전 세계적으로 에너지 절약의 중요성이 커지고 있으며 특히 그 중에서도 건축물에서 사용하는 에너지의 절감이 중요한 부분을 차지하고 있다. 국내 건축물의 에너지 사용량은 전체 에너지의 25%에 해당하며, 선진국의 건물부문 에너지 사용량이 40% 정도인 것을 감안할 때 우리나라도 향후 건물에서 사용되는 에너지의 비중은 증가할 것으로 생각된다. 따라서 건물에서 사용되는 에너지를 줄이기 위하여 다양한 연구 및 정책이 진행되고 있으나 건축물에서 구조재 및 실내·외 마감재로 폭넓게 사용되는 목재의 열적 특성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 목재의 열적 특성에 대하여 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 연구의 범위로 건축물에 적용되는 목질 ...
전 세계적으로 에너지 절약의 중요성이 커지고 있으며 특히 그 중에서도 건축물에서 사용하는 에너지의 절감이 중요한 부분을 차지하고 있다. 국내 건축물의 에너지 사용량은 전체 에너지의 25%에 해당하며, 선진국의 건물부문 에너지 사용량이 40% 정도인 것을 감안할 때 우리나라도 향후 건물에서 사용되는 에너지의 비중은 증가할 것으로 생각된다. 따라서 건물에서 사용되는 에너지를 줄이기 위하여 다양한 연구 및 정책이 진행되고 있으나 건축물에서 구조재 및 실내·외 마감재로 폭넓게 사용되는 목재의 열적 특성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 목재의 열적 특성에 대하여 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 연구의 범위로 건축물에 적용되는 목질 건축재료 중 목질 마루바닥재, 목질 실내마감재, 구조재의 순서로 연구를 진행하였으며 그 결과는 다음과 같다.
1) 목질 마루바닥재와 실내마감재는 많은 건축물에서 사용되고 있지만 열적 성능의 개선과 관련된 연구는 미비한 실정이다. 따라서 두 재료의 열적 특성 개선을 위한 연구를 진행하였으며 목질 마루바닥재의 경우에는 바닥난방시스템을 사용하는 우리나라의 특성상 낮은 열전도율이 오히려 단점으로 작용하게 된다. 따라서 이를 개선하기 위하여 개질흑연을 통해 시공용 접착제와 합판(합판마루의 주재료)의 열전도율을 향상시키고자 하였으며, 실험결과 기존 제품 대비 열전도율의 향상을 확인할 수 있었다. 또한 개질흑연을 사용함에 따라 접착제와 합판의 접착강도, 오염물질 방출량이 개선된 것을 확인하였으며 목업 실험 결과 기존 제품 대비 실내 표면 온도 및 실내 온도의 상승을 확인할 수 있었다. 실내마감재는 단열성능을 강화하기 위하여 진공단열재 등에 사용되는 fumed silica를 적용하였으며 실내마감재로 쓰이는 합판과 파티클 보드를 실험한 결과 두 재료 모두 목재 질량대비 10%의 fumed silica를 투입하였을 때 약 30%의 단열성능 향상을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
2) 건축물의 에너지 성능을 파악하기 위하여 다양한 건축물 에너지 시뮬레이션 프로그램이 사용되고 있다. 하지만 시뮬레이션 프로그램의 목재 열전도율 입력값이 실제 시험보다는 각각의 연구에서 인용된 값을 이용하고 있기 때문에 프로그램별로 차이가 나며 실제 에너지 부하에서도 차이를 보이는 것을 확인하였다. 따라서 목재의 열전도율 데이터베이스 구축 연구를 진행하였으며 그 결과 구축된 목재의 수종별 데이터베이스를 통하여 기존 프로그램에 없거나 프로그램별로 열전도율이 차이나는 수종에 적용할 경우 시뮬레이션 값의 오차를 줄일 수 있었다. 국내의 목조주택이 증가하고 있는 실정에서 목질 건축자재를 적용하는 건축물의 에너지성능을 파악하는데 도움이 될 것으로 생각된다.
