창호 결로방지와 대책

주거건물 외피설계의 변화 1980년 이전의 공동주택 외피설계는 이중창 구조의 분합문과 내단열을 기본으로 하였으며, 스라브와 콘크리트 벽체를 통한 냉교는 아이소핑크 붙이기와 단열몰탈 바르기 등으로 보완하는 형태였다. 80년대 이후 기준공 아파트의 주거면적을 넓히고자 하는 고객의 NEEDS는 발코니 난간에 저급의 샷시창을 불법적으로 설치하게 되었으며 일부의 입주민은  분합문을 제거하고 발코니를 실내공간화 하는 확장공사를 진행하기도 하였다.

IMF 이후 급냉한 건설시장에서 차별화를 위한 전략과 발코니샷시에 대한 정부의 묵인으로 외부샷시는 건설사의 주도로 시스템창호와 커튼월등으로 UPGRADE 되었다. 발코니의 마감재는 타일등의 내수성 마감재에서 원목마루와 벽지등으로 건식화 되기 시작하는 계기가 되었다. 또한 최근에는 주상복합을 중심으로 낮은 전용율의 극복전략과 고층전망을 실내로 유입하는 효과를 위하여 초기 평면설계부터 분합문을 제거하고 발코니를 실내공간으로 병합한 확장형평면이 선보이게 되었다.

2. 확장형발코니의 문제점 확장형 발코니라 함은 외부샷시에 시스템창 또는 커튼월을 적용하고 발코니의 마감재를 마루와 벽지 등으로 건식화한 발코니를 말한다. 이러한 경우 고기밀화한 외부샷시로 인하여 실내의 습기가 모이게 되고 상대적으로 기밀성이 적은 분합문을 통하여 발코니에 유입되고 난방이 없는 발코니에서 냉각되면서 결로가 발생하게 된다.

이러한 결로는 조망권 침해의 불편함 뿐만 아니라 마감재를 적셔 부패, 곰팡이 비틀림등을 유발하고 벽체와 파넬구간등에 침투되어 내부결로를 발생시키며 내부결로로 젖은 단열재는 단열성능이 영구적으로 저하되게 된다.

3. 확장형평면의 문제점 확장형평면이라 함은 분합문을 철거하고 마감을 인접실과 같은 건식마감으로 변경하여 실내공간으로 전용하는 것을 초기설계에 반영하여 분양하는 설계를 말한다. 이러한 확장형평면은 외부샷시와 분합문으로 이루어진 Double Skin의 전통적인 외피구조를 손상하게 되어 열쾌적과 차음성에 문제를 유발하게 된다. 최근의 초고층 주상복합의 대분분은 전용율의 단점을 극복하고자 확장형 평면으로 분양되고 있고 전망의 확보를 위하여 대형 유리창이 채택되고 있는 현실이다. 그런데 발코니의 난방은 엄격하게 금지되어 있고 유리창은 대형화되어 동절기에는 춥고 여름철에는 더운 치명적인 문제가 발생하게 된다. 더욱이 마루판의 변형 때문에 바닥스라브의 난방수온도를 높일 수 없고 코너부에 위치하여 2면확장한 방의 경우는 정상적인 생활을 할 수가 없다.

또한 주상복합의 경우 대부분 도심에 위치하고 있어 복층유리 단창호로는 확장형평면의 경우 외부소음 유입에 의한 고객 불만족이 발생된다.

