■ 에너지성능 향상을 위한 리모델링이라는 표현은 한편으로는 다소 애매할 수 있지만 일반적으로 기존 건물 보다 건강한 환경과 개선된 내구성 및 안전성을 제공하는 동시에 에너지 성능 수준을 향상시키는 것을 의미함.
■ 외벽에 단열재를 보강하는 것은 에너지성능 향상을 위한 리모델링 기법 중 가장 핵심적인 방법임.
■ 하지만 이는 비용 측면에서도 큰 부담이 될 뿐만 아니라, 기존 외피의 단열조건을 변경해야 한다는 어려운 과제임을 감안해야 함.
■ 본 연구에서는 에너지성능 향상을 위한 외단열 리모델링 사례 연구를 소개하고 있으며, 향후 외단열 시공을 위한 대안으로써 공장제작 외단열 벽 패널 적용에 대해서도 논의하고 있음.(ix:1~8) 

■ 외단열은 통상 상업용 건물의 신축 및 리모델링에 흔하게 적용됨.
■ 외단열은 일반적으로 방수층 위에 다음의 5개의 레이어로 구성됨.
   1. 접착제
   2. EPS 단열재
   3. 베이스코트
   4. 보강 메쉬(베이스코트에 함침)
   5. 외부 마감재 

■ 외단열은 목조 또는 석조로 이루어진 기존, 신축 건물에 적용할 수 있으며, 단열재 두께는 최고 16inch 까지 적용 가능함.
■ 한편, 외단열은 저층 주거용 건물에는 거의 사용되지 않고 있음.
■ 이는 주거용 건물의 외단열을 적용한 리모델링에 대한 이해가 부족하고, 비용이 비싸며, 외단열 유통경로가 활성화되어 있지 않기 때문임.
■ 외단열의 최종 외부 마감재는 스터코(stucco)와 유사하지만, 실제로는 매우 다른 시스템임.
■ 스터코는 시멘트 모르타르 제품들을 통칭한다면, 외단열에서의 외부 마감재는 공식 승인을 받은 제조업체가 제작한 정식 등록된 합성물질을 지칭함.
■ 외단열 외부 마감재는 유리메쉬로 보강한 시멘트 및 골재 유기중합체로 구성되어 있으나, 스터코는 무기 시멘트, 모래, 석회로 구성되어 있음.(ix:9~25) 

■ 단열재 두께 4inch의 외단열을 적용한 주거용 건물의 리모델링 사례 연구를 소개하고 있으며, 주거용 건물의 외단열 현장 특이사항, 비용 등이 언급되어 있음.(ix:26~28)
■ 2012년 12월 14일부터 2013년 1월 10일까지 공휴일일 제외한 19일 중 8일은 날씨(비가 오거나 너무 추웠음)로 인해 공사를 수행하지 못함.
■ 11일간 총 작업시간은 278시간(표 1. 참조)이었으며, 창을 포함한 전체 벽체면적은 2,122ft2, 창호를 제외한 순수 벽체면적은 1,680ft2임.
■ 전체 벽체면적에 대한 시간당 작업면적은 7ft2/hour, 순수 벽체면적에 대한 시간당 작업 면적은 6ft2/hour로 나타남.
■ 만약 공장제작 외단열 벽 패널을 적용한다면 현장 작업시간이 줄어들 수 있음.
■ 사전 작업(Prep work) 및 방수층 시공(Water barrier)에 걸리는 작업시간은 동일할 것이나, 그 이외 작업은 패널 설치 및 이음새 실런트 처리로 대체되어 작업시간은 총 140~180시간 정도 소요될 것으로 예상됨.(p.11:1~9) 

■ 사례 연구 주택을 National Renewable Energy Laboratory에서 개발한 에너지 및 비용분석 프로그램 Building Energy Optimization (BEopt) ver. 2를 이용하여 에너지 시뮬레이션을 수행함.
■ 연간 에너지 비용 측면에서 단열재 4inch의 외단열이 최적의 대안으로 나타났으며, 외부 마감재를 중간 사양의 비닐재로 교체하는 것보다는 연간 에너지 비용이 높게, 고급 사양의 비닐재로 교체하는 것보다는 연간 에너지 비용이 낮게 나타남. 또한, 이 결과는 Zone 4 기후에 속하는 New York의 Islip과 Zone 5 기후에 속하는 Boston 지역에서 유효함(ix:29~35) 

