1. 서론

문화재 에너지개보수를 하기 위해 외피를 살리자면 외단열이 아닌 내단열을 할 수 밖에 없다. 내단열은 에너지성능을 저하시키고 결로의 위험이 있을 수 있는데 본 보고서는 이를 방지하기 위한 시공방법을 연구하였다.

2. 건물의 개요, 개보수 대책

연구대상이 되는 건물은 브란덴부르크(Brandenburg)의 북동쪽에 위치한다. 1911년에 준공된 이 건물은 창고 건물로 개보수로 용도전환을 했다. 바로 이웃건물은 성으로써 유럽 아카데미로 쓰이고 국제적인 학생들이 이곳에서 세미나에 참여한다. 개보수에서 지하실의 이용을 더 이상 못하게 되었다. 지붕구조에서 썩은 나무골조의 교환 후에 기밀성능을 보강하고 이중보온유리로 된 창호를 설치하였다. 창호의 색과 창살의 분리는 문화재보호법에 따라 적용하였다. 건축법에서 요구되는 피난로의 설치를 위해 북쪽은 개구부 면적을 줄였다. 지붕은 써까래 사이에 단열재를 부착하였고 벽면은 뿜칠 세룰로스로 80mm 두께의 내단열로 시공하였다.

3. 단열시스템

세룰로스를 기본으로 한 내단열시스템 적용의 경우 새로운 현대적 단열공법으로 넓은 면적에 빈틈없는 단열층 형성을 이룬다. 여기서 세룰로스는 풀과 적은 양의 물과 섞어 분무기를 통해 뿌려진다. 그럼 표면적은 평평하게 된다. 건조시킨 후 단열층은 경화가 되고 특별한 미장마감으로 마무리한다. 그럼 새로운 벽체가 생성된다.

이 시스템은 특별히 건물의 개보수에서 좋은 성능을 자랑한다. 불균질한 표면을 다듬어야 하는 작업을 생략하고 바로 시공이 가능하다. 그리고 균열과 빈 공간이 있는 벽체에서 신뢰할 만한 접합이 가능하여 습기에 의한 곰팡이 생성이나 에너지의 방출을 막아준다. 세룰로스 섬유의 위생적인 성능으로 공간에 방습지가 필요없다. 실내공간의 습기확산의 방향에 침투하는 수증기의 양은 모세관전달 메카니즘을 통해 단열층의 실외면으로부터 실내난방구역으로 훨씬 확산이 많이 일어난다. 그래서 벽체의 습기를 상당량 제거할 수 있다.

4. 디테일

연구대상이 되는 건물에서 단열재의 두께는 80mm이다. 기본적인 열전도율을 기초로 순수 건축부위의 열관류율은 0.48W/(㎡K)에서 약 0.44W/(㎡K) 까지다. (지붕층의 벽돌두께 24cm) 이 성능은 고효율 단열재를 사용하여 효율을 높일 수 있다. 이 때 난방에너지의 절약과 함께 실내표면적의 높은 온도로 더 향상된 안락함을 실내에서 기대할 수 있다.

관통

기존의 지붕보는 원칙적으로 새로 부착될 내단열재를 관통하여 구조체에 걸쳐있다. 이렇게 모든 관통부위에서 피해를 막기 위해 기밀한 접합이 요구된다. 보에서 부패의 위험성은 특히 보머리에서 악화 정도가 훨씬 높다. 보머리는 차가운 외기와 접하고 있는 조적 벽돌에 근접해 있기 때문에 외부에서 스며드는 물기에 약하고 외부에 노출되게 된다. 이 때 목재보는 모세관 현상으로 전달되는 물기를 흡수하게 되고

문제가 발생하는 부위가 된다. 이런 이유 때문에 습기를 막을 수 있는 기밀성이 요구된다. 관통되는 부위의 기밀성을 유지하기 위해 전통적으로 테이프나 플라스틱 비닐을 입혀 막으려 했지만 이는 더욱 상황을 악화시키는 요인이 된다. 대신에 건축적으로 도막방수 2겹을 도입하고 그사이에 유리섬유로 된 Amierungsglitten을 겹친다. 아래 그림이 시공 그래픽이다.