4.쾌적공간 창출을 위한 외피설계 외피설계 기본방향 일반 오피스빌딩은 실별 업무는 다르지만 사무실이라는 용도는 같아 각실별 온습조건이 일정하고 난방은 팬코일이나 덕트방식을 채택하고 있어, 외피설계는 구조,기밀,수밀성에 중점을 두어 설계하여도 문제가 되지 않았다. 그런데 주거건물은 옹벽과 칸막이벽으로 침실, 거실, 발코니, 계단실, 보일러실등 용도가 서로다른 방으로 조밀하게 구획되어 있고 실별 용도에 따라 각기 다른 실내의 온습조건을 하고 있다. 침실의 경우 수면공간으로 활동량과 착의량이 적어 고온다습하고 정숙한 공간을 요구하고 있고 난방은 온돌형식을 취하고 있어 고성능의 외피시스템의 적용이 필요하고 계단실과 보일러실의 경우는 비상주 공간으로 수밀성과 환기를 고려한 기본적인 외피시스템이 적용되면 되겠다. 이러한 관점으로 보면 주거건물의 커튼월은 단순한 비바람을 막는 샷시창 개념에서 각 실별 용도별 기능에 맞는 외벽의 개념으로 인식이 전환되어야 한다. 이러한 개념전환은 이전의 외피설계시 누락한 단열,결로,차음에 대한 기술적 보완으로 실별 용도에 맞는 쾌적공간을 창출하기도 하며 획일화된 사양으로 적용된 커튼월을 실별 쾌적대에 적합한 사양으로 구분 적용함으로써 최적설계에 의한 경제적 이익을 도모할 수 있다.

외피 설계조건 주거공간은 쾌적대에 따라 4개의 등급으로 구성할 수 있으며 각실별 설계조건은 각종 법규의 권장사항 보다는 실제 아파트에서 동절기에 실내의 온습조건을 측정한 값을 기준으로 하였다. 외기는 영하 11'C와 절대습도 3,000mg/kg을 기준으로 하며 소음은 75Db를 기준으로 한다. (일최저기온이 -11'C 이하인 날은 년간 5일임)

외부창호 권장사양 상기 설계조건에 의해 결로 및 냉기류를 방지할 창호의 사양은 다음과 같다. 단, 대형전망창의 채택, 이면확장형평면의 경우에는 1등급씩 상향적용함이 타당하다. 참고로 Wood창은(Al+Wood 포함) 내수성에 문제가 있고 PVC창호는 구조적 안전성과 기밀성에 취약하여 외부 샷시창의 적용은 바람직하지 않다.

유리면의 결로는 간봉의 냉교현상으로 유리 가장자리에서 처음 발생하게 된다. 로이복층유리 또는 삼중유리라 하여도 단열간봉을 적용하지 않으면 결로저항성을 효과적으로 개선할 수 없으며 음교에 의한 차음성능의 저하도 피할 수 없다. 단열바의 경우 종류에 따라 단열성능에 차이는 적으므로 현장의 특성에 맞도록 적용하면 되겠다. 다만, 내외부의 프레임 색상을 달리할 경우에는 폴리아미드계나 가스켓 준단열을 사용함이 바람직하다.

환기창의 모듈계획 일반 아파트의 시스템창호에 대분분 적용되는 슬라이딩 개폐방식의 환기창은 기밀성과 수밀성이 취약하고 추락의 위험이 있어 반드시 안전난간이 필요하여 고층건물의 환기창에 슬라이딩 개폐방식을 적용하는 것은 부적절 하다. 틸트기능의 개폐창은 커튼과 천장의 간섭으로 환기효과가 적고 하드웨어의 복잡성으로 비용상승과 냉교의 방지가 곤란하여 대부분의 커튼월은 Project창과 Casement창의 개폐방식을 채택하고 있다. 그런데 고객의 NEEDS는 자연환기를 강력히 선호하므로 제한된 면적의 환기창으로 효과적인 환기성능을 달성해야 한다. 광범위하게 사용되어지는 3가지의 환기창 모듈에 대한 시험결과는 다음과 같다.

즉 여름철의 발코니의 온실효과 예방과 환기효과의 극대화를 위해서는 수직으로 긴 Casement창이 적절함을 알 수 있다.

