창호기술 : 새는 에너지를 잡기 위한 유리의 진화
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2015년02월16일 16시45분
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새는 에너지를 잡기 위한 유리의 진화
에너지절약과 더불어 쾌적한 생활공간 영위

최근 수년 째 이어져 오고 있는 건축시장의 불황으로 유리업계도 크나 큰 위기에 봉착해 있는 것이 현실이다. 
건축경기 침체는 크고 작은 건축관련 산업의 부도로 이어지고 있으며 유리업계도 큰 피해를 입고 있다. 장기적인 불황의 시장에서 올해 건축시장은 소폭의 반등 조짐을 보이고 있으며 특히 건축에서의 큰 변화의 틀은 에너지절약의 중심을 둔 친환경 주거공간의 구현이다. 정부의 강도 높은 에너지절약 시책과 맞물려 친환경 주택의 건설기준에서부터 창호의 에너지소비효율등급제, 더 나아가 제로에너지 하우스에 이르기까지 단계적으로 에너지절감율을 상향 조정하고 있으며 건축에서의 에너지를 절감할 수 있는 주요한 요인으로 꼽히는 유리 및 창호시장에서의 변화는 앞으로 업계가 적극 대처하고 경쟁력을 높일 수 있는 큰 틀이 될 것으로 보인다.

전체적인 건축물의 에너지 절약의 기본은 건축물 안에서 사용하는 에너지의 양을 줄여 쾌적한 생활 공간의 영위와 함께 에너지 사용을 대폭 낮출 수 있는 다양한 방안을 강구하는 것이다. 건축물의 에너지 절약에는 벽체, 단열재등 건축에 들어가는 다양한 자재의 고효율 제품을 사용하는 것은 기본이다. 최근 감성공학적인 건축물 설계와 내외부 조망권 확보, 발코니 확장 합법화등 여러 가지 트랜드 변화에 따라 유리를 적용하는 비중이 커지고 있다. 건축물 열손실에서 창을 통한 열손실량은 전체 건물의 약 25%를 차지하고 있다. 일부에서는 유리의 면적을 줄여 단열성을 높여야 한다는 말도 나오고 있지만 실제 유리의 면적을 줄여 답답함을 초래하기 보다는 적절한 유리의 적용을 통해 에너지 절감과 다양한 이득을 얻을 수 있는 방향으로 변해야 한다. 

그동안 건축물에서 에너지 절약이 등안시 되어 왔던 부분은 강제조항이 약하고 자발적인 참여를 유도했던 부분에서 기인할 수 있다. 건축시장 자체가 분양시장 위주로 돌아가기 때문에 최대한 적은 비용으로 건축을 시행해야 이익을 높일 수 있는 구조였기 때문에 업계에서는 굳이 강제하지 않는 사항에 대해서는 에너지를 절약할 수 있는 고가의 건축자재를 사용할 이유가 없었다. 

하지만 최근 건축시장은 에너지 절약이 국가적인 시책으로 자리잡으면서 빠르게 변화하고 있다. 에너지 절약에 대한 목표를 달성하면 용적률확대등 각종 인센티브를 주던 사항에서 이제는 의무시행으로 급변하고 있으며 국민 인식 자체도 에너지의 사용을 줄여주고 쾌적한 생활을 영위할 수 있는 건축물에 대한 관심이 큰 폭으로 증가하고 있다. 

변화하는 시장에서의 건축물 에너지와 밀접한 관계가 있는 유리시장도 큰 폭으로의 변화를 맞이하고 있다. 일반 복층유리 시장에서 로이복층유리, 가스주입단열유리, 3중유리등 고기능성 유리의 적용은 필수로 받아들이고 있으며 코팅유리 시장이 큰 폭으로 커지고 있다.

