have a system R-value rather than a material R-value. Therefore, this study will review the two methods(namely, Method 1 and Method 2) for theoretically calculated thermal R resistance values of an enclosed air space with reflective insulation. Validations are made with 2013 ASHRAE table R-values. Next, the strengths and weaknesses of the two methods are reviewed and the 1’st order regression equation with (residue) are compared with change of variables such as position of air space with heat flow direction, air space thickness and effective emittance, etc.. Finally, at the end of this study another R-value calculating method(namely, Method 3) is proposed with high accuracy enhancement.

반사형단열재의 설치방법에 따른 단열효능에 관한 실험적 연구

김진관 대한건축학회지회연합회 2012 대한건축학회연합논문집 Vol.14 No.1

최근 들어 반사형단열재의 사용량이 급격히 증가하고 있다. 따라서 본 연구는 알루미늄을 반사재로 사용한 반사형 단열재의 설치 방법에 따라서 단열효과를 비교 분석하고자 하였다. 이 실험에서 나타난 결과를 정량적 데이터로 도출하여 서로 비교하여 건물에서 올바른 반사단열재 시공으로 에너지 낭비를 줄이고 불필요한 반사단열재 설치로 인한 인력과 자원 낭비를 줄이는데 필요한 기초적인 자료를 제공하고자 하였다. 실험 결과 외부기온니 높을 때는 반사단열재에서 단열면이 외부로 향하게 설치한 경우가 단열 효과가 가장 좋은 것으로 나타났고 반사면이 페인트로 오염된 실험체는 단열 효능이 급격히 저하되는 것을 증명할 수 있었다. 또한 실험체 내부의 온도가 높을 때는 반사단열재보다 스티로폼을 사용한 실험체의 단열효과가 좋은 것으로 나타났다. 따라서 반사형단열재는 외부기온이 높은 여름철에는 단열 효과가 좋으나 실내온도가 높은 겨울철에는 반사형단열재가 스티로폼 단열재보다 단열 효과가 떨어지는 것으로 나타났다. 반사단열재 사용 시 이러한 점을 고려하여 시공하여야 할 것으로 판단된다.

기존 열반사 단열재의 문제점 및 다층반사형단열재에 관한 연구

이무진,이강국 대한건축학회지회연합회 2010 대한건축학회연합논문집 Vol.12 No.4

본 연구는 현재 신축건물의 단열재로 비교적 많이 사용되고 있는 열반사단열재의 단열성능을 분석하여 사용실태 및 문제점을 파악하는 한편, 개발·개선된 신개념의 다층반사형단열재에 대한 유형별 단열성능 및 특성을 비교 평가하며, 이를 통하여 불연성이며 고성능의 단열성을 가진 친환경 다층반사형단열재를 개발함으로서 그린 홈, 그린 빌딩, 패시브하우스 등의 친환경 저에너지 녹색건축 활성화 대책에 부응하고자 한다.

다층 반사형 단열재의 단열성능 및 특성에 관한 연구

이무진 대한건축학회지회연합회 2011 대한건축학회연합논문집 Vol.13 No.4

건축에서의 단열은 외기온 변화에 따른 실온의 변동 폭을 줄여 재실자의 열쾌적을 향상시킴과 동시에 외피를 통한 열획득/손실을 감소시켜 냉 난방에너지 비용 감소와 초기 설비비용 감소 등의 역할을 한다. 그러나 현재 사용되고 있는 단열재는 그 종류에 따라서 저 단열성, 피부질환 폐질환 등 인체의 유해성, 비 난연성으로 인한 화재시 유독가스에 의한 인명 및 재산의 피해, 함습에 의한 단열성능 저하 등의 각종 문제점을 내포하고 있다. 따라서 본 연구는 각종 단열재의 문제점을 해결할 수 있는 새로운 개념의 다층 반사형 단열재에 대한 유형별 단열성능 및 특성을 비교 평가하여, 불연성이며 고성능의 단열성을 가진 친환경 다층반사형단열재 개발을 위한 기초자료를 확립함으로서 그린 홈, 그린 빌딩, 패시브하우스 등의 친환경 저 탄소 녹색건축 활성화 대책에 부응하고자 한다. The Building Skin’s heat loss and acquisition account for the largest portion of the building’s energy consumption, averaging 40% or more of the cooling and heating loads. To save energy, the optimal insulation design and construction of the Building Skin is most essential. The insulations used in Korea, however, have poor insulation performance due to vapor permeation. These insulations also lack the nonflammable characteristics which protect humans from skin and lung diseases as well as fire and toxic gas damages. In this study, the performance and characteristics of heat reflection insulation mostly used in Korea were compared with those of the multiple reflection insulation. In that regard, this study further aims to apply eco-friendly, multiple reflection insulation to help promote the construction of eco-friendly buildings with low energy consumption.

