초고층 주상복합건물 외벽-슬라브 접합부의 단열성능향상에 관한 연구

Abstract

Curtain wall system has been widely applied to the residential unit of high-rise complex building which is the new trend in a recent construction market. Todays, concrete structure with punched-window as well as aluminum curtain wall is usually applied to the outer wall system for residential complex Bur there are still so many problems engaged with outer wall system. Thus this study aims to estimate the economical efficiency analysis and condensation analysis about the alternatives for being added for insulation improvement of wall-slab joint in residential complex. Four alternatives are suggested for aluminum curtain wall-slab joint: coating insulation paint on upper part of fastener(case2), coating urethane foam on upper part of fastener(case3), coating insulation paint of all surface of fastener(case4), and coating urethane foam on upper part and insulation paint on the bottom of the fastener(case5). And two alternatives are suggested for concrete wall-slab join: spray insulation mortar on the lower part of slab(case2), inserting isopink on the lower part of slab(case3). As results, in economical efficiency analysis, case3 has the best performance among the alternatives for curtain wall-slab joint, and case3 has the best efficiency between the alternatives for concrete wall-slab joint. In condensation analysis, for curtain wall-slab joint, every cases-including existing case (case1)-has little risk for condensation in upper part of slab. But it is quite probable that condensation may occur in lower part of slab, especially on the curtain box. Among the alternative, case3 has the best performance in condensation analysis. For concrete wall-slab joint, every cases-including existing case (case1)-has little risk for condensation in upper and lower part of slab. And case3 is shown to be the best case of the alternatives. ;1990년대 중반 이후부터 최근까지 대도심에 40층 이상의 초고층 주상복합 건물이 많이 들어서고 있다. 이러한 주상복합 건물의 외피로는 공기단축을 위한 벽체의 건식화, 유닛화 그리고 경량화 뿐 아니라 조망성의 확보와 채광 등을 위해 커튼월을 적용하고 있다. 특히 경량의 메탈 재료를 사용한 알루미늄 커튼월이 많이 사용되고 있다. 그러나 알루미늄 커튼월의 경우 재료적 측면에서 또는 시공적 측면에서 많은 문제점을 낳고 있어 우리나라 초고층 주상복합 건물에서는 커튼월 방식 뿐 아니라 콘크리트 외벽과 창호가 조합된 방식(펀치드 윈도우 시스템)으로 외피를 마무리하기도 한다. 최근에 계획되고 있는 주상복합건물에는 알루미늄 커튼월 방식과 콘크리트 외벽에 창호가 조합된 방식(펀치드 윈도우 시스템)이 혼용된 외피시스템을 주로 적용하고 있다. 초고층 주상복합건물에서의 하자사례가 계속해서 불거지고 있는 시점에서, 에너지 손실에 관한 국제적인 관심과 에너지 효율 개선 등의 이슈와 결로 등으로 인한 품질저하 등을 고려할 때 초고층 주상복합건물 외피의 단열성능 향상을 위한 연구가 시급히 이루어져야 할 것이다. 본 연구에서는 알루미늄 커튼월 외벽-슬라브 접합부 및 펀치드 윈도우 시스템이 적용된 콘크리트 외벽-슬라브 접합부를 대상으로 하여, 단열성능 향상을 위한 대안을 설정하고 대안간 에너지 성능 및 결로 방지 성능 평가를 통해, 초고층 주상복합건물 외벽-슬라브 접합부의 효과적인 단열성능 향상방안을 제시하고자 하였다. 단열성능 향상 평가를 위해 각 부위별, 대안별, 2, 3차원의 전열해석을 통하여 월별 및 년간 난방부하를 산출하고 대안간을 비교분석하였다. 또한 난방부하에 대한 에너지비용을 산출하고 시공비용의 증감을 반영, 투자회수기간을 산출하여 대안간 경제성을 비교분석하였다. 그리고 온도편차율을 이용하여 표면 결로 성능 평가를 수행하였다. 그 결과, 알루미늄 커튼월 외벽-슬라브 접합부의 경우, 난방 에너지비용 증감율에서 case5(패스너 상·측면 우레탄 폼 피복+패스너 하·후면 단열페인트 피복안)가 가장 좋은 성능을 보였지만 투자회수기간은 case3(패스너 상·측면 우레탄 폼 피복안)이 2.66년을 보여 성능이 가장 좋았다. 콘크리트 외벽-슬라브 접합부의 경우, case3(슬라브 하부 압출법 보온판 삽입안)이 난방 에너지 평가 및 경제성 평가에서 기존안에 대비해 가장 좋은 성능을 보였다. 결로 방지 성능의 경우, 알루미늄 커튼월 외벽-슬라브 접합부의 슬라브 상부는 결로의 위험이 크지 않아 보이지만 슬라브 하부의 커튼 박스와 커튼월 유닛이 만나는 지점은 결로의 우려가 있다. 또한 콘크리트 외벽-슬라브 접합부의 경우, 기존안과 모든 대안에서, 슬라브 상부 및 하부에서 결로의 위험은 크지 않은 것으로 나타났다.