에너지절약설계기준 방습층·단열재·기밀 및 결로방지 조치

왜 배우는가: 방습층·단열재·기밀 조치는 건축물 열손실과 결로·곰팡이 문제를 함께 해결하는 설계의 기본이라 실무에서 매번 검토된다. 「건축물의 에너지절약설계기준」의 의무사항으로 규정돼 있어 1교시 용어 문제와 2~4교시 논술 문제에 반복해서 나온다.

출제 이력: 제139회 2교시 2번, 제118회 1교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의: 방습층은 습한 공기가 구조체에 침투해 결로가 생기는 것을 막기 위해 단열재의 실내측에 설치하는 투습저항층이다.

키워드

• 방습층(Vapor Barrier)
• 투습도와 투습계수
• 결로(표면결로·내부결로)
• 단열재 연속성
• 이음부 중첩
• 기밀(Airtightness)
• 열교(Thermal Bridge)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 방습층은 실내 수증기가 벽 안으로 들어가지 못하게 막는 얇은 층이다. 벽 안쪽이 차가워지면 수증기가 거기서 물방울로 변해 단열재와 구조체를 적신다. 이 현상이 내부결로다.

정식 정의는 「건축물의 에너지절약설계기준」 제5조의 카목에 있다. 방습층은 투습도가 24시간당 30g/㎡ 이하, 또는 투습계수 0.28g/㎡·h·mmHg 이하인 투습저항을 가진 층이다. 시험은 KS T 1305 또는 KS F 2607 방법을 따른다. 투습도 24시간당 30g/㎡ 이하 가 핵심 기준이다.

투습도는 일정 시간 동안 단위면적을 통과하는 수증기량이다. 투습계수는 재료 두께를 감안한 투습성 지표다. 둘 중 하나만 만족해도 방습층으로 인정되는 것이 기준의 구조다. 단열재 자체나 단열재 실내측 마감재가 같은 성능을 가지면 그 재료를 방습층으로 본다. 이 점을 답안에 함께 쓰면 감점이 줄어든다.

단열재 연속성은 단열층이 끊기지 않고 벽·바닥·지붕을 이어 감싸는 상태다. 단열이 끊기면 그 자리에 열교가 생기고, 열교 부위의 실내 표면온도가 떨어져 국부 결로가 발생한다. 기밀과 방습은 이 연속성 위에서 함께 작동한다.

기밀은 틈새로 공기가 새지 않게 막는 것이다. 공기가 새면 수증기가 함께 이동하므로 방습층만으로는 결로를 막기 어렵다. 그래서 기준은 방습층, 단열재, 기밀을 한 묶음으로 규정한다.

3. 등장 배경과 필요성

건물이 단열 성능을 높이고 기밀해지면서 실내 수증기가 벽체 안에 머무는 문제가 커졌다. 과거에는 벽의 틈새로 공기가 자연스럽게 빠져나가 수증기도 함께 배출됐다. 지금은 그 틈새가 줄어들어 수증기가 구조체 안에서 응결하기 쉬워졌다.

국내에서는 1975년 건축법에 에너지 절약 조항이 신설되었고, 이후 단열과 열손실 방지 기준이 단계적으로 강화되었다. 「녹색건축물 조성 지원법」에 따라 에너지절약계획서와 설계 검토서가 도입되면서 방습·단열·기밀 조치는 의무사항이 되었다. 의무 조항은 제6조 제4호에 있으며, 기밀 및 결로방지 조치를 규정한다.

결로는 곰팡이, 마감재 박리, 구조체 부식으로 이어진다. 이는 실내 환경과 건물 수명을 동시에 떨어뜨린다. 따라서 에너지 절감과 결로 방지는 별개가 아니라 같은 설계 목표다.

4. 구성요소·원리·절차

에너지절약설계기준의 기밀·결로방지 조치는 벽체를 구성하는 층이 방습층, 단열재, 구조체, 기밀층의 순서로 연속되는 것을 전제로 한다. 각 층의 역할과 시공 요점을 표로 정리하면 다음과 같다.

