복층유리

왜 배우는가: 복층유리는 건물 외피의 열손실과 결로, 소음을 줄이는 핵심 창호 재료라서 현장 시공과 설계 모두에서 기본으로 다룬다. 간봉, 실란트, 흡습제 같은 구성 재료의 역할을 알아야 하자 불량과 하자의 원인을 설명할 수 있어서 시험에서도 반복해 출제된다.

출제 이력: 제100회 4교시 6번, 제91회 1교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

복층유리는 두 장 이상의 판유리를 간봉으로 일정 간격 떼어 주변을 밀봉하고 내부 공기층을 건조시킨 단열 유리다.

• 복층유리
• 간봉(Spacer)
• 1차 실란트(Primary Sealant)
• 2차 실란트(Secondary Sealant)
• 흡습제(Desiccant)
• 충전가스
• 공기층
• 내부 결로 방지

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 유리 두 장 사이에 빈 공간을 두고 그 공간을 막아 놓은 유리다. 두 유리 사이의 정지된 공기가 열을 전달하는 속도를 낮춘다. 그래서 실내의 열이 밖으로 빠져나가는 양과 바깥의 열이 안으로 들어오는 양이 함께 줄어든다.

정식 정의는 다음과 같다. 두 장 이상의 판유리를 간봉으로 이격하여 가장자리를 밀봉하고, 내부에 건조 공기 또는 불활성 가스를 채워 단열·차음 성능을 높인 유리 구성체다. 영문으로는 IGU(Insulating Glass Unit)라고 부른다. 건축 분야에서는 2매 이상 판유리 구성이 기본이다.

핵심 용어는 다음과 같이 이해한다. 간봉(Spacer)은 두 판유리 사이의 간격을 유지하고 공기층의 경계를 만드는 띠 모양 부재다. 금속 간봉은 열을 잘 전달하므로 열교 문제가 생긴다. 이를 줄이려고 저열전도 재료나 플라스틱 계열 따뜻한 간봉(warm-edge spacer)을 쓴다.

1차 실란트(Primary Sealant)는 간봉과 유리 사이에 바르는 기밀재다. 폴리아이소부틸렌(polyisobutylene) 계열이 쓰이며, 충전가스가 빠져나가는 것과 수증기가 들어오는 것을 막는다. 2차 실란트(Secondary Sealant)는 복층유리 가장자리 전체를 감싸는 재료로, 폴리설파이드나 실리콘 계열이 쓰인다. 유리 사이의 결합력을 유지하고 1차 실란트가 움직이지 않도록 붙잡아 준다.

흡습제(Desiccant)는 공기층 안의 미량 수분을 흡착하는 건조제다. 제올라이트 같은 다공성 재료가 쓰이며, 공기층이 건조하게 유지되어 겨울철에도 유리 안쪽 면에 이슬이 맺히지 않게 한다. 충전가스는 공기 대신 열전도율이 낮은 가스를 넣은 것이다. 아르곤 같은 불활성 가스가 주로 쓰인다. 진공을 만드는 방식도 있으나 현장 시공에서는 가스 충전형이 일반적이다.

공기층은 두 유리 사이의 밀폐된 빈 공간이다. 공기층의 두께와 밀봉 상태가 복층유리의 단열 성능을 결정한다. 공기층이 열린 상태나 밀봉이 깨진 상태에서는 단열 효과가 크게 떨어진다.

3. 등장 배경과 필요성

단판유리는 열 저항이 매우 낮다. 실내외 온도차가 큰 겨울철에는 유리 표면에서 열이 빠르게 빠져나가고, 실내 공기 중 수분이 유리 표면에 맺혀 결로가 생긴다. 결로가 반복되면 창틀과 벽체가 젖고 곰팡이와 부식이 발생한다. 건축물의 에너지 소비를 줄여야 하는 요구가 커지면서 단일 유리를 대체할 구성이 필요해졌다.

복층유리는 두 유리 사이의 정지된 공기층이 단열층 역할을 하도록 만든 해결책이다. 공기층을 두면 실내외 사이의 열 흐름이 단판유리보다 크게 줄어든다. 여기에 충전가스와 저방사 코팅을 더하면 성능을 더 높일 수 있다. 공기층은 소음의 전달도 줄이므로 도로변이나 공항 주변 건물에서도 차음 목적으로 쓰인다.

