Posted by Z30Haus의 단열벽체는 이전 포스팅에서 R30 수준을 만족하는 가장 얇은 벽체로 구성하는 것으로 결정했었습니다.
75mm(3인치) 120K 밀도 미네랄울 보드 외단열과 50mm(2인치) CCSF 중단열 (북향벽은 100mm) + R11 글라스울 인슐레이션 구성입니다.
외단열: 미네랄울 140Kg/m3 75mm 단열값 R11~
중단열1: CCSF 50kg/m3 50mm 단열값 R11~
중단열2: 다등급 글라스울 90mm 단열값 R11~
이렇게 3개의 레이어가 최소 R33이상의 단열값을 가지며, 목재 스터드와 헤더, 창호등의 단열값을 고려한 실질 벽체 단열값은 R29 정도가 됩니다.
왜 이렇게 여러층의 서로다른 단열재를 적용하였나?
내벽이나 단열재 내부 결로가 발생하지 않는 최적의 성능대비 비용을 추구한 결과였습니다.
[외단열-미네랄울 보드]
중단열은 단열재가 들어가지 않는 스터드나 창호등의 영향으로 실질 단열값이 20% 정도 떨어지지만, 외단열은 구조체열교가 없어 단열재 투입이 그대로 집의 실질 단열성능에 반영되기에 가급적 외단열 비율을 높이는 것이 여러모로 좋습니다. 외단열만으로 R30정도의 단열성능을 가지려면 EPS 기준 20cm 정도의 외단열재 두께가 됩니다.
하지만 외단열을 두껍게 할 경우, 외벽의 외장마감재 시공의 난이도(체결강도확보어려움)가 크게 증가하여 시공비용이 증가하는 문제가 있습니다. 그래서 우리나라 중부2지역 기준 최적의 외단열재 두께는 50~80mm 정도로 판단하였습니다.
외단열재는 75T 미네랄울판넬로 결정을 하였습니다. 50T 미네랄울 적용시엔 영하10도 이하에서 벽체 내부 결로 리스크가 마지날하게 있어 75T 미네랄울 적용.
미네랄울 보드가 EPS나 PIR 등 다른 유기단열재보다 가격이 비싸지만 선택한 이유는 다음과 같습니다.
. 무기물단열재로 시간이 경과해도 단열성능이나 물성이 변하지 않는다. – EPS나 XPS 같은 경우 서서히 단열성능이 낮아져 20년 후 최초성능의 80%정도까지 단열성능이 낮아지게 됩니다.
. 저온단열성이 우수하다 – 미네랄울은 영하의 온도에서 단열값이 조금 더 올라가는 반명 유기계 단열재는 20도 이상 고온에서 단열성능이 조금 더 높아집니다. Z30Haus의 경우 겨울철 단열성능이 더 중요하여 미네랄울이 조금 더 장점이 생깁니다.
. 완전한 불연성능: 돌을 녹여 만들었기에 불이 붙거나 타지 않습니다. 외부화재에 가장 강합니다.
. 매우 높은 투습성능 – 투습성이 매우 높아서 습기가 단열재안에 갖혀 결로가 생길 위험성이 희박합니다. 외부 OSB합판에 붙여 시공해도 단열재와 합판 사이에 빗물이 침투해서 합판이 젖을 확률이 매우 낮다.
75T 140k 미네랄울 보드를 외벽합판에 임시고정합니다. 임시고정화스너는 2개만 사용. 이후 레인스크린이 16″OC로 화스너 고정이 되면서 단열재 한판당 요구되는 적정 화스너 체결강도를 확보하게 됩니다.
LP 웨더로직과 전용테이프가 완전한 방수성능을 제공하기는 하지만 구조체가 젖는 하자의 대부분은 기단부와 창호 아래 부분에서 발생하기에 기단부 60cm 높이로 STPE계열 방수제를 시공하여 장기적으로 발생할 수 있는 빗물 하자에 대비하였습니다.
외단열재 밖으로 돌출되는 모든 구조물은 3방향으로 물끊기 플래싱처리를 하여 돌출된 구조물을 타고 빗물이 단열재나 외벽체로 도달하지 못하도록 하였습니다.
[중단열: CCSF]
중단열은 CCSF (Closed Cell Spray Foam) 50mm를 시공하고 남은 공간은 R11 다등급 글라스울로 채웠습니다.
CCSF=Closed Cell Spray Foam. 우리나라에선 “경질우레탄폼” 이라고 보통 부릅니다.
CCSF의 특출난 장점은 두가지.
1. 1인치당 R6~7정도로 단열성능이 매우 높습니다.
2. 중단열재 중 유일하게 높은 방습성능과 기밀성능을 갖습니다.
위의 2번 장점 덕분에 CCSF중단열시 내부 가변형 방습층 시공을 생략할 수 있고, 내부 방습층 시공비 절감과 함께 살면서 방습층이 찢어질 위험성에 대한 걱정을 안해도 됩니다.
왜 140mm 를 다 채우지 않고 50mm 만 시공하였나?
