Research Article

Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems. October 2020. 484-496
https://doi.org/10.22696/jkiaebs.20200041


ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  •   기존 연구 및 문헌 조사

  •   연구 범위 및 방법

  • 커튼월 프레임 열관류율 평가 기준

  •   프레임 열관류율[U0] 평가 기준 ISO 10077-2

  •   나사(screw) 영향에 따른 열관류율 가산치[ΔU] 평가 기준 ISO 12631

  • 커튼월 프레임 부품별 체계화

  •   알루미늄 부품(Aluminum type)

  •   가스켓(Gasket)

  •   단열바(Thermal Break Bar)

  •   유리거치 가스켓(Glass Holder)

  •   덮개(Aluminum cover)

  •   나사(screw)

  • 6개 부품별 성능 영향 검토 및 분석

  •   최저 수준 커튼월 프레임

  •   최고 수준 커튼월 프레임

  •   부품별 열관류율 영향 개선율 평가

  • 결론 및 향후 연구

서 론

국내 커튼월 프레임(멀리언, 트랜섬) 제품의 열관류율 성능은 해외 제품 대비 기술 격차가 크게 나타나고 있다. 폴리아미드(Polyamid)와 아존(Polyuretan Foam) 계열의 단열바(Thermal Break Bar)로 구성된 국내 제품의 경우, 프레임 열관류율 1.5 W/m2·K 이하 성능을 달성하기 어려운 실정이다. 이와는 다르게 유럽에서는 커튼월 프레임 1.0 W/m2·K 이하의 제품들이 시장에 출시되었으며, 관련 기술 및 제품의 보급이 확대되고 있다. 커튼월 프레임에 대한 국내와 국외 간 기술적 차이를 극복하기 위해서는 무엇보다 프레임 열관류율 고도화를 목표로 커튼월 열관류율에 영향을 미치는 부품을 체계화하고 각 부품이 미치는 영향 정도를 분석하는 연구가 필요하다. 이를 통해 국내 커튼월 프레임 기술 개발에 도움을 주고자 한다.

따라서 본 연구는 커튼월 프레임 열관류율에 영향을 미치는 부품과 항목을 체계화하고 이를 통해 각 부품별 성능이 전체 프레임 열관류율에 미치는 영향 정도를 검토해 향후 비용 대비 고효율 프레임 개발과 국내 커튼월 열관류율 개선에 기여고자 한다.

기존 연구 및 문헌 조사

커튼월 열관류율 관련 기존 국내 연구는 커튼월이 건물 냉·난방에너지 요구량에 미치는 영향, 커튼월 시험값과 시뮬레이션값과의 비교 그리고 커튼월 열관류율 개선 등이 주요 내용이었다. 커튼월 프레임 관련 연구내용은 Choi et al. (2017)에 나타난것처럼 국내에서 많이 사용되는 폴리아미드를 활용한 단열바에 취중되어 있다. 폴리아미드 적용 단열바로 국외 수준의 단열성능을 확보하기는 어려운 실정이다. 이러한 배경에서 고성능 프레임 개발을 위한 열관류율 개선보다는 유리를 포함한 커튼월 열관류율로 국한된 연구내용이 많이 조사되었다. 국외 수준의 커튼월 프레임 기술 개발을 위해서는 무엇보다 프레임을 구성하는 부품들과 각 부품별 영향 정도를 검토하는 연구내용이 필요하며, 이를 통해 부품에 사용되는 전용 소재 개발로 이어져야 국외 수준의 커튼월 프레임 기술이 완성될 수 있다.