실외기실, 보일러실 개별 냉난방의 선호 추세는 세대별로 실외기실 또는 보일러실이 필요하게 된다. 실외기실의 경우는 다량의 환기가 필요하여 루버로 외장처리를 하게되는데 이는 실외기실의 벽체와 스라브 그리고 출입문이 외피 즉 커튼월의 역할을 하게된다. 보일러실의 경우 개별보일러의 급기구와 배기구가 필요하게 되는데 연도를 배치하지 않을 경우 커튼월을 관통하게 되어 하자의 원인이 되기도 하며 연소가스의 산화작용으로 외장파넬의 부식을 심화 시키기도 한다. 실외기실의 벽체는 기밀, 단열, 차습성을 향상시킨 아래의 구조를 권장하고 상하단 및 전기설비의 관통구는 충전형 단열재로 기밀 시공하여야 한다.

실외기실의 벽체와 커튼월이 만나는 곳은 차음과 냉교처리를 위하여 적정폭의 스팬드럴 구간이 필요하며 내부벽체와 만나는 곳도 스팬드럴 처리함이 차음과 기밀성의 확보를 위한 디테일 처리가 용이하다. 실외기실의 출입문은 커튼월에 준한 단열, 차음, 기밀성을 확보하기 위하여 이중도어 또는 이중가스켓 도어를 권장하며 그릴은 계폐형 그릴을 추천한다. 실외기실의 천장과 바닥스라브를 통한 냉교 및 결로방지 디테일을 검토하여야 하고 개별보일러를 채택한 경우에는 연도를 설치하여 연소가스를 별도 배출토록 하고 급기는 그릴상단에 개방형 그릴을 두어 해결한다. 다만 보일러실 도어는 전용면적과 법규관계로 준공후 설치함이 유리하다.

5.주거건물의 커튼월 공법 All-Unit System의 문제점 주거건물은 내부가 옹벽과 칸막이벽 등으로 크기가 서로다른 방으로 구획되어 있어 외부모듈이 일정하지 않은 특성이 있다. 이로 인하여, UNIT의 수량이 많아지고, 동일 SIZE의 유니트라 하여도 각 실마다 요구성능과 사양이 대부분 달라 UNIT 공법의 장점인 단순화 및 공기단축을 실현하기 어렵다. 또한 유니트를 스라브에서 수평이동시에는 내부칸막이의 간섭으로 간섭이 발생하게 된다. 또한 스팬드럴 구간의 프레임을 알루미늄으로 설계하므로써 단가상승의 원인으로 작용하고 있으며, 창호 프레임의 경우 Punched Window에 비하여 구조계산에 적용되는 스판이 길어지고 Stack-Joint의 Al-Bar는 단면효율이 파이프에 비해 적은 찬넬형태를 취하고 있어 원가부담 요인으로 작용한다.

또한 Unit 사이의 Stack-Joint는 외기의 침입에 취약하고 Al-Bar의 내부에서 발생하는 국부연돌효과로 단열이 손상되어 냉교에 의한 결로의 발생위험이 높다. 상술한 이유로 주거건물의 경우 유니트공법의 적용은 바람직하지 않으며 파넬구간과  Punched Window시스템에 의한 커튼월 공법이 원가와 공정을 만족시킬수 있는 공법이라 하겠다. 이러한 유니트 공법도 아래와 같은 스팬드럴 구간의 내부결로와 Al-Bar의 결로방지를 위해서는 별도의 디테일 보완이 필요하다.

Punched Window System 문제점 UNIT 공법은 오피스건물에는 공기단축과 품질향상에 효과적인 공법이나 주거건물에는 고비용만을 지출하고 공기단축과 품질향상의 측면에서는 별다른 효과를 얻지 못하고 있다. 이러한 이유로 일부 프로젝에서는 Punched Window를 적용하고 있다. 그러나, 전통적인 작업순서는 골조 > 파넬프레임 > 창호설치 > 유리설치 > 파넬설치 > 파넬후면단열 > 내부마감착수 순서로 구성되어 골조와 마감으로 이어지는 주공정에 공기지연을 초래하고 있는 현실이다.