 ■ 외단열 현장의 안전 관리는 일반적인 공사 현장에서의 주의사항(예를 들어 사다리 안전성 관리, 고글 및 글러브 등과 같은 개인 보호용품 착용) 외 특별한 지침이 요구되지 않으나, 몇 가지를 정리하면 다음과 같음
  - 외단열 시공 작업에 적합한 비계 사용 및 추락 대비책 마련
  - EPS 단열재 절단 시 조각이나 먼지 등의 흡입을 막기 위해 보호 안경 및 마스크 착용
■ 외단열 외부 마감재는 가루 형태로 현장에 반입되어 공기 중에서 호흡기를 통해 침투 가능한 스터코와 달리 물과 함께 미리 혼합되어 현장에 반입됨.(p.18:5~15)

■ 만약 내부에 방습층이 설치되어 있으며 단열층 뒤 배수층을 통해 충분한 환기가 이루어지지 못한다면, 외단열을 포함하여 모든 벽체에서 내？외부 방습층 간 습기를 제거하는 것은 매우 중요한 유의사항임.
■ 벽체 내부에 생긴 습기를 제거하기 위해 외단열을 구성하는 패키지에는 내부 방습필름이나 불투수성 내부 마감을 포함해서는 안 되나, 예외적으로 배수층이 불투수성 공기막이거나 내부에 프레임으로 인한 중공층등 형성되어 있지 않다면 가능함.
■ 배수층을 통한 충분한 환기느 습기 제거에 탁월한 효과가 있으며, 관련 디테일은 본 보고서 부록에 수록되어 있음.(p.18:16~23) 

■ 외단열은 이음새 실런트 관리를 위해 주기적으로(대략 5년에 한번씩) 점검 및 유지관리를 수행해야 함.
■ 특히, 현장제작 시스템보다 이음새 부분이 많이 발생하는 공장제작 패널 시스템의 경우 유지관리는 더욱 중요함.
■ 규모가 작은 저층 건물의 경우, 외단열 제작 시 사용한 도구로 점검을 수행할 수 있음.
■ 마감재에 따라 주기적인 외부 청소가 필요할 수도 있음.(p.19:9~14) 

■ 단열이 부실한 벽체에 외부 단열재를 추가하는 방법은 재실자 쾌적성 향상에 큰 효과가 있음.
■ 연속적으로 이어진 외벽 단열 경계선이 내부에서 외부로의 열흐름을 막아주어 실내 온도를 안정적으로 유지시켜 줌.
■ 뿐만 아니라 보다 조용한 실내 환경 제공, 외부로부터의 먼지 유입 차단 등의 효과가 있으나, 외단열 시공으로 인해 집이 너무 기밀해진 경우, 반드시 기계환기를 고려해야 함.(p.19:23~31) 

■ 외단열 외부 마감은 다양한 색상 및 옵션 선택이 가능함.
■ 일반적으로 단색 마감을 가장 많이 사용하지만, 석재 또는 벽돌 같은 느낌을 주기 위해 두 가지 이상의 색상을 사용하거나, 스텐실 패턴을 적용할 수도 있음.(p.21:1~3) 

■ 외단열은 일반적으로 현장제작 방식이나, 공장제작 패널을 사용할 수도 있으며, 장단점은 아래와 같음
■ 장점
  - 날씨의 영향을 덜 받음. 예를 들어 현장제작 방식이었던 본 연구 사례에서는 외단열 시공 기간 중 40%를 날씨로 인해 공사를 중단했었음.
  - 벽에 부착하기 위해 EPS 단열재 절단 후 발생하는 조각들이나 기타 현장에서 발생하는 쓰레기가 줄어듦.
  - 공기가 짧기 때문에 리모델링 과정 기간 동안 건물 재실자에게 미치는 악영향이 최소화됨.
  - 노무비가 비싸거나 작업 환경이 좋지 않은 곳에서는 현장제작 방식에 비해 오히려 공사비를 낮출 수 있는 여지가 큼.
■ 단점
  - 패널 간 이음새 부분의 실런트 관리를 위해 주기적인 점검이 필요함. 점검 및 유지관리는 5년마다 시행할 것을 권장하며, 높고 규모가 큰 건물은 비계작업을 요하므로 점검하는데 어려움이 따름.
  - 치수 오차나 평면도와 다른 벽체 등으로 인한 작은 오차는 현장에서 절단, 제작하는 것이 보다 수월함.
  - 작은 규모의 건물은 공장제작 단가가 더욱 높아짐.
  - 외단열 패널 시스템을 제작, 유통하는 업체가 활성화되어 있지 않음.(p.21:4~26) 