연구 범위 및 방법

커튼월 프레임은 외부 디자인과 내부 디자인에 따른 다양한 종류가 있다. 본 연구에서는 일반적인 알루미늄 커튼월 멀리언(60 mm × 170 mm)을 대상으로 국한하여, 각각의 부품별 영향 정도를 분석하였다. 또한 5 mm로이유리+14 mm아르곤충진+5 mm투명유리+14 mm아르곤충진+5 mm로이유리로 구성된 총 43 mm 두께의 유리를 적용하였다. 커튼월 프레임 열관류율 평가 방법에 대해서는 KS 2278 시험방법과 EN 13947 계산 방법 결과에 대한 평균 오차율 5% 미만이라는 논문 결과(Kim and Yim, 2012)를 바탕으로, 본 연구에서는 EN 13947을 대체하여 현재 사용되고 있는 국제 표준인 ISO 12631 (2017) 기준 계산 방법을 적용하여 평가하였다. 이를 바탕으로 각각의 부품별 영향 정도와 추가로 나사(screw)를 통한 점형 열교를 반영하여 커튼월 열관류율을 평가하였다.

커튼월 프레임 부품별 체계화 및 부품별 영향 정도 분석은 Figure 1에 나타난 바와 같이 최저 수준의 열관류율을 가진 커튼월 제품과 최고 수준의 커튼월 제품을 기본값으로 설정한 후, 프레임에 적용된 각 구성요소를 분석하는 방법을 적용하였다. 최저 수준의 커튼월 프레임은 단열 바(Thermal Break Bar)가 적용되지 않은 일반 알루미늄 프레임이며, 유리 접합 마감에 백업재를 사용한 후 실란트로 마감하였고, 아연 도금된 철 소재의 나사(screw)를 사용하였다. 최고 수준의 커튼월 프레임은 독일 패시브하우스연구소(Passive House Institute)에서 인증받은 제품을 참조하여 작성하였으며, 프레임 열관류율 [Um] 0.99 W/m2·K 성능이다. 이 두 프레임에 적용된 부품에 대하여 재료, 형태 등 항목을 구분하여 체계화시켰으며, 이를 통해 각각의 부품별 커튼월 열관류율에 미치는 영향 정도를 평가하였다. 본 연구에서 검토하는 부품은 일반적으로 사용되는 제품 및 구성을 대상으로 ISO 10077-2 (2017) 자재의 열전도율을 적용하였으며, 최고수준에 적용된 자재는 독일 패시브하우스연구소의 자재 특성값을 적용하였다. 이 외의 커튼월 구성의 특수한 구조(목구조, Steel 구조 등) 및 구성방식은 본 연구항목에서 제외하였다.

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Figure 1.

Type comparison of the highest thermal performance and the lowest thermal performance of curtain wall mullion

커튼월 프레임에 적용되는 나사(screw)는 ISO 10077-2 규격에 따라 아연도금 Steel 나사와 스테인리스 Steel 나사로 구분되며, 직경 4 mm에 간격은 ISO 12631 기준에서 제시하는 표준 규격인 300 mm로 적용했다. 나사 머리 직경은 9 mm이며, 돌출부는 5 mm이다.

프레임의 열관류율은 ISO 10077-2에 따른 계산 방법을 적용하도록 규정하고 있으며, 추가로 유리 압착을 위해 사용되는 나사에 의한 점형 열교를 고려해야 한다. 나사의 점형 열교 평가 방법은 3가지로 규정되어 있는데, 먼저 EN 12412-2에 따른 시험방법, 두 번째로는 ISO 10077-2에 따른 규정을 적용하여 ISO 10211에 따른 3D 열해석을 통한 성능 검토가 가능하다. 마지막으로 ISO 12631 기준에 따른 등가 열전도율을 계산하여 적용하는 방법이 있다. 본 연구에서는 세 번째 방법인 등가 열전도율을 적용하여 나사의 영향 정도를 분석하였다. 부품별 영향 정도 분석을 위해 ISO 10077-2과 ISO 12631 기준으로 평가가 가능한 Flixo1) 시뮬레이션 프로그램이 사용되었다.

1) Flixo 프로그램은 ISO 10077-2:2017기준 및 ISO 12631 계산 기준이 적용된 툴로 ift (institute for window technology, 독일), BFH (Bern university of applied science, 스위스), ITC-CNR (Institute for construction technology national research council, 이탈리아) 및 PHI (Passive house institute, 독일) 등 그 외 다양한 국가에서 자재 인증시 사용되고 있다. ISO 10211기준 열해석 프로그램(Therm, WinISO, Flixo, Argos, Psi-Therm)에 대한 비교 연구 논문을 통해 가장 우수한 S/W로 평가 받았다(Mueller, 2013).

