공동주택 붙박이 가구의 결로 원인 분석 및 결로 방지 대책에 관한 연구

Abstract

본 논문에서는 공동주택 붙박이 가구 설치공간에서의 결로 발생원인과 결로 발생 가능성을 파악하고 결로 방지를 위한 방안을 도출하고자 하였다. 공동주택 결로 방지를 위한 설계기준 분류상 지역Ⅱ에 위치한 공동주택에서 외기에 직접 면하는 측벽에 설치된 붙박이 가구를 대상으로 결로 방지 방안의 효과를 평가하였으며, 결로 방지 상세도를 예시로 제시하였다. 최근 들어 국내 공동주택에서 건물에너지 효율화를 위해 벽체와 창호의 단열 및 기밀 성능이 강화되고 있다. 이에 따라 겨울철 거주자의 활동으로 발생한 실내 수증기의 배출이 어려워 세대 내 공간에서 결로 발생 가능성이 증가하고 있다. 한편, 가족 구성원 감소 및 주택 가격 상승으로 인해 소형 공동주택을 선호하는 주택 시장의 흐름에 따라 수납공간에 대한 수요가 늘고 있다. 특히 사계절이 뚜렷한 국내 기후의 영향으로 의류와 침구류를 적재하기 위한 붙박이 가구의 설치는 보편화되고 있다. 이러한 붙박이 가구 설치공간은 국부적 온도 저하, 환기 부족으로 인해 결로 발생에 특히 취약하다. 그러나 붙박이 가구 설치공간에 대해서는 결로가 발생할 수 있는 조건이나 국내 성능 기준이 별도로 운용되고 있지 않으며, 붙박이 가구 설치공간의 결로 방지에 관한 선행연구도 미미하다. 따라서 본 연구에서는 2차원 전열해석을 실시하여 결로 취약부위의 온도 분포를 통해 공동주택에 설치된 붙박이 가구 설치공간의 결로 발생 가능성을 파악하고, 결로 방지를 위한 방안을 설정한 후 그 개선 효과를 평가하였다. 결로 발생 가능성을 판단하기 위해 기준 노점온도를 도출하였다. 현행 기준을 상회하는 수준에서 기존 연구들과 실측 온열환경 분석 결과를 반영하여 노점온도 도출을 위한 실내조건을 온도 25℃, 상대습도 55%로 설정하였고, 이에 따른 기준 노점온도를 15.4℃로 도출하였다. 결로 취약부위의 온도가 기준 노점온도 이상이면 결로가 발생하지 않는 것으로 간주하였다. 공동주택에서 붙박이 가구가 설치된 공간을 평면 구성에 따라 4가지 유형으로 분류하였으며, 열적으로 가장 취약하여 결로 위험이 가장 높을 것으로 예상되는 외기에 직접 면하는 측벽에 설치된 붙박이 가구를 대상으로 결로 발생 가능성을 평가하였다. 국내 공동주택의 붙박이 가구 설치공간에서 발생하는 결로 관련 사례를 분석한 결과, 주로 뒷판(가구재)이나 후면부 구조체(천장, 벽체, 바닥) 표면에서 결로가 발생하는 것으로 나타났고 이에 따라 결로 취약부위 8지점을 평가지점으로 선정하였다. 2차원 전열해석을 통해 계산된 평가지점들의 온도를 기준 노점온도(15.4℃)와 비교하였으며 붙박이 가구 뒷판 내부 표면(중앙부), 붙박이 가구-벽 사이 중공층, 벽체 중앙부 표면에서 결로 발생 가능성이 있는 것으로 나타났다. 이에 결로 취약부위의 온도를 높이기 위해 구조체 단열 강화, 바닥난방 추가, 붙박이 가구 개선 대책에 대해 세부 결로 방지 방안을 설정하였고 개선 효과를 평가하였다. 구조체 단열 강화를 위해 설치 단열재 두께를 증가시킬수록, 열교차단재의 설치 폭을 확대할수록 결로 취약부위의 온도가 상승하였다. 이는 단열 성능 강화와 열교로 인한 열손실이 줄어듦에 따라 온도 저하의 영향이 감소했기 때문으로 판단된다. 특히 단열재의 두께를 185mm까지 증가시킨 경우에는 지역Ⅱ의 외기조건에서 결로가 발생하지 않을 것으로 예상된다. 반면 열교차단재의 설치 폭 확대 방안은 붙박이 가구가 설치된 폭만큼 천장 부위에 시공하여도 붙박이 가구 내부 표면(중앙부)과 벽체 중앙부 표면의 온도가 기준 노점온도(15.4℃) 미만으로 나타나 열교차단재의 설치 폭 확대 방안만으로는 붙박이 가구 설치공간의 결로를 방지할 수 없을 것으로 판단된다. 바닥난방 추가 대책에서는 벽체와 붙박이 가구 하단 바닥난방 온수배관 사이의 이격거리가 감소할수록 결로 취약부위의 온도가 매우 상승하였다. 이격거리가 500mm인 경우에도 모든 결로 취약부위에서의 온도가 기준 노점온도(15.4℃) 이상으로 나타났다. 즉, 붙박이 가구 하단에 바닥난방 온수배관이 하나만 시공되어도 결로 방지에 매우 효과적일 것으로 예상된다. 붙박이 가구 개선 대책에서는 붙박이 가구의 후면부, 상부 및 하부의 중공층을 증가시키거나 뒷판(가구재) 제거, 환기가 가능한 몰딩 설치에 대해 결로 방지 효과를 평가하였다. 붙박이 가구의 후면부 중공층은 100mm 이격하면 모든 결로 취약부위의 온도가 기준 노점온도(15.4℃) 이상으로 상승하였다. 상부 및 하부 중공층 높이도 증가시킬수록 온도는 소폭 상승했지만 그 변화가 미미한 것으로 판단된다. 또한 뒷판(가구재)을 제거하면 벽체 중앙부 표면을 제외한 모든 결로 취약부위의 온도가 기준 노점온도(15.4℃) 이상으로 상승하지만 벽체 표면에서 발생한 결로수가 붙박이 가구 내부에 적재된 의류나 침구류에 직접적으로 영향을 미칠 수 있음을 유의해야 한다. 환기가 가능한 몰딩의 효과를 판단하기 위해서는 동계 실측을 진행하였으며 결로 취약부위인 붙박이 가구 후면부 중공층의 온습도가 실의 온습도와 유사해지는 것으로 나타났다. 따라서 욕실과 같이 습기가 발생하는 곳에 인접한 경우에는 결로 발생에 부정적 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났다. 이상의 연구 결과를 토대로 붙박이 가구 설치공간의 결로 방지를 위한 종합 설계안을 적용한 결로 방지 상세도 예시를 제시하였으며, 이는 공동주택에서 외기에 직접 면하는 측벽에 붙박이 가구를 시공할 때 참고함으로써 붙박이 가구 설치공간의 결로 저감을 유도할 수 있을 것으로 기대한다. 주요어 : 공동주택, 붙박이 가구, 결로 방지;The purpose of this study is to investigate the causes and possibility of condensation and to find condensation prevention for built-in wardrobe space installed in apartment buildings. The effect of condensation prevention for various alternatives were evaluated and the target built-in wardrobe was installed on the sidewall facing directly to the outiside air in the apartment building located in the regionⅡ in design standard for preventing condensation in apartment buildings. Recently, insulation and airtightness performance have been strengthened in Korean apartment buildings for the purposes of saving energy. Furthermore, due to the generation of interior vapors from occupant’s activities, possibilities for condensation in the building’s interior have been on the rise. On the other hand, demand for accommodation spaces is increasing in accordance with the trend of housing market which prefers small apartment due to the decrease in family members and the rise in housing prices. The installation of built-in wardrobe for accommodating clothes is becoming common for influence of climate which has four distinct seasons. In particular, built-in wardrobe installation space is vulnerable to condensation because of the decrease of temperature and lack of ventilation. However, there is no performance criterion for condition that condensation may occur and previous