Punched Window 개량공법 골조공사 진행후 공장유리취부한 Punched Window를 스라브와 스라브 사이 또는 옹벽과 옹벽에 끼우는 방식을 취부하고 바로 내부마감을 진행 할 수 있도록 골조와 창호 사이에는 Back-Sheet와 고무화 아스팔트를 취부하여 마감공사중에 기밀성과 수밀성을 확보하는 공법이다. 스팬드럴 구간의 단열재와 파넬은(또는 유리)는 본건물의 곤도라를 이용하여 여유시간에 작업하여 준공 이전에 마무리 하면되므로 Unit 공법에 비하여 공기지연의 사례가 발생하지 않는다

특히 내측의 기밀,수밀작업은 방습층의 역할을 하여 파넬구간의 내부결로를 예방하고 후시공하는 파넬은 창호 프레임에 직접 취부할 수있어 단열바의 효과를 볼 수 있다. 상기와 같은 Punched Window 개량공법은 외관 디자인상의 필요에 의하여 수직연창과(Vertical Strip Window) 수평연창의(Horizontal Strip Window) 형태로 응용될 수있으며 대형 전망창의 설치시는 Stack-Joint를 횡분할 하여 적용하여 양중 및 반입 문제를 해결 할 수 있다.

고성능 커튼월의 핵심기술(별첨 참조) 단열간봉이 설치된 고성능 복층유리 기존복층유리의 경우 대부분 금속간봉을 사용하여 냉교현상에 의한 결로가 유리의 가장자리에 발생하고 열파손의 위험이 많았다. 또한 Pair Glass의 단열 차음 성능만으로는 대형화되는 전망창의 냉기류, 차음, 결로 문제를 해결 할 수 없어 커튼월의 단열바의 원리와 복층유리제작 기술을 결합하여 아래와 같은 고성능복층유리를(Pair Glass & Triple Glass)를 제작하였다.

결로, 차음성능을 향상한 복합외장파넬 기존 파넬구간의 프레임에서 발생하는 냉교현상과 벽체 및 단열재의 투습으로 일어나는 내부결로의 문제를 근본적으로 해결하고, 외벽체의 차음성능 향상과 국부연돌현상을 최소화 하기위한 복합외장파넬을 말한다. 부수적인 기대효과로는 공장조립에 의한 공기단축 및 품질향상과 C형 찬넬을 프레임으로 사용하므로 내구성 증대와 안목치수를 100mm 정도 넓게 할 수 있다.

제습창 에너지절약과 확장형발코니의 확산에 따라 기밀성이 향상된 창호 또는 커튼월을 외부샷시에 적용하는 추세이다. 이러한 경우 실내습기가 분합문을 통하여 발코니에 유입되고 외부로 빠저나가지 못하고 발코니에서 냉각되어 동절기에는 결로가 유리, 벽체등에 발생하게 되고 2차적으로 마루판과 창틀을 부패시키거나 곰팡이를 유발하게 된다. 그래서 열과 빗물, 바람은 차단하고 습기만을 선택적으로 배출하는 자연형 습도조절 창호가  필요하게 되었다. 한국의 고건축에서 흔히 보여지는 한지 이중창의 원리를 응용하여 투습방수지와 격자형 단열스페이서를 이용 제습창을 제작하게 되었다.

결언 및 제안 오늘날의 외피설계는 사계절의 기후변화와 도심의 극심한 소음으로부터 쾌적하게 주거환경을 보호할 수 있는 외벽의 개념으로 전환되고 있다. 그리고 입주민은  기존 창호에서 발생되는 문제점으로부터 간섭받지 않고 발코니를 확장하여 넓은 실내공간을 확보하고 대형전망창을 통한 차별화된 VIEW를 소유하므로써 삶의 질을 업그레이드 하고자 한다. 이러한 현실을 고려할 때, 이제는 주거건물의 외피를 각실별 용도별 기능에 맞는 사양으로 업그레이드하여 쾌적한 주거공간을 건설사에서만들어야 한다.