국내 표준 제정 선도 역 담당… 기술개발·해외시장 진출 속도전
초고층 건물의 외벽마감재로 주로 사용되는 커튼월의 안전과 에너지효율성 등을 높이기 위한 작업이 본격화 됐다.
한국건설생활환경시험연구원(원장 송재빈, 이하 KCL)은 커튼월과 외피시스템의 안전·에너지·환경성능 평가기반 구축사업의 시험평가 업무 등을 본격 가동했다.
그동안 커튼월 및 건물외피시스템은 하루가 다르게 급성장하고 있지만 품질과 성능을 평가하는 국내 표준이 없어 소비자 안전보호와 기술개발, 해외시장 진출에 한계로 지적받아 왔다.
KCL에 따르면 올해부터 본격적으로 가동하고 있는 커튼월 및 건물외피시스템 성능평가 기반은 커튼월의 단열과 내풍압 등 에너지 효율과 안전성능 평가와 함께 표준제정의 선도적 역할을 수행할 것으로 기대된다.
커튼월은 건물의 구조체에 설치하기 위한 철물인 파스너(fastener)를 통해 받은 힘을 구조체에 전하는 건물 바깥 둘레의 비내력벽을 의미한다.
알루미늄, 스테인리스, 유리 등을 써서 벽의 구성부재를 공장제작 한 후 현장에서 설치하는 방식으로 적용되며, 초고층빌딩이 유행하며 급속히 보급됐다. 주상복합의 통유리 등은 모두 커튼월이다.
초고층빌딩의 주체 구조는 바람이나 지진 등의 외력으로 변형되지만, 커튼월은 파스너로 변형을 흡수할 수 있도록 설계해야 한다.
또한 외벽으로써 내화, 내풍압, 단열, 차음, 수밀, 내구성 등의 성능을 만족할 수 있어야 한다.
커튼월은 공장에서 제작하는 제품으로 건물의 기초공사 시점에 제작에 착수하면 구조체 완성과 함께 설치할 수 있다.
콘크리트나 벽돌 등의 마감재료에 비해 가벼워 건물의 전체 무게를 감소할 수 있는 장점이 있다.
이에 따라 공사기간 단축과 기초나 구조에 소요되는 비용을 줄일 수 있다.
또한 건물의 내부에서 시공이 가능해 대형발판을 필요로 하지 않아 간단하게 가설공사를 마무리 할 수 있다.
태풍이나 지진, 직사일광, 외부 소음 등 실내 환경에 영향을 미치는 조건도 조절할 수 있어 필터로서의 역할을 수행한다.
KCL 관계자는 “커튼월과 건물외피시스템 성능평가 기반 구축은 전 세계적으로 초고층 빌딩이 지어지고 있는 상황에서 안전과 비용을 줄이기 위해 반드시 필요하다”며 “KCL이 건축토목재료 전문 공인시험연구기관으로서 안전성과 에너지효율성 등이 높아진 신개념 커튼월의 각종 시험을 전개하고 있는 만큼 좋은 결과가 나올 것”이라고 밝혔다.
KCL은 현재 커튼월의 성능평가를 위해 반드시 필요한 목업(Mock-up) 시험을 실시하고 있다.
목업시험은 전체 외벽 중 일부를 실제와 똑같은 크기의 시료로 만들어 바람, 비, 열, 공기, 습기, 먼지, 소음, 해충과 같은 기후조건, 주변여건에 대한 전반적 성능을 평가하는 것이다.
이 시험은 제품 생산 전에 비슷한 환경에서 커튼월의 성능을 미리 평가해 본격적인 시공 전에 검토할 수 있다.
목업시험은 기밀성능시험, 정압하 수밀성능시험, 동압하 수밀성능시험, 설계하중으로 구조시험, 설계하중 150%로 구조시험을 순서대로 진행한다.
이외에 지진시험, 열순환시험, 차음시험, 열관류율시험, 결로시험 등은 선택해서 수행할 수 있다.
KCL측에서는 “설계 개선과 기술을 축적할 수 있어 커튼월에서 목업시험의 시행은 필수적이다”고 설명했다.
