[논문]국내 비주거용 건물의 기밀성능 측정 결과를 통한 기밀 시공 가이드라인 개발

배민정; 최경석

doi:10.5804/lhij.2020.11.3.69

국내 비주거용 건물의 기밀성능 측정 결과를 통한 기밀 시공 가이드라인 개발
Developing the Construction Guideline for ZEB Based on Air-tightness of Public Buildings in Korea 원문보기

LHI journal of land, housing, and urban affairs, v.11 no.3, 2020년, pp.69 - 74

배민정 (한국건설기술연구원 국민생활연구본부) , 최경석 (한국건설기술연구원 국민생활연구본부)

Abstract ▼ AI-Helper

Since the design Standard for Energy Conservation in Building was implemented in 2008 for the first time, building elements such as window and door should satisfy the minimum criteria to apply for a building. Though its regulation does not cover the whole building yet, recent demand to reduce energy consumption in building sector grows rapidly year by year and also draws a lot of interest to ensure the whole building level. For example, a Zero energy building, one of low-energy buildings, requires a customized solution to resolve the air leakage issue to meet the standards in achieving the high level of air tightness. In this study, six non-residential buildings were tested by fan pressurization method to observe the air tightness of whole building to suggest the construction guideline for air tightness of low-energy building. Five out of six tested buildings showed 0.27 to 1.16 h-1 of number of air changes except one community center. These buildings were carefully constructed not only for building planning but also for parts where there was a concern of air leakage, thereby securing high levels of air-tightness. The construction skills were developed as a checklist to manage and supervise the construction site. It is our suggestion to use this checklist at construction sites for ZEB with the high level of air-tightness.

주제어

표/그림 (11)

그림 Fig. 1. The Air Tightness Test Using the Blower Door and Orifice
표 Table 1. The Results for Air Tightness of Public Buildings [Unit : h^-1]
표 Table 2. Air Leakage of Window and Joint in Community Center
표 Table 3. Air Tightness of Public Buildings and Windows
표 Table 4. Air Leakage of Window and Joint in Library
표 Table 5. The Recommended Level for Air Tightness of Building
그림 Fig. 2. The Entrance of the Community Center and the Library
그림 Fig. 3. Installation with Air Tightness Tapes on the Window and Wall Junction
그림 Fig. 4. Strategies for Minimizing Air Leakage and Thermal Bridges for ZEBs
그림 Fig. 5. Leakage Parts with Air Tightness Construction Method on Non-residential Buildings
그림 Fig. 6. Checklist of Installation with Air Tightness Tapes for ZEB

