사무소 건물 커튼월 시스템의 표면결로 방지 성능 기준에 관한 연구

Abstract

건물이 고층화됨에 따라, 중량 벽체 대신 경량 커튼월 시스템을 적용하는 사례가 급증하고 있으며, 이러한 추세는 국내에서도 크게 다르지 않다. 커튼월 시스템은 고층 건물의 시공 용이성 측면에서 큰 이점이 있으나, 주로 열전도율이 매우 높은 금속 프레임으로 구성되며, 금속 프레임에 단열바를 삽입한다고 해도 적정 단열성능 확보를 담보하는 것이 아니므로, 열적 취약부위가 발생할 가능성이 상대적으로 매우 커 표면결로 방지 측면에서 특히 주의가 필요하게 된다. 그러나 현재 국내에서는 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에서 지역별 건축물부위의 열관류율을 규정하고, 건축물의 에너지절약 설계기준에서 창 및 문의 단열성능 등을 규정함으로써 커튼월 시스템의 단열설계 기준을 제시하고 있으나, 이는 주로 에너지 절약 측면에서의 설계 기준으로, 표면결로 방지와는 직접적 상관관계가 없다. 이에 본 연구에서는 열적 취약부위가 발생할 가능성이 상대적으로 큰 커튼월 시스템이 주로 적용되는 사무소 건물을 대상으로, 표면결로 방지를 위한 성능 기준을 제안하였다. 또한 다양한 커튼월 시스템 종류와 커튼월 구성에 따라 제안한 표면결로 방지 성능 기준의 만족 여부를 평가함으로써 글로벌 스탠다드를 지향하고, 시공자의 편의를 도모해주고자 하였다. 본 연구에서는 국내외 기준에서 제시하고 있는 표면결로 방지 성능 기준을 조사하였으며, 국내 기준인 KS에서 사용하고 있는 온도저하율을 표면결로 방지 성능 지표로 사용하였다. 표준조건 설정 시 신뢰할 수 있는 국내외 기준에서 제시하고 있는 실내외 환경조건을 조사하였으며 이를 반영한 사무소 건물의 표준 조건으로 실내온도 23℃, 실내습도 40%, 외기온도 –15.0℃를 설정하였다. 설정한 실내온도 23℃, 실내습도 40% 일 때의 노점온도를 산출하면 8.7℃이며, 이는 표준 조건에서 커튼월 시스템의 표면온도가 8.7℃보다 낮아지는 표면에 결로가 생기는 것을 의미한다. 따라서 표준 조건일 때의 노점온도인 8.7℃를 최저 표면온도로 설정하였으며, 이 때의 온도저하율을 구하면 0.38이 산출된다. 따라서 본 연구에서는 온도저하율 0.38을 표면결로 방지 성능 기준으로 수립하였다. 실제 사무소 건물에 적용된 3개의 커튼월 시스템을 대상으로 앞서 설정한 표준 조건에서 전열해석을 하였으며, 그 결과를 유리부위 및 프레임부위로 나누어 최저 표면온도가 발생한 부위 및 최저 표면온도를 확인하였다. 이를 토대로 앞서 설정한 표면결로 방지 성능 기준 만족 여부를 확인한 결과 커튼월 시스템 A, B의 경우 프레임에서는 결로가 발생하지 않으나, 유리 에지부위에서는 표면결로가 발생함을 확인하였다. 또한 커튼월 시스템 C의 경우 프레임부위의 표면결로 방지 성능이 낮아 유리부위 뿐만 아니라 프레임부위에서도 표면결로가 발생하는 것을 확인하였다. 각 커튼월 시스템 별로 아르곤 충진 유무, 로이코팅 적용 유무, 단열 간봉 사용 유무에 따라 각각 12개의 케이스를 설정하였으며, 전열해석을 통해 각 시스템 별, 케이스 별 최저 표면온도 및 온도저하율을 산출하였다. 또한 산출된 최저 표면온도 및 온도저하율 결과를 비교 분석하여, 표면결로 방지 성능 향상 정도를 평가하였다. 그 결과 단열 간봉을 적용하는 것이 표면결로 발생에 가장 효과적인 것으로 나타났으며, 로이 코팅을 적용하는 것도 일정 수준의 표면결로 방지 성능 향상에 기여하는 것으로 나타났다. 아르곤 가스를 충진하는 것은 커튼월 시스템 전체의 단열성능을 향상시키는 역할을 하나, 표면결로 방지에는 크게 효과가 없는 것으로 나타났다. ;Recently, curtain wall system has been applied to much more high rise buildings because of its convenience of construction. However, inside surface condensation on the curtain wall systems still has been a problem. The aim of this study is to suggest design criteria to prevent inside surface condensation on the curtain wall systems of office buildings. In this study a variety of criteria including codes, standards and specifications of Korea and other countries were analyzed for comparing the lowest temperature factor. And we select TDR(Temperature Difference Ratio) value as condensation resistance indicator. To calculate TDR value we set the standard boundary conditions with reference to criteria and measurement of 6 actual offices conditions. The setting standard boundary conditions are indoor temperature 23℃, indoor humidity 40%, outside temperature –15℃. the largest TDR of 0.7 for Seoul was suggested as design criteria. At this condition the dew point is 8.7℃, and it become the lowest surface temperature on curtain wall system of office buildings. Appling the standard boundary conditions and lowest surface temperature, the highest TDR of 0.38 for Seoul was suggested as design criteria. In case of thermally-broken aluminum framed 3 curtain wall system, it was shown that they could’t meet the design criteria. As a computer simulation (WINDOW/THERM) result of 12 cases applied various factor, double glazing with soft low-e coating, thick-walled plastic spacer could meet the design criteria. Thick-walled plastic spacer make biggest rising surface temperature and soft low-e coating is also effective partly.