커튼월 프레임 열관류율 평가 기준

ISO 12631 기준 멀리언, 트랜섬 등 커튼월 프레임의 열관류율은 ISO 10077-2 기준 나사를 제외한 열관류율[U0]과 나사 영향에 따른 열관류율 가산치[ΔU]의 합으로 계산되며 이는 식 (1)과 같다.

$$U_m=U_0+\triangle U$$ (1)

여기서, Um[W/m2·K]는 멀리언 열관류율, U0[W/m2·K]는 나사 영향을 제외한 ISO 10077-2에 따른 멀리언 열관류율, U[W/m2·K]는 나사 영향에 따른 열관류율 가산치이다.

프레임 열관류율[U0] 평가 기준 ISO 10077-2

프레임 열관류율을 산정하기 위해서는 유리 대신 열전도율 0.035 W/m·K인 단열패널을 적용하여 평가한다. 단열패널 적용 시, 유리 거치 하단으로부터 이격 거리는 최소 5 mm를 유지하며, 길이는 190 mm 이상으로 한다. 이 경우 단열패널을 덮는 형태의 가스켓은 무시하고 패널 길이를 산정한다. 단열패널의 두께는 실제 유리 두께와 같게 적용한다.

ISO 10211 기준(허용 오차율 1% 미만)에 따른 시뮬레이션 프로그램을 사용하여 2D 열해석을 수행하여 총 열전달량[L2D]를 산정한다. 총 열전달량으로부터 프레임 열관류율 계산 방법은 식 (2)와 같다.

$$U_f=\frac{L^{2D}-U_p\bullet b_p}{b_f}$$ (2)

여기서, Uf[W/m2·K]는 프레임 열관류율, L2D[W/m·K]는 ISO 10211 기준 총 열전달량, Up[W/m2·K]는 패널의 열관류율, bp[m]는 패널 길이, bf[m]은 프레임 길이로 실내 측 또는 실외 측 중 길이가 큰 값으로 적용한다.

나사(screw) 영향에 따른 열관류율 가산치[ΔU] 평가 기준 ISO 12631

나사(screw) 영항에 따른 열관류율 가산치를 평가하기 위해서는 Figure 2에 나타난 바와 같이 나사(screw) 몸통 직경[dS]을 적용하여 나사(screw) 등가 열전도율을 계산한다. 나사(screw) 등가 열전도율[λs,eq]은 나사(screw) 직경, 나사(screw) 간격, 나사(screw) 열전도율 그리고 식 (4)에 따라 계산되는 나사(screw)가 위치한 부위별 자재(material) 또는 공기층의 등가 열전도율[λr,eq]를 바탕으로 식 (3)과 같이 계산된다.

$$\lambda_{s,eq}=\frac{\pi\bullet d_s}{4l_s}\bullet(\lambda_s-\lambda_{r,dq})+\lambda_{r,eq}$$ (3)
$$\lambda_{r,eq}=\frac{{\displaystyle\sum_i}d_i}{{\displaystyle\sum_i}\frac{d_i}{\lambda_i}}$$ (4)

여기서, λs,eq[W/m·K]는 나사 등가열전도율, dS[m]는 나사 직경, lS[m]는 나사 간격, λS[W/(m·K)]는 나사 열전도율, λr,eq[W/m·K]는 나사 위치 자재별 등가 열전도율, di[m]는 나사 위치 자재 길이 그리고 λi[W/m·K]는 나사 위치 자재의 열전도율을 의미한다.

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Figure 2.

Evaluation of the thermal effect of screws using two dimensional numerical calculation

커튼월 프레임 부품별 체계화

열관류율[U0]에 영향을 미치는 커튼월 프레임 부품은 알루미늄 부품, 가스켓, 단열바, 유리거치 가스켓, 덮개 5가지로 구분하였다. 각 부품은 기술 개발 정도에 따라 프레임 열관류율에 영향을 미치는 주요 항목으로 구분하였다. 열관류율 가산치[ΔU]와 관련 있는 부품은 나사이며 별도로 구분하여 체계화하였다. 부품별 분석 범위 및 항목 구분은 아래 Figure 3에 보여지는 바와 같다.