AI 본문요약
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문제 정의

각 층별로 구획된 테라스 출입구 또한 강화유리 도어를 사용하였으며, 층별 내·외부 공간이 명확하게 구분되지 않아 블로어 도어를 활용한 건물 전체의 기밀 성능 측정이 불가한 것으로 분석되었다. 따라서 건물 내 간이테스트 대상 공간을 선정하여 기밀성능을 측정하고, 해당 결과를 기반으로 건물 전체의 기밀성능을 유추하고자 하였다. 복합커뮤니티 센터 내 4층 다목적실은 외기에 직접 면한 외피에 창호가 설치되어 있고, 내력벽 공간이며, 외피를 관통하는 설비가 없고, 블로어 도어 설치 가능한 개구부 설치되어 있어 간이테스트대상 공간으로 적합하였다.
복합커뮤니티 센터의 경우 앞서 논의된 바와 같이 선정된 간이테스트용 공간의 기밀성능 측정 결과를 기반으로 건물 전체의 기밀성능을 유추하고자 한다. 4층 다목적실의 기밀성능 측정 결과는 3.
본 연구에서 분석한 비주거용 건물 5개소(체육관, 주민센터, 복합청사, 도서관, 면사무소)에서 주요하게 고려하였던 누기 발생우려 부위에 반영된 시공계획 및 방안을 토대로 제로에너지 건축물 구현을 위한 기밀 시공 가이드라인을 마련하고자 하였다.
본 연구에서 분석한 비주거용 건물들은 패시브 건축물로서 기대되는 성능을 달성하고자 건물이 계획되어 완공에 이르는 과정 동안 공정별로 요구되는 사항들은 최대한 준수하고자 하였다. 다만 복합커뮤니티 센터의 경우 패시브 건축물에서 요구하는 건물 요소 성능 수준을 만족하였으나, 현장 기밀성 시험을 통해 기밀 설계 및 시공 수준이 다소 미흡한 것으로 분석되었으며, 이외의 비주거용 건축물 5개소는 패시브 건축물로서 건물요소 성능 및 기밀성을 모두 충족하는 건물로 분석되었다.
그러나 기밀 시공법과 같은 누기 발생이 우려되는 부위의 근본적 해소 방안을 제시한 사례는 매우 적고, 대부분 주거용 건물을 중심으로 진행되었다는 한계점이 있다. 본 연구에서는 체육관, 주민센터 등과 같은 비주거용 건물의 현장 기밀성 측정결과를 토대로 기밀 시공 가이드라인을 구축하여 고기밀 건물 구현을 위한 기반 자료를 마련하고자 하였다. 패시브 수준으로 지어진 건물의 현장 기밀성능 비교 분석을 통해 공사 계획 및 방식을 검토하고, 누기 발생이 우려되는 건물 부위를 중심으로 권장 기밀 설계 및 시공 방안을 구축하였다.
패시브 수준으로 지어진 건물의 현장 기밀성능 비교 분석을 통해 공사 계획 및 방식을 검토하고, 누기 발생이 우려되는 건물 부위를 중심으로 권장 기밀 설계 및 시공 방안을 구축하였다. 연구 결과를 통해 고기밀성 건축물을 구축할 수 있는 방안을 마련하여 향후 제로에너지 건축물 보급 활성화를 지원하고자 한다.

