창호기술 : 외장 시스템유리에 대한 이해
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2010년11월05일 13시15분
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외장 시스템유리에 대한 이해
유리의 장점을 살린 커튼월 공법 확대


건축물의 개성 표현에 탁월   

최근 국내 건축물은 초고층건물이 빠르게 증가하고 있으며 개방감 및 다양한 개성, 기능을 살려 건축물의 미적감각까지 고려한 설계가 늘어나고 있다.
이러한 건축물에서 빠질 수 없는 부분이 유리일 것이다. 유리는 특유의 투명성을 바탕으로 개방감을 살려주며 밝은 실내를 조성하고 가볍고 경제적인 건물을 연출한다. 다양한 색상과 기능의 유리들은 디자인 선택의 폭을 넓히며 건축물의 특성을 최대한 살려주고 개성을 연출하는데 탁월하다. 이렇듯 많은 장점에도 불구하고 아직도 유리는 깨지면 위험하다는 인식들이 팽배해 있으며 일반 벽구조에 비해 단열 및 소음차단등의 문제점, 내화성 부족등의 문제점이 야기되고 있다. 하지만 최근 유리산업의 발전은 안전성을 높인 강화유리 및 접합유리등의 안전유리와 로이유리등의 기능성유리의 적용 확대, 방화유리등 화염으로부터도 안전한 고기능성 유리의 등장은 이러한 우려를 불식시키고 있다. 
 

건축물의 멋을 살리고 개방감을 주는 외장유리 시스템

최근에는 건축물 외장을 유리로 적용하여 디자인을 연출하고 독특한 개성을 살리는 건물이 늘어나고 있는 추세이다. 일반적으로 과거 유리는 주거용 공간의 창을 중심으로 부분적이며 천편일률적으로 적용되어 왔다. 일반적인 벽구조의 건축물은 공간이 폐쇄적이며 답답한 느낌을 들게 한다. 이에 반해 유리를 적용하였을 시는 외부의 조망권 확보와 높은 개방감, 쾌적한 실내공간의 연출이 가능하여 국내 건축시장에서의 유리의 적용은 늘고 있으며 대형화 되어가고 있다. 

기존 건축물이 벽면과 창이 공존하는 구조였다면 최근에 설계되어 지어지고 있는 초고층빌딩을 비롯하여 주상복합, 상업용오피스건물등은 전체 외벽을 유리로 적용하거나 상당수 유리를 이용한 커튼월 시스템을 채택하고 있어 그 만큼 국내 외장 시스템유리 시장은 큰 폭의 확대와 함께 변화를 겪고 있다. 이러한 변화 속에서 가장 중요시 되는 부분은 외부와 맞닿는 부분에 적용되는 유리로서 안전성 확보 및 고기능의 고품질이 요구되고 있다.

유리시공에 있어 커튼월 유리시공의 중요성 부각  

건축물 외장에 적용되는 유리는 정확한 가공과 함께 고품질의 제품이 필요하며 시공 방법에 따라 다양한 차이가 나타난다.
일반적인 구분 방법으로는 일반 시공과 커튼월 시공으로 나뉘며 일반시공은 골조 위에 유리가 올려진 형태로 우리가 흔히 접하는 PVC/AL 일반 창호 및 시스템창호등의 형태이다. 커튼월 시공법은 골조 옆에 유리가 부착된 상태로 외부에서 봤을 때 구조물이 유리에 가려 미려함과 개방감을 연출 할 수 있다. 커튼월 시공은 공기를 단축하고 비용을 절감할 수 있으며 자유로운 디자인의 연출이 가능하여 상업용 건물에 주로 적용되고 있다. 

이중 커튼월 공법은 상업용을 중심으로 다양한 건축물에 적용이 늘어나고 있어 향후 시장도 점차 확대될 것으로 전망되고 있다. 커튼월 시공은 전체적인 유리면적의 확대와 함께 고품질의 유리 가공과 더불어 정확한 시공이 반드시 필요한 부분이다. 설계시부터 정확한 유리가공이 뒤따라야 하며 운반 및 보관을 거처 유리를 끼우고 코킹과정까지 세심한 노력이 필요하다. 다양한 종류에 따른 유리시공법은 건축물의 형태에 맞게 적용되며 안전한 외장용 유리로서 적용을 확대시키고 있다.

커튼월 시공법 - 조립타입 및 글레이징 타입으로 분류 

커튼월 유리시공의 가장 기본적인 방법은 조립형태로의 설치이다. 유니트 시스템(UNIT SYSTEM)공법과 스틱 시스템(STICK SYSTEM)공법, 두 공법의 혼용의 방법으로 적용된다. 유니트 시스템은 유리와 창호(frame)를 생산, 조립하여 유니트를 완성하며 완성된 유니트를 현장에 반입하여 시공하는 방법이다. 이는 정해진 사이즈대로 정확하게 제작 후 현장에서 끼우는 방식이기 때문에 안정된 품질관리가 가능하여 초고층 현장에 적용이 늘어나고 있다. 