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Figure 3.

Five parts of curtain wall frame and screw

알루미늄 부품(Aluminum type)

알루미늄 부품은 국내 일반적으로 사용되는 60 mm 폭을 대상으로 하였으며, 열관류율과 관련된 기술은 나사를 고정하기 위한 알루미늄 디자인에 따라 다르게 나타난다. 아존(PU Foam)을 이용한 단열 방법이 대표적인 기술이며, 이 외에도 프레임 설계를 통해 열 이동을 최소화하는 기술이 적용된다. 본 연구에서는 알루미늄 부품에 대해서 열특성에 따라 3가지(일반형, 아존 연결형, 노출 최소형) 항목으로 구분하였다. 일반형은 유리가 거치되는 층(layer)에 알루미늄이 도출된 프레임이며, 아존 연결형은 유리가 거치되는 층(layer)에 도출된 알루미늄이 아존으로 연결된 프레임이며, 노출 최소형은 유리가 거치되는 층(layer)에 알루미늄 노출을 최소화한 프레임으로 Figure 4와 같다. 3가지 구분은 대표적인 프레임의 열적 특성을 나타내고 있으며 이를 바탕으로 비교·검토를 진행하였다. 적용된 자재의 열전도율은 ISO 10077-2 Table D.1(계산상에 적용되는 자재별 표준 열전도율)에 따른 알루미늄(Aluminum) 열전도율 160 W/m·K , 아존(Polyurethane Foam) 열전도율 0.25 W/m·K이 적용되었다.

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Figure 4.

Three types of curtain wall mullion according to thermal characteristics

가스켓(Gasket)

유리를 잡아주는 부품으로 EPDM (Ethylene propylene rubber)이 일반적으로 사용되지만, 국내에서는 백업재에 실란트 마감이 일반적이다. ISO 10077-2 기준에 따르면 가스켓에 대한 열전도율은 해당 부품이 유리를 잡아주는 면의 깊이와 공기층의 개수에 따라 다르게 나타난다. 본 연구에서는 백업재-실란트 적용형, 5 mm 깊이에서 EPDM이 형성하는 공기층 개수에 따라 일반형(4개)과 최대 개수형(7개)으로 구분하여 Figure 5와 같이 총 3가지 항목에 대한 비교·검토를 진행하였다. 적용된 자재의 열전도율은 ISO 10077-2 Table D.1에 따라 백업재(PE Foam) 열전도율 0.33 W/(m·K), 실란트(Silicon filled) 열전도율 0.40 W/m·K, EPDM 열전도율 0.25 W/m·K 이 적용되었다.

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Figure 5.

Three types of curtain wall gasket according to thermal characteristics

단열바(Thermal Break Bar)

유리 삽입 폭 및 나사 설치를 고려한 부품으로 국내에서는 폴리아미드(Polyamid) 소재로 이루어진 부품이 많이 사용되는 반면 국외에서는 Hard PE (Polyethylene) Foam 자재를 주로 사용한다. 공기층 개수에 따라 열저항이 증가하므로, 공기층의 개수와 자재에 따른 분류로 다음 4가지 항목으로 비교·검토를 진행하였다. 폴리아미드 일반형(Polyamide with general air layers)은 국내 제품의 경우 2~3개의 공기층이 일반적이다. 이에 대한 성능 개선을 적용한 제품이 폴리 아미드 다공기층(Polyamide with many air layers)제품이다. 국외의 경우 다양한 Hard PE Foam 형태가 적용된다. 크게 구분한다면 Hard PE Foam 단독 적용과 Soft PE Foam 복합 적용으로 구분되며, 유리 거치대에서의 단열 성능 향상을 위해 디자인 요소가 반영된다. 본 연구에서는 이를 구분하여 먼저 단열바를 검토한 후 유리 거치 가스켓은 별도의 항목으로 체계화했다. 따라서 단열바 항목에서는 크게 Hard PE Foam 일반형으로 전체에 적용된 항목(Hard PE Form with air layer)과 외부측 Soft PE Foam을 적용하여 단열 성능을 보강한 복합 구성 항목(Hard PE Form+Soft PE Form)으로 Figure 6과 같이 구분하였다. 적용된 자재의 열전도율은 ISO 10077-2 Table D.1에 따라 폴리아미드(Polyamid) 열전도율 0.25 W/m·K이 적용되었다. 그 외 독일패시브하우스연구소 자재 정보에 따라 Hard PE Foam 열전도율 0.038 W/m·K, Soft PE Foam 열전도율 0.040 W/m·K이 적용되었다(Passivhaus Institute, 2019).