3) 위의 연구를 토대로 목재를 건축물에 사용했을 때의 에너지 절약성능을 건물 에너지 시뮬레이션 프로그램을 통하여 평가하고자 하였으며 시뮬레이션의 결과 실내마감재로 석고보드를 사용하였을 때와 비교하여 목질 마감재를 사용했을 때의 에너지 성능이 향상된 것을 확인하였다. 연구 결과 실내마감재를 단열성능이 높은 목질자재로 변경하는 것으로도 건물의 에너지 절약이 가능함을 확인할 수 있었다.
4) 목재의 적용범위 중 가장 높은 에너지 절약성능을 보이는 구조재의 열교에 대한 분석을 실시하였다. 분석 결과 콘크리트구조에서는 단열재의 불연속 부위에서 구조적인 열교가 발생하고 목구조에서는 구조적인 열교와 이질재료의 적용 부위에서 재료적 원인에 의한 열교가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 콘크리트 구조에 목질 실내마감재를 적용하였을 경우에는 벽체의 선형 열관류율 값이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 향후 건축물의 열교와 관련된 연구에서 구조적인 열교와 더불어 재료에 대한 고려가 필요한 것을 확인할 수 있었다.
본 논문을 통해 목질 건축재료의 열적특성에 대해 분석하고 기존 재료의 열성능을 향상시키기 위한 연구를 진행하였으며, 또한 건축물 에너지 시뮬레이션 및 다양한 연구에 적용하기 위한 목재의 열전도율 데이터베이스를 구축하였다. 현재 국내 목조주택의 수는 증가하고 있으며 목질 건축재료의 적용 또한 증가할 것으로 생각된다. 따라서 현재 목질 건축재료 선택의 중요한 부분을 차지하는 미적인 부분과 더불어 에너지 절감 측면에 대한 고려가 필요하며 본 연구의 내용을 통해 향후 목질 건축재료의 적용을 통한 열적 특성에 대한 연구의 확대와 건축재료를 통한 건축물의 에너지 절감에 대한 관심이 확대되기를 바란다.
전 세계적으로 에너지 절약의 중요성이 커지고 있으며 특히 그 중에서도 건축물에서 사용하는 에너지의 절감이 중요한 부분을 차지하고 있다. 국내 건축물의 에너지 사용량은 전체 에너지의 25%에 해당하며, 선진국의 건물부문 에너지 사용량이 40% 정도인 것을 감안할 때 우리나라도 향후 건물에서 사용되는 에너지의 비중은 증가할 것으로 생각된다. 따라서 건물에서 사용되는 에너지를 줄이기 위하여 다양한 연구 및 정책이 진행되고 있으나 건축물에서 구조재 및 실내·외 마감재로 폭넓게 사용되는 목재의 열적 특성에 관한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 논문에서는 목재의 열적 특성에 대하여 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 연구의 범위로 건축물에 적용되는 목질 건축재료 중 목질 마루바닥재, 목질 실내마감재, 구조재의 순서로 연구를 진행하였으며 그 결과는 다음과 같다.
1) 목질 마루바닥재와 실내마감재는 많은 건축물에서 사용되고 있지만 열적 성능의 개선과 관련된 연구는 미비한 실정이다. 따라서 두 재료의 열적 특성 개선을 위한 연구를 진행하였으며 목질 마루바닥재의 경우에는 바닥난방시스템을 사용하는 우리나라의 특성상 낮은 열전도율이 오히려 단점으로 작용하게 된다. 따라서 이를 개선하기 위하여 개질흑연을 통해 시공용 접착제와 합판(합판마루의 주재료)의 열전도율을 향상시키고자 하였으며, 실험결과 기존 제품 대비 열전도율의 향상을 확인할 수 있었다. 또한 개질흑연을 사용함에 따라 접착제와 합판의 접착강도, 오염물질 방출량이 개선된 것을 확인하였으며 목업 실험 결과 기존 제품 대비 실내 표면 온도 및 실내 온도의 상승을 확인할 수 있었다. 실내마감재는 단열성능을 강화하기 위하여 진공단열재 등에 사용되는 fumed silica를 적용하였으며 실내마감재로 쓰이는 합판과 파티클 보드를 실험한 결과 두 재료 모두 목재 질량대비 10%의 fumed silica를 투입하였을 때 약 30%의 단열성능 향상을 보이는 것을 확인할 수 있었다.