도수로터널 주변 지역의 지하수 유동성 단열 규명

이병대,이인호,추창오,함세영,성익환,황세호 한국지하수토양환경학회 2002 지하수토양환경 Vol.7 No.4

도수로터널 주변 지역의 대수층에 대한 유동성 단열을 규명하기 위하여 야외시험이 실시되었다. 단열들에 대한 정보를 얻기 위하여 지표 지질조사 지질구조조사 및 초음파주사검층을 실시하였다. 지표에서의 단열발달은 퇴적암의 층리면과 층리절리 및 화강암류의 판상절리와 같은 저각의 경사를 가지는 부분과 75$^{\circ}$ 이상의 고각의 경사를 가지는 부분의 두 개의 뚜렷한 단열군으로 형성되어 있다. 층리절리와 판상절리의 평균 주향과 경사는 각각 N70-80$^{\circ}$W.25$^{\circ}$SW, N35$^{\circ}$W.12$^{\circ}$NE이다. 고각의 절리들은 퇴적암 지역에서는 N80$^{\circ}$W.70-85$^{\circ}$SW와 N$10^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE 두 방향의 단열조가 우세하며, 화산암 및 화강암 지역은 N40-50$^{\circ}$.E 85$^{\circ}$SE/85$^{\circ}$NE, N70$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE, 그리고 N70-75$^{\circ}$W.80$^{\circ}$SW 방향의 단열조가 우세하게 발달한다. 초음파주사검층에 의하여 얻어진 시추공내의 단열들은 N60-80$^{\circ}$W.20-45$^{\circ}$SW, N10-35$^{\circ}$E.64-83$^{\circ}$SE, N40-65$^{\circ}$E.60-85$^{\circ}$SE, N70$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE, N60-80$^{\circ}$W.45-85SE/SW의 단열군들이 우세하다. 공내 수리전도도의 수직적인 분포를 파악하기 위하여 정압주입시험을 실시하였다. 계산된 수리전도도는 3.363E-10 m/sec 에서 2.731E-6 m/sec의 범위로서 최대값과 최소값은 4차수(four order)의 차이를 보였다. 단열대의 분포 특성을 파악하기 위하여 지구물리검층을 실시하였고, 각 시험에 의해 획득된 결과들과의 비교를 통하여 유동성이 높은 단열들이 규명되었다. 온도검층은 유동성 단열과 일반적인 단열들을 구별하는 좋은 지시자로 나타났다. 그 결과, N70-80$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE/SW, N75-80$^{\circ}$W.25-30$^{\circ}$SW, N50-64$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE, N35-45$^{\circ}$E.65-75$^{\circ}$SE, 그리고 N65-72$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE/60$^{\circ}$NW의 단열들이 연구지역의 지하수 흐름을 지배하는 뚜렷한 유동성 단열로 규명되었다. A field technique for assessing the transmissive fractures in an aquifer was applied to a fractured rock formation in Youngchun area Korea. Geological mapping and detailed acoustic borehole teleview(BHTV) logging were performed to obtain information about the fractures. The study area consists predominantly of two types of fractures. The fracture sets of low angle partings such as bedding and sheeting plains have strike N70-80$^{\circ}$W, 25$^{\circ}$-30$^{\circ}$SW and N3S$^{\circ}$W, 12$^{\circ}$NE, respectively. In areas of high fractures, on the other hand, the major fracture sets show strike N80$^{\circ}$W and dip 70$^{\circ}$-85$^{\circ}$SW, N10$^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE in sedimentry rocks, N40-50$^{\circ}$E.85$^{\circ}$SE/85$^{\circ}$NE, N70$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE, and N7$^{\circ}$-75$^{\circ}$W.80$^{\circ}$SW in granites and volcanic rocks. Injection tests have been performed to identify discrete production zones and quantify the vertical distribution of hydraulic conductivity. The calculated hydraulic conductivities range from 3.363E-10 to 2.731E-6, showing that the difference between maximum and minimum value is four order of magnitude. Dominant section in hydraulic conductivity is extensively fractured. Geophysical logging was carried out to clarify characterization of the distribution of fracture zones. Transmissive fractures were evaluated through the comparison of the results obtained by each method. The temperature logs appeared to be a good indicator that can distinguish a high transmissive fractures from a common fractures in hydraulic conductivity. In numerous cases, evidence of fluid movement was amplified in the temperature gradient log. The fracture sets of N70-80$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE/SW N75-80$^{\circ}$W.25-30$^{\circ}$SW, N50-64$^{\circ}$W.60-85$^{\circ}$NE, N35-45$^{\circ}$E.65-75$^{\circ}$SE, and N65-72$^{\circ}$E.80$^{\circ}$SE/60$^{\circ}$NW were idenfied as a distinct transmissive fractures through the results of each tests.