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Figure 6.

Four types of construction method for insulation layer of curtain wall mullion

유리거치 가스켓(Glass Holder)

ISO 10077-2 기준 프레임과 유리 사이의 간격은 최소 5 mm이상을 유지해야 한다. 멀리언 프레임의 경우 이 사이 공간에 공기층을 형성하게 되면 열저항이 커지므로 프레임의 단열 성능이 향상된다. 또한, 해당 부품은 적용하는 자재에 따라 성능 차이가 발생한다. 본 연구에서는 공기층 구획이 없는 단일형과 EPDM 일반형, EPDM 다공기층형 그리고 Soft PE Foam 다공기층형으로 Figure 7에 나타낸 바와 같이 구분하여 비교·검토하였다.

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Figure 7.

Four types of glass holder of curtain wall mullion according to thermal characteristics

덮개(Aluminum cover)

알루미늄 덮개는 나사로 고정되는 알루미늄 부품과의 열 이동을 방지하기 위한 기술이 적용된다. 알루미늄 덮개 일반형과 EPDM을 이용한 알루미늄 덮개 열교 방지형으로 Figure 8과 같으며 이에 따른 비교 및 검토를 진행하였다.

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Figure 8.

Two types of aluminum cover of curtain wall mullion according to thermal characteristics

나사(screw)

유리를 잡아주는 구조적인 역할을 하는 나사(screw)는 아연도금 Steel과 스테인레스 Steel (SST)이 사용되며, 간격은 300 mm로 설치된다(Guetegemeinschaft, 2017). 나사 머리부의 돌출 정도 또한 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 아연도금 Steel과 스테인레스 Steel 그리고 나사 머리부의 돌출을 최소화한 나사 돌출 최소형으로 Figure 9와 같이 구분하여 비교·검토하였다. 해당 부분의 영향은 열관류율 가산치로 비교하였으며, 적용된 자재의 열전도율은 ISO 10077-2 Table D.1에 따라 아연도금 Steel 열전도율 50 W/m·K, 스테인레스 Steel 열전도율은 17 W/m·K이 적용되었다.

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Figure 9.

Three types of screw for curtain wall mullion according to thermal characteristics

6개 부품별 성능 영향 검토 및 분석

최저 수준 커튼월 프레임

실내·외 환경조건은 ISO 10077-2:2017 Table H.1(계산상에 적용되는 표준 실내·외 온도 표)에 따라 실내온도 20℃, 실외온도 0℃이며, 실내·외 표면 열전달저항은 ISO 10077-2:2017 Table E.1(계산상에 적용되는 표준 실내·외 표면열전달저항 표)에 따라 실내 측 0.13 m2·K/W, 실외 측 0.04 m2·K/W 그리고 실내 측 수직면과 영향 부위에 대해서는 0.2 m2·K/W를 적용하여 산정하였다.

Figure 10에 나타난 바와 같이 나사 영향을 포함한 커튼월 프레임의 열관류율은 4.241 W/m2·K이며, 나사 영향을 제외한 프레임 열관류율은 3.603 W/m2·K이다. 따라서 나사 영향에 따른 열교가산치는 0.638 W/m2·K이다.

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Figure 10.

