본 연구는 목조주택의 防露設計(결로를 방지하기 위한 설계)에 응용하는 것을 목적으로, 섬유계 충진단열벽체의 열ㆍ습기 성상과 잠열냉방부하에 미치는 영향에 관해서 연구한 것이다. 1999년에 고시된 차세대 에너지절약기준은 京都협의서(1997년 COP3(지구온난화 방지 조약의 제 3회 체약 구제회의)에서 각국이 동의한 CO2 절감 목표치)를 실현하기 위한 일본 국내 대책의 하나로서 의미를 부여할 수 있다. 이 기준은 목조주택의 내부결로 대책에 관해서도 종래의 기준보다 엄격히 대처하고 있고, 防露設計의 기본원칙도 동절기의 내부결로 방지가 主眼으로 구성되어 있다. 예를 들면, 섬유계의 단열재를 이용할 경우, 1)실내의 수증기가 벽체내부에 대량으로 유입되는 것을 방지하기 위한 방습층을 설치할 것, 2)실내에서 유입된 소량의 수증기를 외부에 배출하기 위한 통기층을 설치할 것이 사양상의 기본 원칙이다. 이 원칙은 한랭지역의 오랜 경험과 실증적인 연구에 근거하여 제정된 것이며, 목재부패의 원인이 되는 대량의 내부결로(겨울철 결로)를 방지하는 측면에서 합리적인 대책이라고 할 수 있다. 한편, 최근의 주택에 있어서 高斷熱ㆍ高氣密化는 위에서 제시한 에너지절약대책과, 실내환경의 개선이라는 利點때문에, 한랭지역뿐만 아니라 온난지역(關東以西)에 있어서도 급속히 건설되고 있고, 앞으로도 한층 더 보급되리라 예상된다. 그러나 온난지역의 고단열ㆍ고기밀 주택에서는 고온다습, 일사, 냉방, 목재의 吸放濕性 등의 요소가 복잡하게 반응하여 1)방습기밀층의 외기측 표면에 일시적인 결로가 발생한다는 것(여름철 결로)과, 2)벽체내부의 습도가 상승하는 것 등이 문제점으로 지적되고 있다. 전자의 여름철 결로문제는 현실적인 냉방조건하에서 목재 부패와 같은 실제 피해를 불러일으키는 대량의 결로가 발생하고 있는지에 대한 실증적인 데이터가 제시되고 있지 않기 때문에, 문제 제기할 만한 성질의 것인가에 대하여 아직도 논쟁 중에 있다. 즉, 여름철 결로의 실태를 파악하여 문제점의 소재를 분명히 할 필요가 있다. 후자의 문제는 방습기밀층에 의해 벽체내부의 습도가 상승하여 곰팡이균, 목재부패균 등의 번식조건이 제공되고 있다는 점이다. 이로 인해, 방습층과 같이 ...
본 연구는 목조주택의 防露設計(결로를 방지하기 위한 설계)에 응용하는 것을 목적으로, 섬유계 충진단열벽체의 열ㆍ습기 성상과 잠열냉방부하에 미치는 영향에 관해서 연구한 것이다. 1999년에 고시된 차세대 에너지절약기준은 京都협의서(1997년 COP3(지구온난화 방지 조약의 제 3회 체약 구제회의)에서 각국이 동의한 CO2 절감 목표치)를 실현하기 위한 일본 국내 대책의 하나로서 의미를 부여할 수 있다. 이 기준은 목조주택의 내부결로 대책에 관해서도 종래의 기준보다 엄격히 대처하고 있고, 防露設計의 기본원칙도 동절기의 내부결로 방지가 主眼으로 구성되어 있다. 예를 들면, 섬유계의 단열재를 이용할 경우, 1)실내의 수증기가 벽체내부에 대량으로 유입되는 것을 방지하기 위한 방습층을 설치할 것, 2)실내에서 유입된 소량의 수증기를 외부에 배출하기 위한 통기층을 설치할 것이 사양상의 기본 원칙이다. 이 원칙은 한랭지역의 오랜 경험과 실증적인 연구에 근거하여 제정된 것이며, 목재부패의 원인이 되는 대량의 내부결로(겨울철 결로)를 방지하는 측면에서 합리적인 대책이라고 할 수 있다. 한편, 최근의 주택에 있어서 高斷熱ㆍ高氣密化는 위에서 제시한 에너지절약대책과, 실내환경의 개선이라는 利點때문에, 한랭지역뿐만 아니라 온난지역(關東以西)에 있어서도 급속히 건설되고 있고, 앞으로도 한층 더 보급되리라 예상된다. 그러나 온난지역의 고단열ㆍ고기밀 주택에서는 고온다습, 일사, 냉방, 목재의 吸放濕性 등의 요소가 복잡하게 반응하여 1)방습기밀층의 외기측 표면에 일시적인 결로가 발생한다는 것(여름철 결로)과, 2)벽체내부의 습도가 상승하는 것 등이 문제점으로 지적되고 있다. 전자의 여름철 결로문제는 현실적인 냉방조건하에서 목재 부패와 같은 실제 피해를 불러일으키는 대량의 결로가 발생하고 있는지에 대한 실증적인 데이터가 제시되고 있지 않기 때문에, 문제 제기할 만한 성질의 것인가에 대하여 아직도 논쟁 중에 있다. 즉, 여름철 결로의 실태를 파악하여 문제점의 소재를 분명히 할 필요가 있다. 후자의 문제는 방습기밀층에 의해 벽체내부의 습도가 상승하여 곰팡이균, 목재부패균 등의 번식조건이 제공되고 있다는 점이다. 