계절과 용도에 맞는 적절한 코팅유리 적용 필요 

건축물의 에너지 절약에 가장 중요한 부분이 복층유리이며 외기와 맞닿는 부분에 적용되는 복층유리에서 단열효과를 높여주는 로이유리의 적용은 필수 아이템으로 자리잡고 있다.
현재 생산되고 있는 판유리 중 단열성이 가장 뛰어난 제품은 에너지 절약형 유리인 로이유리(Low-E) 일 것이다. 로이유리는 저방사 코팅(low-emissivity coating)법을 이용하여 유리의 표면에 아주 얇고 실제 잘 보이지 않는 금속막 또는 금속 산화 처리된 막을 입히는 방법으로 생산된다. 유리 표면에 금속등의 물질의 코팅으로 가시광선 투과율은 일반유리와 비슷하지만 적외선 반사율을 높여 실내외 온도차이가 클 경우 유리를 통한 열전달이 거의 없도록 제작되는 기능성 유리이다. 

로이유리의 가장 큰 특징으로는 겨울철에는 실내로부터 발생되는 적외선을 반사해 실내로 되돌려보내고 여름철에는 실외의 태양열로부터 발생하는 복사열이 실내로 들어오는 것을 차단해 창호의 단열성능을 우수하게 해준다.

일반적인 싱글로이유리는 결로예방 및 난방효과를 극대화 시켜주는 역할을 한다. 하지만 여름철 냉방효과는 극히 미미한 수준이어서 큰 효과를 볼 수는 없다. 이에 반해 솔라유리는 자와선, 태양열, 직사광선을 차단하여 주어 냉방에너지의 절감효과에 크게 기여한다. 여기에 더블로이(Double Low-E)는 복합기능의 4계절용으로 냉방 및 난방의 효과를 극대화하고 있다. 창호로 인해 빠져나가는 열손실의 대부분은 유리에서 차지하고 있으며 이러한 유리에 고기능성 로이유리를 적용하는 것이 창호의 단열 성능을 높여주며 친환경 에너지절약형 건축물의 가장 기본 아이템으로 자리잡고 있다. 

특히 건축물의 위치와 형태, 용도에 따라 적절한 유리의 적용은 반드시 필요하다. 우리나라는 4계절이 뚜렷한 나라로 전체 4계절을 어우를 수 있고 겨울 및 여름등 건축물의 사용용도에 맞게 절절한 기능성유리의 적용은 반드시 이뤄져야 한다. 난방의 최고의 효과를 가져오는 로이유리를 비롯하여 여름철 뜨거운 태양열로부터 보호하는 반사, 솔라유리 및 냉방과 난방에 효과가 높은 복합기능성유리까지 최적의 에너지효율을 나타내는 고기능성 유리의 적용이 최우선으로 선행되어야 한다.

일반적으로 밤에 거주하는 주거용 건축물은 난방을 중시한 로이유리의 적용을 필수로 해야 할 것이며 낯에 주로 생활하는 업무 및 상업용 공간은 여름철 태양열로부터 냉방에너지를 줄일 수 있는 반사 및 태양열차폐유리의 적용이 필요하다. 건축물의 용도에 따라 위치 및 방향에 따라 최적의 코팅유리를 적용해야 에너지절약을 극대화할 수 있다.

변화하는 유리시장, 유리에 기능을 입혀라 

창을 통해서 세는 에너지를 잡기 위해서는 일반 투명유리로는 분명 한계가 존재한다. 이에 급변하는 유리시장에서의 핵심 키워드는 유리에 기능을 입힘으로써 에너지를 절약하는 최상의 시스템을 확보하는 것이다. 

이러한 고기능성 유리의 가장 핵심이 로이코팅을 비롯한 코팅유리일 것이며 냉난방 에너지를 어떻게 하면 보다 효과적으로 세는 것을 막아주며 유리의 고유한 기능인 투명성은 그대로 가지고 가 쾌적한 조망권을 동시에 연출할 수 있느냐가 관건일 것이다. 일반적인 싱글로이유리에서부터 더블, 트리플 로이유리까지 코팅유리의 진화는 계속되고 있으며 반사 및 적외선, 자외선차단등의 적절한 기능의 코팅유리의 시장은 점차 커지고 있다. 