The thermal transmittance of curtain wall with lowest thermal performance. Um=U0+U=10.80920-0.715×0.40.06=4.241W/(m2K) with U0=3.603W/m2K and U=0.638W/m2K

최고 수준 커튼월 프레임

Figure 11에 나타난 바와 같이 나사 영향을 포함한 커튼월 프레임의 열관류율은 0.988 W/m2·K이다. 나사 영향을 제외한 프레임 열관류율은 0.764 W/m2·K으로 계산되었으며, 이를 고려한 나사 영향에 의한 열교가산치는 0.224 W/m2·K이다.

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Figure 11.

The thermal transmittance of curtain wall with highest thermal performance. Um=U0+U=6.90620-0.715×0.40.06=0.988W/(m2K) with U0=0.764W/m2K and U=0.234W/m2K

이를 바탕으로 나사 제외 시 최저 수준인 커튼월 프레임 열관류율 3.603 W/m2·K에서 최고 수준인 커튼월 프레임 열관류율 0.764 W/m2·K를 뺀 2.839 W/m2·K를 기준으로 하여 각각의 부위별 성능 개선율 검토를 진행하였다. 마지막으로 나사에 의한 열관류율 영향 개선율은 최저 수준 커튼월 프레임의 나사 포함 시 열관류율을 바탕으로 각각의 기술별 열관류율 가산치를 통해 평가하였다.

부품별 열관류율 영향 개선율 평가

Table 1에 제시된 결과는 부품별로 커튼월 프레임 열관류율 개선율 및 영향 정도를 나타낸다. 알루미늄 형상 중 노출 최소형 결과는 가스켓 타입 중 백업재에 실란트 마감에 대한 타입을 기반영한 값이며, 유리 거치 가스켓 타입중 단일형은 단열바 타입 중 Hard PE Form과 Soft PE Form 복합구성 항목에 기반영된 결과값이다. 또한 덮게 타입중 일반 알루미늄 커버는 유리 거치 가스켓 타입 중 Soft PE Form 타입에 기반영된 결과이다. 부품 항목 중 가장 큰 영향은 약 40% 개선 효과를 가지는 단열바이며, 다음으로 유리 거치 가스켓이 30%로 나타났다. 알루미늄 부품에서도 27%의 개선율이 나타났으며, 덮개와 가스켓은 1%미만의 개선율이 나타났다. 특히 나사 영향 부분에서는 스테인리스 Steel 적용 시 기존 아연도금 Steel과 비교해서 열관류율 가산치 부분에서 64%의 개선율이 나타났으며, 그 외 나사 머리 돌출부의 영향은 1% 미만의 개선율을 보여주고 있다. 위의 검토내용을 정리하면 Figure 12와 같이 나타낼 수 있다.

Table 1.

Evaluation of the improvement rate of the effect of heat transmission by six characteristics

Aluminun type general type Polyuretane Foam connected Minimum exposure type
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U0 = 3.603 W/m2⦁K U0 = 3.094 W/m2⦁K U0 = 2.825 W/m2⦁K
lowest thermal performance △U0 = 0.509 W/m2⦁K 17.9% improving △U0 = 0.778 W/m2⦁K 27.4%improving
Gasket PE Form + Silicon filled general EPDM Maximum air layer EPDM
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U0 = 2.825 W/m2⦁K U0 = 2.820 W/m2⦁K U0 = 2.818 W/m2⦁K
reference thermal performance △U0 = 0.005 W/m2⦁K 0.2% improving △U0 = 0.007 W/m2⦁K 0.3% improving
Thermal Break Bar Polyamide with general air layers Polyamide with many air layers Hard PE Foam with air layer Hard PE Foam + Soft PE Foam
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U0 = 2.137 W/m2⦁K U0 = 2.118 W/m2⦁K U0 = 1.842 W/m2⦁K U0 = 1.641 W/m2⦁K
△U0 = 0.681 W/m2⦁K 24% improving △U0 = 0.700 W/m2⦁K 24.7% improving △U0 = 0.976 W/m2⦁K 34.4% improving △U0 = 1.177 W/m2⦁K 41.4% improving
Glass Holder EPDM with general air layers EPDM with many air layers Soft PE Foam with many air layers
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U0 = 1.161 W/m2⦁K U0 = 1.103 W/m2⦁K U0 = 0.766 W/m2⦁K
△U0 = 0.480 W/m2⦁K 16.9% improving △U0 = 0.538 W/m2⦁K 18.9% improving △U0 = 0.875 W/m2⦁K 30.8% improving
Aluminum cover Aluminum cover with EPDM
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U0 = 0.764 W/m2⦁K
△U0 = 0.002 W/m2⦁K, 0.1% improving
Screw Galvanized Steel Screw Stainless Steel Screw Headless Stainless Steel Screw
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Um = 1.395 W/m2⦁K Um = 0.990 W/m2⦁K Um = 0.988 W/m2⦁K
△U= 0.631 W/m2⦁K △U= 0.226 W/m2⦁K 64.18% improving △U= 0.224 W/m2⦁K 64.45% improving
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Figure 12.