CCSF의 시공단가가 매우 고가이기 때문입니다. 50mm 시공두께는 CCSF가 Class-1 방습성능을 갖출 수 있는 최소두께이며, 스프레이어로 한번에 만들어 낼 수 있는 두께여서 시공비용효율이 높습니다.
또한 Z30Haus의 벽체구성에서 50mm보다 얇아지면 겨울철에 안쪽 글라스울단열층이 결로로 젖을 위험성이 있어 50mm가 방습성능, 결로차단,비용최소화를 할 수 있는 최저두께로 계산되었습니다.
자재선정
목조주택용 CCSF는 북미시장 1위의 ICYNENE-LAPOLLA사의 제품이 많이 사용되는데, 시공단가가 1mm두께-헤배 당 500원 정도로 매우 고가입니다. 50mm 시공시 1m2 당 4만원 정도..
그외에는 일본산 아쿠아폼 이라고 수성연질폼(수발포경질폼)이라고 설명하는 제품이 있는데, 이 제품은 ClosedCell이 아닌 OpenCell 폼으로 방습성능이 없어 Z30Haus의 요구조건에 안맞습니다.
우리나라에서는 CCSF를 조선소와 냉동창고에서 많이 사용한다는 것을 알게 되어 이들 제조사에 문의하여 목조주택에 적합한 CCSF를 저렴하게 시공할 수 있었습니다.
비제이텍 밀도 27kg/m3 급 경질우레탄폼이며 시공비 포함 시공단가는 50mm 두께 시공시 헤배당 13,000원에 시공하였습니다. 이정도 가격이면, 셀룰로우즈 중단열 + 가변형 방습지 시공단가보다 시공단가가 낮아지면서 부가적으로 훨씬 높은 기밀성능과 더 낮은 내부결로위험성, 그리고 매우 단단한 강도로 목구조 스터드 구조체의 강도를 대폭 향상시켜주는 부가적 잇점까지 있습니다.
CCSF 시공 후 스터드의 남은 공간은 R11 글라스울 batt 단열재 시공. R11 글라스울 자재 선정 이유는 1. 가격이 저렴 2. 차음/흠음성능보강 3. R11보다 높은 단열성능이 높으면, 벽체 내부 결로위험성이 증가됨 의 3가지 이유로 다른 선택의 여지가 없는 선택이었습니다.
단열기밀시공은 특별한 기술이 없더라도 건축주의 꼼꼼함만 있으면 집 전체의 단열성을 높이고 하자가망성을 대폭 낮출 수 있기에 건축주의 직접 감리가 꼭 필요한 부분인 것 같습니다.
단열시공 직후부터 높은 단열성능을 체감할 수 있었는데, 외부 기온이 영하 6도까지 떨어지는 날씨에서도 실내에 1.6kw 전기 난방기 하나만으로 전체 실내온도가 20도 정도로 유지가 되는 것을 확인할 수 있었습니다.
외단열과 CCSF 중단열 시공 전 중간 기밀테스트를 진행했습니다. N50 기밀성능 0.13 ACH@50Pa이라는 아주 높은 기밀성능을 확인할 수 있었습니다. (패시브하우스 인증기준은 0.5 ACH @50pa) 이후에 CCSF 시공으로 기밀성이 더 높아졌을 것이므로 다시 측정하면 더 낮은 값이 나올 수 있을 것 같습니다.
[문제발생]
외단열 시공을 마친 후 노출되어 비에 젖은 미네랄울 단열재가 약 한달간 건조되지 않는 현상을 확인하였습니다.
비에 미네랄울이 젖고 빗물을 스폰지처럼 빨아들인 후 오랜기간 이 젖은 상태가 유지되면, 외단열재와 접촉하고 있는 2×4 레인스크린목재도 젖은 상태가 유지되게 됩니다. 이런 상태가 72시간을 넘어가게 되면 부후균과 곰팡이의 번식이 활성화되어 레인스크린 목재가 썩을 수 있습니다. 레인스크린 목재가 부패되면 강도를 잃게 되고 그러면 외장재탈락의 위험성이 있습니다.
통상적으로 이런 상황이 생기면 그 뒤 OSB가 썩는 문제가 가장 심각할 수 있는데, 미네랄울의 안쪽 LP웨더로직 합판은 STPE방수방습제로 이중 방수처리를 하여 다행히 안전합니다.
왜 이런 상황이 발생하나? 미네랄울은 원래 발수성능이 있는 것 아닌가?
미네랄울이 애초에 발수성능을 갖고 있는 것은 아니고 외단열재용으로 발수처리를 하고 외단열재로 사용에 적합한 압축강도를 갖춰야만 하며, 국내에서 유통되는 미네랄울 단열재는 외단열용으로 지정된 제품만이 이러한 성능을 충족한다는 것을 뒤늦게 확인하게 되었습니다.
철저한 플래싱과 물끊기 시공으로 외단열재가 빗물에 젖을 가망성이 희박하긴 하지만, 애초에 KS L 9102 기준을 만족하지 못하는 자재로 외단열시공이 된 것은, 장기적으로 문제가 있다고 판단하고 시공사와 해결방안을 모색중에 있습니다.
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