제안 방법

개구부 부위에 해당하는 창호-벽체 접합부, 문-벽체 접합부, 창문-창틀 접합부, 출입문 설치부위는 외벽 단열재와 연속적으로 프레임 부위가 이어지도록 위치 확인 후 시공하였으며, 프레임과 벽체가 직접적으로 맞닿는 부분은 기밀테이프와 같은 기밀자재를 시공하여 누기를 방지하고자 하였다.
본 연구에서 측정 대상으로 선정한 체육관, 주민센터, 복합청사는 복합커뮤니티 센터와 건물용도 및 크기가 유사하다. 건물 및 창호 부위의 기밀성능 결과를 토대로 창호 기밀성능이 건물 기밀성능에 기여하는 비율을 산정하였으며, 이는 표 3과 같다. 산정된 비율의 평균값인 2.
건물의 바닥-벽체 접합부, 벽체-지붕 접합부, 그 밖에 벽체가 꺾이는 코너부 또한 주요 누기 발생우려 부위로 구분하였으며, 이러한 부위에서도 특히 외기와 직접 면하는 콘크리트 골조는 단열재가 모두 감싸도록 시공하고, 단열재 이음부위, 철물연결부위 등에는 단열폼(foam)으로 충진하였다.
건물별 기밀체적을 고려한 기밀성능을 계산하였으며, 이때 계산된 기밀성능은 ACH50[h^-1]으로 표시하였다. 또한 창호와 창호 설치 부위의 누기량 측정을 위해 오리피스(Orifice)가 설치된 비닐막을 창문부위에 설치하고, 비닐막에 2개의 모세관을 삽입하여 블로어 도어 팬을 통한 압력차 발생 및 유량 측정을 실시하였다(그림 1).
목표로 하는 건물의 기밀성능을 충족하기 위해서는 실내 가벽 활용 최소화 및 방풍실·기밀문 설치 등 건물 계획 단계에서 주요 누기 발생우려 부위에 대한 디테일부 설계 및 시공유무 확인이 필요하다. 본 연구에서 분석한 비주거용 건물 5개소는 모두 건물 개구부, 구조체 부위, 설비-외피 인입 부위를 주요 누기 발생우려 부위로 분류하였으며, 이에 따른 설계 및 시공방안을 수립하였다.
본 연구에서는 비주거용 건물의 현장 기밀성 측정 시험을 수행하고, 건물 및 창호 부위의 기밀성능 측정 결과를 토대로 주요 누기 발생우려 부위에 대한 기밀 설계 및 시공 수준을 분석하였다.
오수 및 배수 인출관, 수도 및 가스 인입관 등 기밀외피 관통부위는 최소한으로 계획하였으며, 관통 부위는 디테일부 설계 및 검토, 검증된 기밀자재 시공을 통해 누기량을 최소화하였다. 콘센트, 전등스위치 등의 부위는 인입부를 통한 침기 차단용 기밀자재를 시공하여 건물 전체 기밀층을 훼손시키지 않도록 주의하였다.
94m³/(h·m)로 분석되었다. 측정된 2가지 누기량을 복합커뮤니티 센터 내 설치된 모든 창호에 반영하여 표 2와 같이 창호 및 창호 설치 부위를 통한 총 손실 누기량으로 1,602.43m³/h을 계산하였고, 이를 기밀체적 36,460.06m³으로 나누어 복합커뮤니티 센터 내 창호 부위의 기밀성능으로 0.04 회(h^-1)를 도출하였다.
29m³/(h·m)로 분석되었다. 측정된 누기량을 도서관 내 설치된 모든 창호에 반영하여 표 4와 같이 창호 및 창호 설치 부위를 통한 총 손실 누기량 115.48m³/h을 계산하였으며, 이를 기밀체적 6,335.60m³으로 나누어 도서관 내 창호 부위의 기밀성능으로 0.018회(h^-1)를 산정하였다. 도서관의 창호 기밀성능이 건물의 기밀성에 기여하는 비율은 1.
본 연구에서는 ISO 9972(International Standard Organization, 2015)에 따라 팬 가압/감압법으로 건물의 기밀성능을 측정하였다. 측정은 공정 완료 후 건물 사용 직전에 수행되었으며, 블로어 도어 장비를 통해 가압과 감압 조건을 만들고 15~60pa의 실내외 압력차를 유지시키는 유량을 측정하였다. 건물별 기밀체적을 고려한 기밀성능을 계산하였으며, 이때 계산된 기밀성능은 ACH50[h^-1]으로 표시하였다.
본 연구에서는 체육관, 주민센터 등과 같은 비주거용 건물의 현장 기밀성 측정결과를 토대로 기밀 시공 가이드라인을 구축하여 고기밀 건물 구현을 위한 기반 자료를 마련하고자 하였다. 패시브 수준으로 지어진 건물의 현장 기밀성능 비교 분석을 통해 공사 계획 및 방식을 검토하고, 누기 발생이 우려되는 건물 부위를 중심으로 권장 기밀 설계 및 시공 방안을 구축하였다. 연구 결과를 통해 고기밀성 건축물을 구축할 수 있는 방안을 마련하여 향후 제로에너지 건축물 보급 활성화를 지원하고자 한다.

대상 데이터

현장 기밀성 측정은 패시브 수준으로 지어진 비주거용 건물 6개소(복합커뮤니티 센터, 체육관, 주민센터, 복합청사, 도서관, 면사무소)를 대상으로 수행하였다. 건물의 기밀성능 평가 방법에는 가스 추적법(Tracer Gas Method)과 팬 가압/감압법(Fan Pressurization/Depressurization Method)이 있다(이수인 외, 2015).

이론/모형

가스 추적법의 경우 팬 가압/감압법 대비 더 많은 비용이 소요되고, 고도의 기술을 지닌 전문가들이 필요하며, 대규모 건물의 기밀성능 측정에는 한계가 있으므로(이동석 외, 2014) 건물 전체의 기밀성능 평가 시에는 주로 팬 가압/감압법을 활용한다. 본 연구에서는 ISO 9972(International Standard Organization, 2015)에 따라 팬 가압/감압법으로 건물의 기밀성능을 측정하였다. 측정은 공정 완료 후 건물 사용 직전에 수행되었으며, 블로어 도어 장비를 통해 가압과 감압 조건을 만들고 15~60pa의 실내외 압력차를 유지시키는 유량을 측정하였다.