Curtain wall thermal performance improvement rate 5 parts and screw

영향 정도별 프로세스로 본다면 단열바 > 유리거치 가스켓 > 알류미늄 부품 > 나사(screw) > 가스켓 > 덮개 순으로 확인되었다. 폴리아미드 소재를 이용한 단열바의 경우, 국외 수준의 커튼월 프레임 개발은 열성능 개선에 한계점을 가지고 있는 것으로 보인다. Hard PE Form과 Soft PE Form을 적용하지 않는 경우 노출 최소형(27.4%)+7EPDM(0.2%)+다공폴리아미드(24.7%)+다공EPDM(18.9%)+EPDM덮개(0.1%) 적용의 경우 총 71.3% 개선으로 프레임 열관류율(U0) 1.579 W/m2·K수준 이며, 열관류율 가산치(ΔU)는 미돌출 SST나사 적용 시 0.224 W/m2·K로 최종 커튼월 멀리언의 열관류율(Um)은 1.803 W/m2·K 수준이다. 따라서 Hard PE Foam과 Soft PE Foam을 적용한 커튼월 프레임 개발이 되지 않는 이상 열관류율(Um) 1.0 W/m2·K 이하의 제품 개발은 어려울 것으로 예측된다.

결론 및 향후 연구

열관류율이 최저 수준인 커튼월 프레임에서 최고 수준인 열관류율[0.988 W/m2·K] 개선 정도에 따라 관련 부품별 영향 정도를 살펴보았다. 국외 수준의 커튼월 프레임 개발은 유럽에서 사용되는 Hard PE Form과 Soft PE Form 등의 소재 개발이 필요하며, 이를 활용한 단열바 디자인이 선행되어야 한다. 본 연구내용은 각각의 기술별 조합을 고려한 열관류율 예측 모델개발이 아닌 국외 수준의 커 튼월 프레임 개발을 위해서 제품 개발의 열성능 검토 프로세스와 부품별 체계화를 살펴봤으며 이를 통해 각각의 부품별 영향 정도를 검토했다. 본 연구를 통해 주요 부품에 대한 체계화를 가져왔지만, 실제 커튼월의 다양성을 고려했을 때 더욱 폭넓은 검토 및 비교·분석이 필요하다.

커튼월 트랜섬은 유리의 하중을 전달하기 위한 추가적인 점형 열교가 고려된다. 또한 외부차양장치 적용 시 멀리언 부위에 발생되는 추가 점형 열교도 고려된다. 기존 연구내용을 더 확대하여 추가적인 영향 정도를 살펴보는 향후 연구내용이 필요하다.

본 연구 결과에 기반하여 국외 수준의 고성능 커튼월 프레임 개발 시 실무자에게 직접 활용할 수 있는 기술 가이드가 가능하리라 판단된다.

Acknowledgements

이 논문은 2020년도 정부(국토교통부)의 재원으로 국토교통과학기술진흥원의 지원(No. 20CTAP-C152284-02)으로 수행한 연구 결과임.

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