일반적인 코팅유리 제품 이 외에도 건축물 보수시장을 중심으로 성장하고 있는 코팅액, 윈도우필름도 가파른 성장세를 보이고 있다. 코팅액은 과거 간단한 도포과정을 거처 기존 유리창에 태양열을 막고 단열을 높여주는 효과를 부여해 보수시장에서 많은 적용을 이뤘다. 덧붙여 윈도우 필름도 다양한 기능성을 갖추고 기존 유리창을 살리며 쾌적함을 연출할 수 있어 보수시장에서는 각광 받는 아이템으로 성장하고 있다. 과거 코팅액은 내구성에 의문을 제기하는 경우가 많아짐에 따라 적용이 큰폭으로 늘어나지 못했지만 최근에는 일본등 수입에 의존하던 코팅액을 국내에서 개발하면서 가혹한 내구성 시험등을 거쳐 10년이상 유리 수명과 같이 변함없는 효과를 연출할 수 있는 고품질의 제품이 잇따라 나옴에 따라 코팅유리 시장에서의 틈새 시장으로 큰 폭의 성장세가 예측된다. 코팅액의 도포와 윈도우필름은 각각의 장단점을 보유하고 있다. 두 제품은 보수시장을 중심으로 꾸준히 적용이 늘어날 것으로 보인다. 

더불어 코팅액 제품은 보수시장 외에도 신축시장에도 적용의 확대를 준비하고 있다. 이는 판유리에 자동으로 도포할 수 있는 코팅설비를 갖추고 유리에 제약 없이 코팅하여 공급할 수 있기 때문에 그 효용성은 높다고 할 수 있다. 기존 로이유리에 적용하면 더 높은 효과를 나타낼 수 있기 때문에 선택적으로 효율을 높이기 위해 적용할 수 있는 소지가 많다.

열관류율을 낮추기 위한 노력, 최고의 기능으로 승부

건축물의 에너지를 절약하기 위한 일반적인 로이유리를 비롯한 코팅유리가 적용된다고 하더라도 모든 에너지의 손실을 다 막아주는 것은 아니다. 

싱글로이, 더블로이, 트리플로이에 복합기능성 유리까지 점차 고기능으로 변화하고 있는 시점에서 에너지절약을 더 높이기 위해 복층유리에 아르곤 및 크립톤 가스를 주입하여 단열효과를 더 높이고 있으며 단열스페이서의 적용도 필수로 자리매김하고 있다. 더 나아가 일반 복층유리가 아닌 3복층유리, 진공유리, BIPV복층까지 에너지를 더 많이 절약하고 추후에는 제로에너지하우스에 발맞춰 에너지를 생산할 수 있는 시스템으로의 변화가 진행되고 있다. 

그 동안 고가 이미지로 특정한 건물에 사용되는 이미지가 강했던 삼중유리 시스템이 최근 정부의 녹색성장과 맞물려 ??저에너지 친환경 주택?? 구현에 필수적인 요소로 받아들여지고 있다. 이에 따라 일반 창호시스템에 비해 열성능이 우수한 삼중유리 창호시스템의 수요량이 늘어날 것으로 보이며 또한 건설사에서 발코니 이중창 대체로 삼중유리를 적용한 단창을 선호하고 있어 수요는 지속적으로 늘어날 것으로 예상된다.
삼중유리의 가장 기본적인 구조는 3장의 유리와 2겹의 공기층을 갖는 구조로 3중의 복층유리를 구성하고 있다. 

생산업체마다 다양한 차이를 갖고 있어 31mm에서부터 다양한 두께로 제작 되고있다. 특히 최근에는 고기능성 유리의 적용등을 통하여 성능은 높이고 두께는 줄이는 다양한 시도를 진행하고 있다. 3장의 유리중에는 일반 싱글로이유리와 더블로이유리등 2장 이상의 로이유리 적용과 아르곤 및 크립톤 가스의 적용을 통해 열관류율을 대폭 낮출 수 있어 효율성이 우수하다. 특히 3중유리는 3장의 유리를 일체화 시킨 것이기 때문에 태풍등의 풍압에도 유리가 분리되지 않아야 하기에 구조적인 안전성을 확보하고 단열성을 갖춘 간봉의 적용으로 업체들마다 차별화를 시도하고 있다. 