표의 구성 요소는 서로 떨어져 작동하지 않는다. 방습층은 단열재와 함께 연속성을 확보해야 제 기능을 한다. 방습층의 이음이나 단부가 끊기면 그 틈으로 수증기가 들어가 단열재 내부에서 응축한다. 결과적으로 단열재 성능이 떨어지고 곰팡이와 부식이 발생한다.

방습층은 실내측 설치가 원칙이다. 실내 수증기가 단열재 안쪽으로 들어가 차가운 구조체 표면에서 응축하는 것을 막기 위해서다. 단열재의 외기측에는 투습성이 있는 재료를 쓰는 것이 일반적이다. 그래야 구조체 안의 습기가 외부로 빠져나갈 수 있다.

기밀 조치는 방습층과 구별해서 이해해야 한다. 방습층은 주로 수증기 확산을 억제한다. 기밀층은 공기의 누설을 막는다. 공기가 틈을 타고 들어오면 수증기가 함께 이동하므로 두 조치를 함께 시공해야 결로를 줄일 수 있다.

절차

• 단열 대상 부위를 구분하고 각 부위의 열관류율 기준을 확인한다.
• 단열재의 실내측에 방습층 위치를 정한다.
• 단열재 이음부를 밀착하거나 2장을 엇갈려 시공한다.
• 방습층 이음부는 알루미늄박 또는 플라스틱계 필름 기준으로 100㎜ 이상 중첩하고 내습성 테이프나 접착제로 기밀하게 마감한다.
• 단부와 모서리는 중첩 폭과 테이프 마감 기준을 따른다.
• 창호 주변과 외피 접합부는 코킹과 가스켓으로 밀폐한다.
• 시공 후 방습층 손상과 접합부 누락 여부를 점검한다.

원리 공식

벽체 내부의 결로 위험은 온도 분포와 수증기압 분포로 판단한다. 수증기 확산량은 다음 식으로 근사한다.

$g = \frac{\Delta p}{R_v}$

여기서 g는 수증기 확산량(g/(㎡·h)), \Delta p는 벽체 양측의 수증기압차(Pa), R_v는 투습저항(㎡·h·Pa/g)이다. 투습저항이 큰 방습층을 실내측에 두면 \Delta p의 대부분이 방습층에서 소비되어 단열재 내부로 들어가는 수증기가 줄어든다.

바닥난방 단열 계산 예

온수배관 하부와 슬래브 사이 구성 재료의 열저항 합계는 총열관류저항의 60% 이상이어야 한다. 바닥에 요구되는 열관류율이 U = 0.20 \ \mathrm{W/(㎡·K)}라고 가정하면 총열관류저항은 R_{tot} = 1/U = 5.0 \ \mathrm{㎡·K/W}다. 단열재 열저항 기준은 5.0 \times 0.6 = 3.0 \ \mathrm{㎡·K/W} 이상이다. 이 값은 가정 조건의 계산 결과이며, 실제 기준값은 해당 지역과 부위의 별표 기준으로 확인해 적용한다.

방습층은 실내측에 두고 단열재와 연속되게 시공한다

5. 관련 법령·기준·표준

「건축물의 에너지절약설계기준」은 「녹색건축물 조성 지원법」에 근거한 국토교통부 고시 기준이다. 방습층·단열재·기밀 조치는 의무사항 가운데 건축부문 설계기준에 규정되어 있다. 아래 표는 이 절에서 다루는 핵심 기준값을 모은 것이다.

표의 값 중 방습층 투습도, 바닥난방 단열재 열저항 비율, 이음 중첩 폭, 기밀 등급은 기준 원문에 명시된 값이다. 기밀성 창의 통기량 기준은 용어 정의에 명시되어 있다.

개정 연혁은 다음과 같다. 1975년 건축법에 에너지절약 조항이 제정됐고, 1987년 7월부터 전국을 3대 기후대로 나눠 열관류율 규제를 시행했다. 1985년에는 에너지절약계획서 제출 제도가 도입됐다. 현행 기준은 국토교통부와 기후에너지환경부가 관리하는 고시 체계다.

한국산업표준은 투습도 시험과 창호 기밀 시험의 근거다. 방습층 투습도는 KS T 1305 또는 KS F 2607 시험방법으로 확인하고, 창호 기밀은 KS F 2292 등급으로 확인한다.