2) 건축물의 에너지 성능을 파악하기 위하여 다양한 건축물 에너지 시뮬레이션 프로그램이 사용되고 있다. 하지만 시뮬레이션 프로그램의 목재 열전도율 입력값이 실제 시험보다는 각각의 연구에서 인용된 값을 이용하고 있기 때문에 프로그램별로 차이가 나며 실제 에너지 부하에서도 차이를 보이는 것을 확인하였다. 따라서 목재의 열전도율 데이터베이스 구축 연구를 진행하였으며 그 결과 구축된 목재의 수종별 데이터베이스를 통하여 기존 프로그램에 없거나 프로그램별로 열전도율이 차이나는 수종에 적용할 경우 시뮬레이션 값의 오차를 줄일 수 있었다. 국내의 목조주택이 증가하고 있는 실정에서 목질 건축자재를 적용하는 건축물의 에너지성능을 파악하는데 도움이 될 것으로 생각된다.
3) 위의 연구를 토대로 목재를 건축물에 사용했을 때의 에너지 절약성능을 건물 에너지 시뮬레이션 프로그램을 통하여 평가하고자 하였으며 시뮬레이션의 결과 실내마감재로 석고보드를 사용하였을 때와 비교하여 목질 마감재를 사용했을 때의 에너지 성능이 향상된 것을 확인하였다. 연구 결과 실내마감재를 단열성능이 높은 목질자재로 변경하는 것으로도 건물의 에너지 절약이 가능함을 확인할 수 있었다.
4) 목재의 적용범위 중 가장 높은 에너지 절약성능을 보이는 구조재의 열교에 대한 분석을 실시하였다. 분석 결과 콘크리트구조에서는 단열재의 불연속 부위에서 구조적인 열교가 발생하고 목구조에서는 구조적인 열교와 이질재료의 적용 부위에서 재료적 원인에 의한 열교가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 콘크리트 구조에 목질 실내마감재를 적용하였을 경우에는 벽체의 선형 열관류율 값이 감소하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서 향후 건축물의 열교와 관련된 연구에서 구조적인 열교와 더불어 재료에 대한 고려가 필요한 것을 확인할 수 있었다.
본 논문을 통해 목질 건축재료의 열적특성에 대해 분석하고 기존 재료의 열성능을 향상시키기 위한 연구를 진행하였으며, 또한 건축물 에너지 시뮬레이션 및 다양한 연구에 적용하기 위한 목재의 열전도율 데이터베이스를 구축하였다. 현재 국내 목조주택의 수는 증가하고 있으며 목질 건축재료의 적용 또한 증가할 것으로 생각된다. 따라서 현재 목질 건축재료 선택의 중요한 부분을 차지하는 미적인 부분과 더불어 에너지 절감 측면에 대한 고려가 필요하며 본 연구의 내용을 통해 향후 목질 건축재료의 적용을 통한 열적 특성에 대한 연구의 확대와 건축재료를 통한 건축물의 에너지 절감에 대한 관심이 확대되기를 바란다.
While the importance of energy saving is gradually increasing around the globe, energy reduction in building especially takes a significant part among the total energy saving. The amount of domestic energy consumption takes 25% of total, considering the fact that the amount of advanced counties ener...
While the importance of energy saving is gradually increasing around the globe, energy reduction in building especially takes a significant part among the total energy saving. The amount of domestic energy consumption takes 25% of total, considering the fact that the amount of advanced counties energy consumption is up to 40%, energy consumption weight in our country will seem to be increasing. For saving energy in building, variety research or policies have been proceeding. Research, however, of thermal characteristics of wood at finishing materials have achieved little. Therefore, this paper takes a focus on the thermal characteristics of wood. The scope and the conclusion of the paper are as following; wood flooring, wood interior finishing and wooden structure.
Firstly, the case of wood flooring, low thermal conductivity becomes to be a weakness because under heating system is commonly used in domestic. Therefore, thermal conductivity of adhesives for installation and plywood are improved using exfoliated graphite. As a result, thermal conductivity is increased in comparison with existing product. Bond strength of adhesives for installation and plywood were improved by using exfoliated graphite also. The result of mock-up test, the temperature of floor surface and indoor air were increased. The case of interior finishing, fumed silica was used in order to enforce heat insulation property. The result of experiment both plywood and particle board, 30% of heat insulation property was advanced by using 10% of fumed silica.