복층유리가 현장 품질 문제로 자주 지적되는 이유는 구성 재료가 많고 각 재료가 서로 다른 역할을 하기 때문이다. 간봉과 1차 실란트가 가스와 수분을 막지 못하면 공기층의 건조 상태가 깨진다. 흡습제가 포화되면 결로가 생기고, 2차 실란트가 손상되면 판유리 사이의 결합력이 떨어진다. 시공 단계에서 이 재료들을 정확히 쓰고 밀봉을 확실히 하는 것이 복층유리 성능의 전제다.

이 때문에 복층유리는 재료 구성, 밀봉 방식, 가공 단계의 관리가 모두 중요하다. 답안에서는 각 구성 재료의 역할과 그 역할이 깨졌을 때의 결과를 함께 쓰는 것이 설명력을 높인다.

4. 구성요소·원리·절차

복층유리는 판유리 2장 이상을 간봉으로 띄우고 가장자리를 밀봉해 중공층을 만든 유리다. 중공층의 공기나 가스가 열이동을 줄이고, 밀봉 상태가 수분 침입을 막아야 성능이 유지된다. 구성요소별 역할은 다음 표와 같다.

표 아래 설명: 1차 실란트는 중공층의 기밀을 유지하는 핵심 부재다. 2차 실란트는 판유리를 기계적으로 연결해 단위 구조를 유지하며, 실란트가 부족하면 기밀이 깨진다. 표의 재료 종류는 제조사마다 다르므로 제품 사양을 함께 확인해야 한다.

원리는 다음과 같다. 건조제가 중공층 내부의 수분을 흡착하면 저온 시 유리 내면에 이슬이 맺히는 내부 결로가 막힌다. 1차 실란트가 외부 수분의 침입과 봉입가스의 누출을 막으면, 중공층 건조 상태가 장기간 유지된다.

건조제는 중공층 습기를 흡착해 내부 결로를 막고, 1차 실란트는 수분 침입과 가스 누출을 막는다.

간봉 재질도 열성능에 직접 영향을 준다. 금속 간봉은 열을 전달해 단열 성능을 떨어뜨리고, 유리 가장자리에 결로나 결빙을 만들 수 있다. 이를 줄이기 위해 열전도율이 낮은 플라스틱 계열의 웜엣지 간봉을 쓴다.

제조 절차는 다음 순서로 진행한다.

• 판유리를 치수대로 절단하고 모서리를 가공한 뒤 세척·건조한다.
• 간봉 내부에 건조제를 충전한다.
• 간봉 측면에 1차 실란트를 도포한다.
• 판유리를 간봉에 밀착시켜 압착 조립한다.
• 가장자리에 2차 실란트를 충전한다.
• 가스 충전 방식(온라인 가스 충전 또는 간봉 구멍 뚫기 후 치환)으로 봉입가스를 채운다.
• 실란트를 경화시킨 뒤 기밀과 외관을 검사한다.

가스 충전은 최근 온라인 충전 방식이 주류다. 간봉에 구멍을 뚫지 않아 밀봉 부위가 줄어든다는 점이 장점이다.

5. 관련 법령·기준·표준

복층유리는 건축 외장재이므로 건축 관련 법령과 한국산업표준(KS)을 함께 따른다. 구조 안전은 「건축법」과 구조 기준을, 단열 성능은 「건축물의 에너지절약설계기준」(국토교통부 고시)의 창호 열관류율 기준을 따른다. 제품 자체의 품질은 KS 복층유리 규격으로 판정한다.

표 아래 설명: 중공층 두께와 건조제 성능은 제품 설계와 품질 검사의 기준이 된다. 실란트 종류는 기밀 성능과 직결되므로 제조사 시험 성적서에서 확인한다. 열관류율 기준은 지역과 건물 용도에 따라 달라지므로 설계 단계에서 해당 고시의 값을 적용한다.

개정 연혁은 다음과 같다. 복층유리 단열 기준은 에너지 절약 요구에 따라 주기적으로 강화되어 왔다. 다만 개정 시점과 세부 수치는 이 절에서 확정하지 않았으므로, 적용 시에는 현행 고시 원문을 기준으로 삼는다.

6. 유형과 비교

복층유리는 간봉 재질, 공기층 충전 기체, 표면 코팅의 조합으로 구분한다. 그 조합에 따라 단열 성능과 결로 저항이 달라진다.