Amierung섬유는 그림에서 노란색 물질로 추가적으로 덧붙여야 하는 재료로써 완성된 단열재 위에 더하여 주위에 감싸주어야 하고 두 번째 기밀성 재료로 작업되어진다. 그리고 그 위에 마감미장이 더해져 실내의 기밀성을 확보하게 된다.

창호의 설치

내단열를 사용한 문화재건물의 개보수의 경우 창호의 설치는 단열적인 측면에서 종종 이상적이지 못했다. 조적 벽돌과 창호의 접합부위와 창대주변은 높은 열관류율을 보이면서 실내의 난방에너지가 밖으로 새나가기 일수다. 다른 한편으로 표면적의 작은 온도를 통해 습기로 발생되는 피해를 초래할 수 있다. 그래서 창대의 단열이 매우 중요하고 열화상카메라로 열의 흐름을 추적하여야 한다. 이 때 단열층은 창대부위에서 40mm의 두께로 창틀까지 주어야 한다. 그래서 내단열의 시공전에 창문을 설치하여 단열층이 끊기지 않고 감싸도록 해야 한다.

창문의 기밀성 접합을 위해 미장이 가능한 기밀접합테이프를 계획할 수 있다. 이것은 단열재의 조립 전에 창문틀 주위에 가져갈 수 있다. 그리고 기존의 미장마감이 창호의 보이지 않는 틀까지 가능하다.

5. 방습

모든 내단열시스템의 경우 하자 없는 기능을 기대하기 위해 기본적인 조건을 전제할 수 있다. 벽체의 습기상태를 통해 본질적으로 이 기능이 결정되고 거의 모든 피해가 허용되지 않는 습기로부터 초래된다. 그래서 외부에서 스며드는 습기의 근원을 차단하는 것이 기본이다. 실내의 습기는 특히 대류를 통해서 이다. 또한 기밀하지 않은 설비장치, 위생시설의 취약한 기밀성을 통해 내단열의 성능을 약화시킨다. 그래서 관통부위와 모든 접합부위의 기밀성 향상이 요구된다.

강우

악천우로부터 보호하기 위해 효과적인 컨셉을 발견해야 한다. 동시에 모든 경우 외벽에서 물기의 작은 확산저항성이 보장되어야 표면적에서 건조과정이 빠르게 일어난다. 그래야 외부에서 내부로 수증기의 침투를 막을 수 있다. 해답은 마감표면적의 미장에서 벽돌이나 자연석의 가공까지 방수 페인트를 칠하는 것이다. 이를 위해 재료의 가공 시 접합성에 대한 시험을 충분히 이루어져야 한다. 그림을 보면 외부 벽체에서 습기의 침투성 정도를 시험하고 있는 상태이다.

6. 에너지측정

에너지측정장소의 선택은 3가지 목표가 있다. 첫 번째 가능한 상층과 지붕층에서 순수 벽체의 상태가 관찰되어야 한다. 이것은 온도와 습도를 겸용으로 한 측정기를 통해 외부벽체의 조적 구조에서 3cm의 거리를 두고 측정된다. 그리고 내단열과 조적 벽돌의 접합부위에서 그 상태를 측정한다. 여기서 직접적인 열흐름을 보여준다. 그리고 실내의 마감층에서 온도센서를 통해 표면적의 측정을 위해 측정되어진다.

또한 상층과 지붕층에서 공기의 상태(온도와 습도)가 측정된다. 외부의 환경상태는 피라노미터기(Pyranometer)를 사용하여 벽체에서 측정되고 두개의 적외선 레겐측정기(Regenmeter)를 사용하여 상층과 지붕층에서 측정장소에서 측정가능하다. 비난방 공간의 이웃 건물과의 연결부위 북동쪽에 외부온도와 습도를 측정하기 위한 측정기가 있다.

측정을 통해 겨울철 기간동안 제품이 시험성적표에서 보여주는 성증 보다 단열재의 열전도율이 뚜렷하게 높이 측정이 되었다. 아마도 이것은 외부의 차가운 입면에서의 단열층이 측정된 습도량과 연관관계가 있을 것이다.