Secondly, various building energy simulation program has been used for understanding building energy capacity. Not only an input value of wood thermal conductivity, but also thermal performance value in a program is different from each other. Constructing database by species of wood, which were extracted from test result, of wood thermal conductivity had been performed. It seems to the error of simulation from program are able to be decreased.
Thirdly, based on database previous research, evaluation of energy saving efficiency which used wood-based building materials was performed using building energy simulating program. Based on simulating result, energy performance was increased in case of using wood by interior finishing materials, compared to plaster board. The result shows that changing internal finisher by wood-based materials can saving building energy.
Finally, thermal bridge were evaluated in accordance with concrete and wood structure. The result shows that structural thermal bridge was occurred in both concrete and wood structure. Additional material related thermal bridge was occurred because of joint between different materials. Also, linear thermal bridge at wall was decreased that application of wood finisher at concrete structure.
For this purpose, in the present study, thermal characteristics of wood-based building materials was analyzed and researches were performed for increasing thermal performance of existing materials. In addition, thermal conductivity database of wood material was constructed for energy simulation and application to various research. Recently, number of timber house is growing trend. Also, application of wood-based building materials is expected to increasing.
Therefore, considerations of aesthetic aspect and energy saving are necessary for selection of wood-based materials. Hopefully, this study will be used for extension of research that thermal characteristics of wood-based building materials and of expanding interest of energy saving.
While the importance of energy saving is gradually increasing around the globe, energy reduction in building especially takes a significant part among the total energy saving. The amount of domestic energy consumption takes 25% of total, considering the fact that the amount of advanced counties energy consumption is up to 40%, energy consumption weight in our country will seem to be increasing. For saving energy in building, variety research or policies have been proceeding. Research, however, of thermal characteristics of wood at finishing materials have achieved little. Therefore, this paper takes a focus on the thermal characteristics of wood. The scope and the conclusion of the paper are as following; wood flooring, wood interior finishing and wooden structure.
Firstly, the case of wood flooring, low thermal conductivity becomes to be a weakness because under heating system is commonly used in domestic. Therefore, thermal conductivity of adhesives for installation and plywood are improved using exfoliated graphite. As a result, thermal conductivity is increased in comparison with existing product. Bond strength of adhesives for installation and plywood were improved by using exfoliated graphite also. The result of mock-up test, the temperature of floor surface and indoor air were increased. The case of interior finishing, fumed silica was used in order to enforce heat insulation property. The result of experiment both plywood and particle board, 30% of heat insulation property was advanced by using 10% of fumed silica.
Secondly, various building energy simulation program has been used for understanding building energy capacity. Not only an input value of wood thermal conductivity, but also thermal performance value in a program is different from each other. Constructing database by species of wood, which were extracted from test result, of wood thermal conductivity had been performed. It seems to the error of simulation from program are able to be decreased.
Thirdly, based on database previous research, evaluation of energy saving efficiency which used wood-based building materials was performed using building energy simulating program. Based on simulating result, energy performance was increased in case of using wood by interior finishing materials, compared to plaster board. The result shows that changing internal finisher by wood-based materials can saving building energy.
Finally, thermal bridge were evaluated in accordance with concrete and wood structure. The result shows that structural thermal bridge was occurred in both concrete and wood structure. Additional material related thermal bridge was occurred because of joint between different materials. Also, linear thermal bridge at wall was decreased that application of wood finisher at concrete structure.
For this purpose, in the present study, thermal characteristics of wood-based building materials was analyzed and researches were performed for increasing thermal performance of existing materials. In addition, thermal conductivity database of wood material was constructed for energy simulation and application to various research. Recently, number of timber house is growing trend. Also, application of wood-based building materials is expected to increasing.
Therefore, considerations of aesthetic aspect and energy saving are necessary for selection of wood-based materials. Hopefully, this study will be used for extension of research that thermal characteristics of wood-based building materials and of expanding interest of energy saving.
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