동양 최대 규모인 커튼월 시험장은 KCL이 2005년 개장한 서산 옥외폭로시험장 내에 약 8000㎡ 규모로, 시험 챔버동 4010㎡와 시료 야적장 4029㎡에서 진행하고 있다.
지붕은 75T 우레탄판넬 소재에 총 16개의 스틸 챔버를 이용한 바람막이가 설치돼 있어 날씨에 관계없이 사계절 시험이 가능하다.
내력벽은 챔버의 변위를 최소화할 수 있도록 9T 철판을 사용하고 내진용 브레싱(Bracing) 구조를 적용했다. 또 콘크리트 철판 복합 바닥구조에 밀폐형 챔버 출입문을 설치했다.
한편 한국건설생활환경시험연구원은 국내 산업의 기술 고도화 및 소비자 보호, 국가 경쟁력 제고를 위해 국가표준기본법 제30조에 의거 2010년 7월 8일 설립된 시험인증기관이다.
KCL은 건축자재, 토목관련 제품, 생활환경, 물류, 의료기기, 녹색산업 등의 분야에서 관련 표준과 기술 요건에 대한 적합성을 검증하는 시험·평가·인증과 연구개발 등을 효율적으로 수행하기 위해 노력하고 있으며, 이를 통해 제품의 품질과 기술혁신을 유도하고 공공의 안전과 삶의 질 향상을 이끌어내는 역할을 하고 있다.
■커튼월, 이것만은 반드시 갖춰야
단열·내화·강도 등 커튼월 특성 필요
커튼월이 외벽으로서 갖추어야 할 조건은 여러 가지가 있다. 기능상으로는 내풍압·단열·차음·내파손·수막 성능이 필요하다. 또 내화성, 내열성, 내부식성, 강도, 내진성과 미적요소 등도 갖춰야 한다.
한국건설생활환경시험연구원(KCL)이 제시한 커튼월이 반드시 갖춰야 할 특성에 대해 알아봤다.
■내풍압성능 = 내풍압성능은 요구하는 풍압력에 대해 커튼월을 구성하는 주요 부재의 휨이 L/175(L:지점간 거리)를 초과하지 않아야 한다. 일반적으로 커튼월에서는 최대 처짐량이 19mm이내여야만 구조적 결함이 발생하지 않는 것으로 정하고 있다.
■수밀성능 = 시험체에 대해 분사노즐을 배치하고 1분당 3.4리터(ℓ)의 물이 표면에 분사되면서 동시에 면적당 36킬로그램파스칼(kgf)에 해당하는 압력을 15분간 가했을 때 내부에서 누수현상이 생겨서는 안되고 외부로 배수될 수 있어야 한다.
■기밀성능 = 압력차에 의해 발생하는 공기의 투과정도를 측정하는 것으로 시험체가 면적당 7.8킬로그램파스칼(kgf)의 압력에서 통과하는 공기의 양이 ft2당 0.06CFM을 넘지 않아야 한다. 가동창 부분의 틈새가 있는 경우에는 같은 압력하에서 투과되는 공기의 양이 틈새 직선거리 30cm당 0.5CFM을 초과하지 않아야 한다.
■단열성능 = 겨울철 열손실 방지와 여름철 불필요한 열전도 방지와 결로방지를 위한 단열성능이 요구되는데 커튼월 각부의 열관류저항의 평균치를 표시하거나, 저항 값을 부분적으로 제시해 성능을 정한다.
■차음성능 = 내부 공간에 요구되는 소음기준치, 잡음감소를 위한 음향전도 성향을 고려해야 하는데 차음성능을 향상시키기 위해서는 커튼월 부재는 물론 접합구, 개구부 등에 대한 검토가 이뤄져야 한다.
■내화성능 = 커튼월의 내화성능은 건축법의 ‘연소할 우려가 있는 부분’과 건설교통부 고시의 ‘통상 화재시 견디는 시간’에 따라 설계하고 화재시 탈락이 없어야 한다. 또 부착용 철물도 동등한 내화성능을 유지해야 한다.