이로 인해, 방습층과 같이 투습저항이 높은 재료를 사용하지 않는 透濕벽체가 검토되기 시작하고 있다. 물론, 이와 같은 투습벽체의 검토는 온난지역의 겨울철 외기온이 최저 -5℃정도로, 겨울철 결로방지를 위한 실내측 방습성능이 높지 않아도 가능하기 때문이다. 그러나 습기가 투과되는 벽체구조는 역으로 여름철 透濕 잠열냉방부하의 증가를 초래하기 때문에 이 문제도 병행해서 검토하지 않으면 안 된다. 또한, 동종의 섬유계 단열재라도 셀룰로오스파이버(Cellulose Fiber)와 같은 吸放濕性이 높은 재료와, 유리섬유(Glass Fiber), 암면(Rock Wool) 등과 같은 吸放濕性이 낮은 재료는 열습기 거동이 다르리라 예상되기 때문에, 이러한 문제점에 관해서도 해명해야 한다. 이와 같은 배경에 근거하여, 본 논문은 다음 항목에 관하여 연구를 수행하여, 그 결과를 주택의 방로설계 구축에 일조하는 것을 목표로 한다. 1) 현장실측에 의한 방습벽체의 열ㆍ습기 성상을 파악할 것 2) 실험에 의한 투습벽체의 열ㆍ습기 성상을 파악할 것 3) 상기 2)의 결과를 이용하여 수치해석에 의한 모델의 타당성을 검증할 것 4) 투습벽체의 잠열냉방부하의 영향을 파악할 것 5) 이상의 연구 성과에 근거하여 유효한 방로설계 수법을 제안할 것 이하, 본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 제 1장은 서론으로 연구의 배경과 목적을 기술하였고, 기존 연구의 Review를 통하여, 본 연구가 방로설계를 위한 응용연구로서 의미가 있다는 것을 나타냈다. 제 2장에서는 온난지역의 목조주택에 있어서 방습벽체의 열ㆍ습기 성상에 관한 실태를 조사하였다. 조사대상은 냉난방설비를 갖춘 일본 온난지역(關東以西)의 4채의 목조주택으로, 여름철 결로가 발생하기 쉬운 섬유계 단열재의 실내측을 防濕처리한 two-by-four공법(통기층 있음)이며, 실제 거주하는 상황에서 1년간 실측하여, 벽체내부의 열ㆍ습기 성상을 파악하였다. 실측 결과, 겨울철에 있어서는 벽체내부의 상대습도가 일평균 40%이하인 건조한 상태였고, 결로에 관한 문제는 전혀 보이지 않았다. 또한 여름철에 있어서 防濕層의 외기측 표면온도가 단열재 중심부의 露点溫度보다 낮은 경우(결로가 발생한 경우)가 확인되었다. 그러나 이와 같이 일시적인 결로가 발생하는 빈도는 매우 낮았고, 벽체내부의 상대습도는 일평균 60%전후의 中濕度 상태를 유지하고 있었다. 제 3장에서는 다공질의 건축벽체에 있어서 熱ㆍ水分同時移動方程式 수치모델의 일반식에 관하여 Review하였고, 본 연구에 이용하는 기초방정식을 유도하였다. 제 4장에서는 透濕性 단열벽체에 있어서 여름철을 想定한 실험과 수치해석을 수행하였다. 그 결과 단열재의 실내측 상대습도는 50-70%이었고, 일중 고습도 상태까지는 도달하지 않는다는 것과, 吸放濕性 단열재(Cellulose Fiber)는 벽체의 급격한 습도 변동을 완화하는 효과가 있고, 그 효과는 吸濕과정에서 보다 현저하게 나타나고 있다는 것을 실증하였다. 또한 수치해석의 결과는 벽체내부의 온습도 및 透濕量에 있어서 실험값과 잘 일치하였고, 예측 계산수법으로서 유효하다는 것이 확인되었다. 제 5장에서는 제 4장에서 실험에 이용한 6종류의 透濕벽체 모델과 각 모델에 防濕層을 추가한 방습벽체 모델을 대상으로 수치해석을 행하여 각각의 벽체가 잠열냉방부하에 미치는 영향에 관해서 검토하였다. 그 결과 환기가 없는 경우, 실내의 잠열발생량을 제외하면, 투습벽체의 잠열부하는 방습벽체와 비교해서 최대 2배의 차이가 발생하였다. 그러나 이 투습 잠열 부하량(正味量)은 환기 잠열냉방부하의 10%정도에 지나지 않는다. 제 6장에서는 제 4장과 제 5장의 연구 성과에 근거하여 목조주택의 방로설계 수법을 제안하였다. 이를 위해 벽체 구성재료의 습기 물성치와 벽체내부의 습도, 함수율, 水分流와의 관계를 파악할 수 있는 도표(Chart)를 작성하였고, 이들 도표가 방로설계의 참고 자료로서 유효하다는 것을 제창하였다. 제7장에서는 제1장에서 제 6장까지의 연구 성과를 총괄하였다. 이상과 같이, 본 연구에서는 목조주택의 방로설계에 응용하는 것을 목적으로, 실측, 실험 및 수치해석에 근거하여 섬유계 충진단열벽체의 열ㆍ습기 성상과 잠열냉방부하에 미치는 영향을 연구하였다.