냉장고 진공단열재 해체, 선별 및 재활용 기술개발 연구

정은호,이기배,박찬성,최현식 한국폐기물자원순환학회 2013 한국폐기물자원순환학회 학술대회 Vol.2013 No.2

국내 가전제품 시장은 매우 크게 형성되어 있고, 소비자의 문화수준 향상 및 신제품 교체주기의 단축에 따라 제품성능의 향상 또한 급격히 발전하고 있는 추세이며, 이러한 동향에 따라 폐 가전제품의 발생량 또한 증가하고 있다. 발생된 폐 가전제품은 생산자의 효율적인 회수사업을 통하여 권역별 리사이클링센터로 반입되어 품목별로 친환경적인 공정을 통하여 적정하게 재활용 되고 있다. 한편, 최근 생산되는 냉장고에는 내부 단열재로 사용되는 폴리우레탄의 양을 줄이고, 상대적으로 두께가 얇은 진공단열재(Vacuum Insulation Panel)를 대체 사용하는 추세에 있다. 진공단열재는 외피재, 심재, 내피재로 구성되어 있고, 위생적이며 기존 단열재 대비 8배 이상 높은 단열성으로 에너지 절감 및 공간 활용성 등이 우수하다. 진공단열재의 냉장고 적용 시 소비전력이 20%이상 절감되며 용적율이 30% 이상 증가함으로써 각 제조사의 주력 제품인 800리터 이상 급의 대용량 냉장고에는 이미 대부분 진공단열재를 채택하고 있는 것으로 조사되었다. 그러나 생산 및 소비과정에서의 진공단열재는 매우 유용한 단열재이긴 하나, 현 리사이클링센터 재활용공정에서는 진공단열재 심재(Getter)에 의한 화재위험, 불연성으로 인한 처리곤란 등이 예상되고, 또한 현재 단열재 제조공정에서 진공단열재가 내피, 외피 사이에서 우레탄과 함께 발포, 접착되어 있어 현재 공정에서 별도 분리작업은 어려움이 있으며 별도 해체 공정이 필요한 상태이다. 따라서, 본 연구에서는 향 후 진공단열재 적용 냉장고 모델의 배출로 인한 문제점을 개선하기 위하여 현 리사이클링 공정에서 발생할 수 있는 문제점 분석 및 냉장고 진공단열재 해체, 선별 자동화 공정 도출, 더 나아가 해체, 선별된 진공단열재의 재활용 방안에 대하여 기술 조사를 실시하였다.

경주시 봉길리 지역의 단열발달사 및 단열밀도 해석

진광민 ( Kwang Min Jin ),김영석 ( Young Seog Kim ) 대한지질공학회 2007 지질공학 Vol.17 No.3

연구지역인 경상북도 경주시 봉길리 지역은 백악기 퇴적암을 기반암으로 제3기의 화성암과 암맥들이 관입하여 분포한다. 이 지역에 대한 단열의 발달 특성을 이해하기 위하여 비교적 균질하고 신선한 제3기 화강암에 대한 격자분석을 통하여 단열발달사와 단열밀도 분포에 대한 연구를 실시하였다. 단열군들은 북서-남동방향의 연성 전단띠 (set a) → 북북서-남남동 방향의 인장단열 (set d) → 서북서-동남동 방향의 인장 또는 정단층성 단열 (set b) → 북동-남서 방향의 우수향 주향이동성 단열 (set c) → 서북서-동남동 방향의 정단층이 재활성된 역단층성 단열 (set e)의 순서로 발달되었음이 인지되었으며, 북서-남동방향의 연성 전단띠 (set a)는 이후에 좌수향으로 취성의 재활성 운동을 겪었음을 보여 준다. 서로 다른 암상에 대한 단열 밀도분석 결과는 단열의 밀도가 암석의 생성시기보다는 암석의 물성에 더 강하게 영향을 받는 것으로 나타났으며, 같은 암상에서의 단열밀도는 단층손상대에서 급격하게 증가함을 보여주었다. 또한 이러한 단열밀도의 변화는 암상의 차이와 관입접촉부를 따른 단층운동뿐만 아니라 암맥의 관입시의 냉각에 의한 절리의 형성에도 일부 원인이 있을 것으로 해석된다. 그러나 그 원인에 상관없이 이러한 단열의 증가는 유체의 유동에 좋은 통로의 역할을 하게 되어 이를 따른 유체의 유동뿐만 아니라 이에 포함된 원소의 이동에도 매우 중요한 기여를 할 것으로 생각된다. The study area, Bonggil-ri, Gyeongju, SE Korea, is composed of Cretaceous sedimentary rocks, and Tertiary igneous rocks and dykes. A research on fracture developing history and density distribution was carried out on well exposed Tertiary granites. The fractures developed in this area have the following sequence; NW-SE trending ductile shear bands (set a), NNW-SSE trending extensional fractures (set d), WNW-ESE trending extensional or normal fractures (set b), NE-SW trending right-lateral fractures (set c), WNW-ESE trending reverse fault reactivated from normal faults (set e) and NW-SE trending left-lateral faults reactivated from shear bands (set a) under brittle condition. According to the result of fracture density analysis, the fracture density in this area depends on rock property rather than rock age, and also higher fracture density is observed around fault damage zones. However, this high fracture density may also be related to the cooling process associated with dyke intrusion as well as rock types and fault movement. Regardless of the reason of the high fracture density, high fracture density itself contributes to fluid flow and migration of chemical elements.