3중유리의 성능은 일반 2중의 복층유리와 비교하였을 시 단열성은 30%향상, 차음성은 16%향상, 결로방지효과등이 우수하다. 특히 2중창이 2회 개폐를 하며 청소가 불편하고 단순 환기 기능을 하는 반면 삼중유리는 1회 개폐로 청소가 용이하고 Turn, Tilt 복합기능으로 환기 효율이 높다. 이 외에도 하나의 구조로 조망권 확보에도 유리하며 개폐 각도 조절등을 통해 추락의 위험도 없다. 

진공유리는 두 장의 유리 사이를 진공처리해 열을 전달할 수 있는 매질을 제거, 창호에서 발생하는 전도 및 대류에 의한 열손실을 최소화해 단열 효과를 극대화시킨 유리다. BIPV복층유리는 건물일체형의 태양광 모듈을 적용한 복층유리로 아직은 모듈사이즈에 제한이 있지만 향후 에너지절약을 위해 유리시장이 나아가야 할 방향이다.

변화하는 유리시장에 맞춰 적절한 대응은 업계 경쟁력을 높인다

최근 수년간 건축시장의 불황은 지속적으로 이어져 왔다. 이러한 불황 속에서도 전세계적인 추세가 에너지와의 전쟁이며 저탄소 녹색성장을 위한 각 나라마다 각고의 노력을 병행하고 있다. 높은 에너지소비율을 차지하는 건축시장에서의 변화는 갑자기 찾아온 것이 아니며 불황 속에서도 업계가 경쟁력을 높일 수 있는 기회의 장이 될 것이다. 

우선적으로 코팅유리 시장의 확대를 적절히 대응하고 준비하는 자세가 필요하다. 로이유리를 비롯한 코팅유리 가공의 시스템을 확보하고 고품질 가공을 위한 품질 체계를 갖춰야 한다. 코팅유리의 가공은 일반유리와 다르게 유리에 코팅이 된 상태이기 때문에 가공시에 각별히 주의해서 다뤄야 하며 정확한 가공이 이뤄지지 않을 시 하자가 발생할 소지가 크다. 특히 코팅면의 청결을 유지해야 하며 가공과 더불어 운반, 이송등 주의해야할 사항이 많다. 

또한, 소비자들의 눈높이에 맞는 다양한 코팅유리 가공이 가능하게 준비해야 하며 상황에 맞는 적절한 유리의 적용은 업계의 이익을 높여줄 것이다. 시장의 변화에서 가장 중요한 부분은 업계가 상생하는 길을 찾아야 한다는 것이다. 임가공 중심의 제조업에 가장 취약한 부분이 저단가 경쟁이다. 일반 복층유리의 저단가 경쟁이 고기능성 로이복층유리 시장에도 그대로 유지되고 있어 그 만큼의 설비 및 가공 시스템을 확충하고도 적정 마진을 남기지 못하는 것이 현실이다. 

이럴 때 일수록 단가 경쟁보다는 품질 경쟁을 우선으로 업계 스스로 고품질의 고부가가치 산업의 인식을 갖고 품질로서 적정 단가를 지켜주어 이익 구조를 높이는 노력이 필요하다. 이제는 만들어 놓고 나몰라라 할 수 있는 시장이 아니다. 품질에 대해서는 끝까지 책임을 져야 하기 때문에 저가 제품의 납품은 결국 업계 스스로가 무너지게 하는 길이 될 것이다. 

소비자와의 신뢰를 쌓아가는 것도 중요하지만 결과적으로 동종 업계의 지향하는 방향과 서로에 대한 신뢰를 갖고 공정한 경쟁을 하는 풍토 조성이 반드시 선행되어야 할 것이다.
 

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