본 연구는 목조주택의 防露設計(결로를 방지하기 위한 설계)에 응용하는 것을 목적으로, 섬유계 충진단열벽체의 열ㆍ습기 성상과 잠열냉방부하에 미치는 영향에 관해서 연구한 것이다. 1999년에 고시된 차세대 에너지절약기준은 京都협의서(1997년 COP3(지구온난화 방지 조약의 제 3회 체약 구제회의)에서 각국이 동의한 CO2 절감 목표치)를 실현하기 위한 일본 국내 대책의 하나로서 의미를 부여할 수 있다. 이 기준은 목조주택의 내부결로 대책에 관해서도 종래의 기준보다 엄격히 대처하고 있고, 防露設計의 기본원칙도 동절기의 내부결로 방지가 主眼으로 구성되어 있다. 예를 들면, 섬유계의 단열재를 이용할 경우, 1)실내의 수증기가 벽체내부에 대량으로 유입되는 것을 방지하기 위한 방습층을 설치할 것, 2)실내에서 유입된 소량의 수증기를 외부에 배출하기 위한 통기층을 설치할 것이 사양상의 기본 원칙이다. 이 원칙은 한랭지역의 오랜 경험과 실증적인 연구에 근거하여 제정된 것이며, 목재부패의 원인이 되는 대량의 내부결로(겨울철 결로)를 방지하는 측면에서 합리적인 대책이라고 할 수 있다. 한편, 최근의 주택에 있어서 高斷熱ㆍ高氣密化는 위에서 제시한 에너지절약대책과, 실내환경의 개선이라는 利點때문에, 한랭지역뿐만 아니라 온난지역(關東以西)에 있어서도 급속히 건설되고 있고, 앞으로도 한층 더 보급되리라 예상된다. 그러나 온난지역의 고단열ㆍ고기밀 주택에서는 고온다습, 일사, 냉방, 목재의 吸放濕性 등의 요소가 복잡하게 반응하여 1)방습기밀층의 외기측 표면에 일시적인 결로가 발생한다는 것(여름철 결로)과, 2)벽체내부의 습도가 상승하는 것 등이 문제점으로 지적되고 있다. 전자의 여름철 결로문제는 현실적인 냉방조건하에서 목재 부패와 같은 실제 피해를 불러일으키는 대량의 결로가 발생하고 있는지에 대한 실증적인 데이터가 제시되고 있지 않기 때문에, 문제 제기할 만한 성질의 것인가에 대하여 아직도 논쟁 중에 있다. 즉, 여름철 결로의 실태를 파악하여 문제점의 소재를 분명히 할 필요가 있다. 후자의 문제는 방습기밀층에 의해 벽체내부의 습도가 상승하여 곰팡이균, 목재부패균 등의 번식조건이 제공되고 있다는 점이다. 이로 인해, 방습층과 같이 투습저항이 높은 재료를 사용하지 않는 透濕벽체가 검토되기 시작하고 있다. 물론, 이와 같은 투습벽체의 검토는 온난지역의 겨울철 외기온이 최저 -5℃정도로, 겨울철 결로방지를 위한 실내측 방습성능이 높지 않아도 가능하기 때문이다. 그러나 습기가 투과되는 벽체구조는 역으로 여름철 透濕 잠열냉방부하의 증가를 초래하기 때문에 이 문제도 병행해서 검토하지 않으면 안 된다. 또한, 동종의 섬유계 단열재라도 셀룰로오스 파이버(Cellulose Fiber)와 같은 吸放濕性이 높은 재료와, 유리섬유(Glass Fiber), 암면(Rock Wool) 등과 같은 吸放濕性이 낮은 재료는 열습기 거동이 다르리라 예상되기 때문에, 이러한 문제점에 관해서도 해명해야 한다. 이와 같은 배경에 근거하여, 본 논문은 다음 항목에 관하여 연구를 수행하여, 그 결과를 주택의 방로설계 구축에 일조하는 것을 목표로 한다. 1) 현장실측에 의한 방습벽체의 열ㆍ습기 성상을 파악할 것 2) 실험에 의한 투습벽체의 열ㆍ습기 성상을 파악할 것 3) 상기 2)의 결과를 이용하여 수치해석에 의한 모델의 타당성을 검증할 것 4) 투습벽체의 잠열냉방부하의 영향을 파악할 것 5) 이상의 연구 성과에 근거하여 유효한 방로설계 수법을 제안할 것 이하, 본 논문은 다음과 같이 구성되어 있다. 