결로

왜 배우는가: 결로는 건축물의 곰팡이, 내구성 저하, 실내 공기질 문제를 일으키는 대표적 습기 장해이며, 단열 강화와 기밀화로 발생 가능성이 커져 실무 설계에서 반드시 검토한다. 시험에서는 발생 원리, 종류, 대책을 묻는 문제로 2개 회차에 반복 출제되었다.

출제 이력: 제136회 1교시 1번, 제118회 2교시 3번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의 문장:

결로는 습공기가 노점온도 이하의 구조체 표면이나 내부에 닿아 수증기가 물방울로 응축되는 현상이다.

핵심 키워드

• 노점온도(露點溫度, Dew Point)
• 표면결로(Surface Condensation)
• 내부결로(Interstitial Condensation)
• 방습층(Vapor Barrier)
• 열교(Thermal Bridge)
• 상대습도
• 환기
• 단열 보강

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 결로는 차가운 벽에 생기는 물방울이다. 공기 속 수증기는 보이지 않지만, 공기가 식으면 더 이상 품을 수 없게 된다. 이때 남는 수증기가 물로 바뀌는 것이 결로다.

정식 정의는 다음과 같다. 습공기가 그 공기의 노점온도 이하인 구조체와 접촉하면 구조체 실내표면 또는 구조체 내부에서 수증기가 응축하여 물방울이 생기는 현상을 결로라 한다. 노점온도는 대기압 일정 조건에서 공기를 냉각했을 때 수증기가 응축을 시작하는 온도다. 공기가 포화되는 온도라는 점에서 포화온도의 일종으로 본다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

• 노점온도(露點溫度, Dew Point): 공기 중 수증기 분압에 대응하는 포화온도다. 공기 중 수증기량이 같으면 노점온도는 일정하다. 상대습도가 높을수록 노점온도는 현재 기온에 가까워진다.
• 표면결로(Surface Condensation): 벽·천장·창 등 눈에 보이는 실내 표면에 물방울이 맺히거나 곰팡이가 생기는 결로다. 실내에서 가장 쉽게 확인된다.
• 내부결로(Interstitial Condensation): 단열재와 구조체 사이 등 벽체 내부에서 발생하는 결로다. 외부에서 보이지 않아 피해가 커진다.

결로는 항상 온도 차와 수증기량 두 조건이 함께 있을 때 발생한다. 실내 수증기는 확산이나 공기 이동으로 구조체 안으로 들어가고, 차가운 표면에서 노점 이하가 되면 응축한다.

3. 등장 배경과 필요성

결로 문제는 건축 기술이 바뀌면서 두드러졌다. 단열재를 두껍게 하고 외피를 기밀하게 만들수록 실내 수증기가 빠져나가지 못하고, 구조체 표면 온도는 낮아진다. 그 결과 단열이 잘된 건물에서도 결로가 생길 수 있다.

또한 현대 건물은 실내 습기 발생원이 많다. 욕실 증기, 조리 증기, 거주자의 호흡과 땀, 식물과 가구의 수분 등이 실내 수증기량을 늘린다. 환기가 부족하면 이 수분이 빠지지 않고 표면에 응축한다.

결로는 곰팡이와 세균 번식을 일으켜 실내 공기질을 떨어뜨린다. 곰팡이 포자는 호흡기 질환과 알레르기 원인이 된다. 내부결로는 목재 부식, 단열재 성능 저하, 철골 녹 등 구조 내구성 문제로 이어진다. 이 때문에 설계 단계에서 결로 방지를 기밀·단열·환기와 함께 종합적으로 계획한다.

노점온도 이하에서 결로가 시작된다는 원리가 모든 대책의 출발점이다.

4. 구성요소·원리·절차

결로는 습공기, 노점온도, 구조체 표면온도의 세 요소로 설명한다. 실내 공기 속 수증기량이 일정할 때 공기 온도가 노점온도까지 내려가면 수증기가 물로 응축된다. 구조체 표면온도가 실내 공기의 노점온도보다 낮으면 그 표면에 물방울이 맺히는 것이 표면결로다. 벽 내부의 어느 층 온도가 노점 이하가 되어 생기는 것이 내부결로다.

구성요소별 역할은 다음과 같다.

표면온도는 열저항의 비율로 정해진다. 실내 공기와 외기 사이 정상상태에서 열流는 같으므로 다음 식이 성립한다.

$T_s = T_{in} - (T_{in} - T_{out}) \cdot \frac{R_{i}}{R_{tot}}$

여기서 T_s는 실내측 표면온도(℃), T_{in}은 실내 공기온도(℃), T_{out}은 외기온도(℃), R_{i}는 실내 공기에서 실내측 표면까지의 열저항(㎡·K/W), R_{tot}는 벽체 전체 열저항(㎡·K/W)이다. 실내측 열저항 비율이 클수록 표면온도가 외기 쪽으로 떨어진다. 그래서 단열재를 외측에 두는 외단열이 표면결로에 유리하다.

예를 들어 실내 20℃, 상대습도 60%이면 노점온도는 약 12℃다. 외기가 -5℃이고 R_{i}/R_{tot}가 0.2이면 T_s는 15℃로 노점보다 높아 결로가 없다. 같은 조건에서 비율이 0.6이면 T_s는 5℃로 노점보다 낮아 결로가 생긴다(가상의 계산 예).

결로 발생 절차는 다음과 같다.

• 실내에서 조리·샤워·호흡으로 수증기가 발생한다.
• 환기가 부족하면 실내 절대습도가 올라가 노점온도가 상승한다.
• 단열 부족이나 열교 부위에서 구조체 표면온도가 떨어진다.
• 표면온도가 노점온도 아래로 내려가면 응축이 시작된다.
• 응축된 수분이 곰팡이 생육과 재료 부식을 일으킨다.

내부결로는 4단계에서 벽체 내부의 온도 분포를 따라 노점 이하가 되는 층에서 일어난다. 방습층이 없거나 한쪽에 몰려 있으면 수증기가 단열층 안으로 들어가 쌓인다.

핵심 판단은 노점온도와 표면온도의 비교다. 표면온도가 노점온도보다 낮으면 결로가 발생한다. 대책은 이 두 값 중 하나를 바꾸는 방향으로 세운다.

5. 관련 법령·기준·표준

결로 방지의 법적 근거는 「녹색건축물 조성 지원법」에 따른 「건축물의 에너지절약설계기준」이다. 이 기준은 열손실 방지 조치(제2조), 건축부문 의무사항(제6조), 권장사항(제7조), 기계부문 설계 외기조건(제8조)을 정한다. 결로와 직접 관련된 규정은 제6조 제4항의 기밀 및 결로방지 조치다. 방습층, 이음부 마감, 방풍구조, 기밀성 창이 여기에 든다.

기준 수치와 조건은 다음과 같다.

방습층은 단열재 실내측에 설치하는 것이 원칙이다. 투습도와 투습계수는 KS T 1305 또는 KS F 2607의 시험방법으로 확인한다. 외벽은 외단열로 시공하고 모서리는 단열재를 연속하여 열교를 막는다(제7조 제3항 나목, 다목, 권장사항). 외피 열교부위는 별표11의 선형 열관류율 기준을 따른다. 부위별 열관류율 기준값은 별표1에 있다.