studies on prevention of condensation in built-in wardrobe installation space. Therefore, in this study, the possibility of condensation on the vulnerable areas around in built-in wardrobe installation space was investigated through two-dimensional heat transfer analysis, and condensation prevention were set up to evaluate the improvement effect. The reference dew point temperature was derived to determine the possibility of condensation. The temperature and relative humidity was set at 25℃, 55%, and the reference dew point temperature was derived as 15.4℃ to reflect the results of the previous studies and the actual thermal environment analysis. When the temperature of vulnerable areas is higher than the reference dew point temperature, it is considered that condensation does not occur. The built-in wardrobe installation space in apartment buildings was categorized into four types according to plan composition. Among them, thermal analysis was evaluated for the type of built-in wardrobe installed on sidewall facing directly with outside air which is considered to have the highest possibility of condensation problems. As a result of analyzing the condensation related to built-in wardrobe, it was found that condensation mainly occurred on the surface of back panel(furniture) or structure(ceiling, wall, and floor) and 8 points were selected as condensation vulnerable areas. Comparing the temperature of the evaluation points with the reference dew point temperature(15.4℃), it was found that condensation could occur on the surface of the wall, air between the built-in wardrobe and the wall, and the inner surface of back panel. In order to increase the temperature of vulnerable areas, improving insulation performance of structure, adding floor heating, and improving the furniture was selected as condensation prevention method. For improving insulation performance of structure, as the thickness of the insulation and installation width of thermal bridge insulation increased, the temperature of vulnerable areas were increased because the temperature drop was decrease as reducing heat loss. Especially, when the thickness of the insulation is increased to 185mm, it is expected that condensation will not occur in the ambient condition of regionⅡ. On the other hand, the expansion of thermal bridge insulation installed could not prevent condensation because the temperature of the surface of wall and the inner surface of back panel was lower than the reference dew point temperature(15.4℃). For adding floor heating, as the distance between the wall and the hot water pipe of heating floor system at the bottom of built-in wardrobe decreased, the temperature of vulnerable areas increased. Even if only one hot water pipe is installed at the bottom of built-in wardrobe(500mm separation from wall), it is expected to be very effective in condensation prevention. For improving furniture, condensation prevention effects for increasing the width of air layers around built-in wardrobe, removing back panel, and installing molding which has ventilation hole were evaluated. If air layer of back side increased, all the temperature of vulnerable areas rose above the reference dew point temperature(15.4℃). However, the heights of upper or lower air layer were not much effective for increasing temperature. In addition, when the back panel is removed, all the temperature of vulnerable areas rose above the reference dew point temperature(15.4℃) but condensation liquid water may affect to clothes inside the furniture directly. The result of field measurements for installing molding which has ventilation hole showed that the temperature and relative humidity of the air layer behind the back panel was to be similar to those of the room. Therefore, in the case of adjacent to a place where moisture is generated such as a bathroom, it may have a negative influence on the occurrence of condensation. Based on the above results, an example drawing of condensation prevention in built-in wardrobe installation space was presented and it may reduce condensation by using during construction of built-in wardrobe in apartment buildings.