성능/효과

1) 복합커뮤니티 센터는 기밀 설계가 거의 고려되지 않아 블로어 도어 장비를 활용한 건물 전체 기밀성능을 평가할 수 없었으며, 창호 부위 누기량으로 추정된 값보다 간이테스트 공간의 기밀성능 측정값이 더 높게 나타나므로 기밀층이 구축된 설비시스템 계획 및 시공이 미흡한 수준으로 판단된다.
2) 복합커뮤니티 센터 외 비주거용 건물들은 기밀 설계를 포함하여 주요 누기 발생우려 부위에 대한 디테일부 설계 및 시공을 수행하여 패시브 수준으로 기밀성능을 확보하였다.
3) 패시브 성능의 건물 기밀 설계 및 시공 수준은 한국에너지공단에서 제시하는 제로에너지 건축물 구현을 위한 주요 부위별 침기 최소화 방안과 유사하다. 제로에너지 건축물을 위한 기밀 설계 방안은 패시브 건축물 수준이고 일반 건축물보다는 높은 수준이어야 한다.
4) 건물의 우수한 기밀성능 충족을 위해서는 기밀 설계 및 시공 계획이 실제 건물에 반영되었는지 체크리스트 등을 통해 확인되어야 한다. 적용되지 않았거나 기존 계획이 미흡할 경우 보완 및 계획 수정을 통해 목표 성능에 달성할 수 있도록 노력해야 한다.
각 층별로 구획된 테라스 출입구 또한 강화유리 도어를 사용하였으며, 층별 내·외부 공간이 명확하게 구분되지 않아 블로어 도어를 활용한 건물 전체의 기밀 성능 측정이 불가한 것으로 분석되었다.
본 연구에서 분석한 비주거용 건물들은 패시브 건축물로서 기대되는 성능을 달성하고자 건물이 계획되어 완공에 이르는 과정 동안 공정별로 요구되는 사항들은 최대한 준수하고자 하였다. 다만 복합커뮤니티 센터의 경우 패시브 건축물에서 요구하는 건물 요소 성능 수준을 만족하였으나, 현장 기밀성 시험을 통해 기밀 설계 및 시공 수준이 다소 미흡한 것으로 분석되었으며, 이외의 비주거용 건축물 5개소는 패시브 건축물로서 건물요소 성능 및 기밀성을 모두 충족하는 건물로 분석되었다.
또한 4층 다목적실의 기밀성능 측정값이 창호 부위 누기량을 통한 건물 기밀성능 추정값보다 높게 나타나고 있으며 이는 기밀층이 구축된 설비시스템 계획 및 시공 적용이 미흡한 것으로 분석된다. 이와 같은 현장 특성을 고려해보면 복합커뮤니티 센터는 현장 기밀성 시험을 통해 추정된 기밀성능 범위보다도 더 저하된 기밀성능을 확보한 건물일 수 있다.
복합커뮤니티 센터의 창호 부위 누기량은 도서관보다 높게 분석되었다. 복합커뮤니티 센터의 측정 창호는 기밀1등급의 공인성능을 확보한 밀창 제품이었으나, 현장 누기량 측정 결과 기밀2등급으로 분석되었으며, 도서관의 측정 창호는 기밀1등급의 공인성능을 확보한 틸트앤턴 제품으로 현장 누기량 측정 결과는 기밀1등급으로 추정되었다. 따라서 설치된 창호 제품의 기밀성능에 따른 누기량 차이로 분석되며, 그 밖에도 창호 개폐방식, 기밀테이프 시공여부에 창호 부위의 누기량에 영향을 미친 것으로 분석된다(그림 3).

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용어 설명 출처 목록 (6)

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