■ 외단열 두께는 목표하는 에너지성능 수준이나 창호, 모서리 또는 기후대와 같은 현실적인 요소들의 영향을 받음.
■ 최소 1inch부터 최대 16inch까지 시공할 수 있음.(p.21:27~29) 

■ 본 연구에서는 3가지 주요 논제를 다음과 같이 정리함.
1. 외벽의 에너지성능 향상을 위한 외단열 시공비용은 얼마나 되는가? 그리고 외단열을 위한 가장 비용효율적인 단열재 두께는 얼마인가?
- 본 연구의 케이스스터디 결과, 표준 외부마감재 및 방수층을 포함하여 단열재 두께 4inch를 적용한 외단열 공법의 벽체 면적에 대한 시공비용은 ＄15.50/ft2로 산출됨. 단열재 두께가 달라질 경우 노무비 단가는 크게 변하지 않으므로 단열재 종류에 따라 시공비용이 달라짐. 단열재 두께 2inch, 6inch 적용 시 시공비용은 각각 ＄15, ＄16로 추정됨. BEopt 시뮬레이션 결과, zone 4 및 zone 5에서 리모델링 시 연간 에너지비용은 단열재 두께 2inch, 4inch, 6inch 중 4inch 적용 시 가장 적게 드는 것으로 나타남. 기존 외장재가 수명을 다하고 이에 대한 대안으로 외단열, 그리고 고가의 비닐 외장재 또는 이와 유사한 가격대의 마감재를 고려할 경우, 단열재 두께 4inch를 적용한 외단열이 가장 비용효율적인 것으로 나타남.

 

2. 천장, 기초, 창호 등을 통한 누설을 감안하고 외단열 시공 후 기밀성능은 어느 정도까지 확보할 수 있는가?
- Gibbs Road 연구에서는 외단열 시공 후 블로어 도어 테스트(Blower door test)에서 환기회수 2 ACH50를 달성함. 외단열 시공 과정 중 기밀성능을 검증하기 위해 블로어 도어 테스를 수행하거나, 특정 환기회수를 달성하기 위해 별도의 기밀처리는 하지 않았음. 외단열 시공 전 환기회수가 15 ACH50이었던 것과 비교하면 외단열 시공이 기밀성능 향상에 미치는 영향이 매우 크다는 것을 알 수 있음.

 

3. 외단열 벽 패널을 사용하면 외단열 시공의 공기 및 비용 단축이 가능한가? 만약 가능하다면 어떠한 환경에서 얼마만큼 단축이 가능한가?
- 패널의 이점은 시공속도가 빠르고 작업 스케쥴에 대한 신뢰도가 높아 결과적으로 비용을 단축할 수 있다는 점, 벽에 밀착시키기 위해 패널 표면을 다듬어 출하하기 때문에 현장에서 먼지 발생이 적다는 점, 건물 주변 및 비계에서의 작업 시간이 줄어들어 안정적이라는 점 등이 있음. 날씨가 안 좋거나 현장 인부의 노무비가 비싸거나 작업 환경이 안 좋은 경우 외단열 벽 패널을 사용하는 것이 보다 경제적일 수 있음. 패널 운반비용은 패널 면적당 대략 ＄7~9/ft2가 소요되며, 만약 방수층을 ＄6/ft2이하로 시공할 수 있다면 외단열 벽 패널을 사용하는 것이 보다 경제적인 방법이 될 수 있음. 공장제작 외단열 벽 패널을 사용한 다른 프로젝트가 현재 진행 중에 있음.(p.23)