제 1장은 서론으로 연구의 배경과 목적을 기술하였고, 기존 연구의 Review를 통하여, 본 연구가 방로설계를 위한 응용연구로서 의미가 있다는 것을 나타냈다. 제 2장에서는 온난지역의 목조주택에 있어서 방습벽체의 열ㆍ습기 성상에 관한 실태를 조사하였다. 조사대상은 냉난방설비를 갖춘 일본 온난지역(關東以西)의 4채의 목조주택으로, 여름철 결로가 발생하기 쉬운 섬유계 단열재의 실내측을 防濕처리한 two-by-four공법(통기층 있음)이며, 실제 거주하는 상황에서 1년간 실측하여, 벽체내부의 열ㆍ습기 성상을 파악하였다. 실측 결과, 겨울철에 있어서는 벽체내부의 상대습도가 일평균 40%이하인 건조한 상태였고, 결로에 관한 문제는 전혀 보이지 않았다. 또한 여름철에 있어서 防濕層의 외기측 표면온도가 단열재 중심부의 露点溫度보다 낮은 경우(결로가 발생한 경우)가 확인되었다. 그러나 이와 같이 일시적인 결로가 발생하는 빈도는 매우 낮았고, 벽체내부의 상대습도는 일평균 60%전후의 中濕度 상태를 유지하고 있었다. 제 3장에서는 다공질의 건축벽체에 있어서 熱ㆍ水分同時移動方程式 수치모델의 일반식에 관하여 Review하였고, 본 연구에 이용하는 기초방정식을 유도하였다. 제 4장에서는 透濕性 단열벽체에 있어서 여름철을 想定한 실험과 수치해석을 수행하였다. 그 결과 단열재의 실내측 상대습도는 50-70%이었고, 일중 고습도 상태까지는 도달하지 않는다는 것과, 吸放濕性 단열재(Cellulose Fiber)는 벽체의 급격한 습도 변동을 완화하는 효과가 있고, 그 효과는 吸濕과정에서 보다 현저하게 나타나고 있다는 것을 실증하였다. 또한 수치해석의 결과는 벽체내부의 온습도 및 透濕量에 있어서 실험값과 잘 일치하였고, 예측 계산수법으로서 유효하다는 것이 확인되었다. 제 5장에서는 제 4장에서 실험에 이용한 6종류의 透濕벽체 모델과 각 모델에 防濕層을 추가한 방습벽체 모델을 대상으로 수치해석을 행하여 각각의 벽체가 잠열냉방부하에 미치는 영향에 관해서 검토하였다. 그 결과 환기가 없는 경우, 실내의 잠열발생량을 제외하면, 투습벽체의 잠열부하는 방습벽체와 비교해서 최대 2배의 차이가 발생하였다. 그러나 이 투습 잠열 부하량(正味量)은 환기 잠열냉방부하의 10%정도에 지나지 않는다. 제 6장에서는 제 4장과 제 5장의 연구 성과에 근거하여 목조주택의 방로설계 수법을 제안하였다. 이를 위해 벽체 구성재료의 습기 물성치와 벽체내부의 습도, 함수율, 水分流와의 관계를 파악할 수 있는 도표(Chart)를 작성하였고, 이들 도표가 방로설계의 참고 자료로서 유효하다는 것을 제창하였다. 제7장에서는 제1장에서 제 6장까지의 연구 성과를 총괄하였다. 이상과 같이, 본 연구에서는 목조주택의 방로설계에 응용하는 것을 목적으로, 실측, 실험 및 수치해석에 근거하여 섬유계 충진단열벽체의 열ㆍ습기 성상과 잠열냉방부하에 미치는 영향을 연구하였다.
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