이에 반해 스틱 시스템은 유리와 프레임을 생산하여 현장에 반입한 후 현장에서 유리 및 프레임을 설치, 실내외부 구조용 코팅을 하여 완성하는 방법이다. 혼합형태는 기본 공법에서 응용한 형태로 유니트를 완성하여 현장에서 지지대를 설치하고 완성시키는 방법으로 두 시스템의 장점을 혼합한 경우이다.
글레이징 타입으로는 유리를 고정하는 방법에 따라 Capture System, S.S.G System, D.P.G System으로 나뉜다. Capture System은 프레임을 사용하여 유리를 고정하는 방식이며 SSG공법은 구조용 실란트로 유리르 고정하는 방식, DPG공법은 유리에 홀가공을 통해 금구류등으로 고정하는 방식이다.

외관의 미려함이 돋보이는 SSG(Structural Sealant Glazing System)공법 

유리공사에서 SSG(Structural Sealant Glazing System)공법은 curtain wall의 AL frame 대신 구조용 접착제(structural sealant)를 사용하여 유리를 고정하는 방법이다.
SSG공법이란 1946년 미국에서 Lock Strip Gasket Glazing이 처음 소개된 이후 실리콘 실링재를 사용, 외벽을 반사유리 등으로 마무리하여 금속 Frame을 외부로 노출시키지 않는 판유리 커튼월 공법을 말한다. 알루미늄 프레임 대신 고성능 실링제를 사용하여 판유리를 잡아주는 공법으로 금속프레임을 외부로 노출시키지 않아 건축물의 외관을 미려하게 해주는 프레임 없는 판유리 커튼월 공법으로 Al- Frame(Mullion), Vision Glass, Structural Sealant 및 악세사리가 복합적으로 작용하게 되며, 특히 Sealant로 잡아주는 2면지지(2side) 공법과 4면 전부를 잡아주는 4면지지(4side) 공법의 두가지가 있다.

2 Side 공법은 상하 두변은 프레임으로 좌우 두변은 구조용 실란트가 유리를 고정하는 구조이며 4Side 공법은 전체 4면을 구조용 실란트를 사용하여 고정하는 방법이다. SSG 공법은 완벽한 방수 및 방음이 가능하며 극도의 개방감을 느끼게 하는 건물의 외관을 연출 할 수 있다. 또한 건물의 외벽으로 다양한 연출이 가능하다. 

SSG 공법에서는 정확한 품질 기준을 지키는 것이 무엇보다 중요하다. 실리콘으로 지지를 하는 방법이기 때문에 반드시 구조용 실란트를 적용해야 하며 복층유리를 적용시에는 복층유리에도 복층유리 구조용 실란트를 사용하여야 한다. 특히 유리와 유리사이에 외부로 맞닿는 부분은 외부환경 요인에 강한 웨더용 실란트를 적용하여야 한다. 구조용 실란트 안쪽으로는 구조용 실란트가 제 역할을 하기전에 임시적으로 유리를 잡아주는 역할을 하는 노튼테이프를 정확하게 적용해야 하며 구조용 실란트 및 웨더용 실란트 도포깊이와 폭은 현장별로 다르지만 최소 6mm이상의 도포 깊이는 반드시 지켜야 한다. 

특히 SSG 공법 적용시 구조적 강도의 중요성을 인식하고 정확한 용도의 실란트 적용은 기본이다. 안전인자는 5:1이상 되어야 하며 유리와 금속을 구조적으로 잡아주는 인장강도, 유리와 프레임을 잡아주는 길이에 대한 계산도 반드시 필요하다.
복층유리 적용에 있어서 복층유리용 Sealing재로는 Polysulfide, Silicone계 Sealant를 주로 사용하며 내구성, 내후성이 저조한 Polyurethane계 제품은 가급적 피하는 것이 좋다. 또한 최근 늘고 있는 로이유리의 적용시에는 코팅면 위치를 잘 파악해야 한다. 실외부터 실내로 1~4면으로 나눌 때 주거용의 난방효과를 극대화하기 위해서는 3면코팅시공, 상업용의 냉방효과를 극대화하기 위해서는 2면코팅시공을 지켜야 한다.
이 외에도 세팅블럭의 재질은 네오프렌 동등이상으로 해야 하며 세팅블럭의 길이는 기준에 적합하게 적용해야 충격등으로부터 보호를 받을 수 있다.

건축물의 개방성 및 안전성이 높은 DPG(Dot Point Glazing System)공법

구조용 실란트를 이용하여 유리를 잡아주는 시스템이 SSG공법이라면 DPG공법은 유리에 특수 홀가공을 한 후 볼트를 삽입하여 시공하는 공법으로 최근 적용이 증가하고 있다.
DPG공법을 자세히 살펴보면, 유리 한 장 당 4개의 구멍을 뚫고 가공한 후 특수가공 한 system bolt를 이용, 스파이더에 연결시키기 때문에 건물 외관에서는 평탄한 유리표면을 이룰 수 있다.
내부에서 유리(Rib Glass), 로드 트러스(rod truss), 와이어(wire) 및 스테인레스 파이프(stainless pipe)등으로 구조물을 지탱시켜 내구성을 높인다. 

프레임이나 구조용 실리콘을 사용하지 않으면서도 탁월한 안전성을 유지할 수 있어 건축소재로서의 유리의 장점을 최대한 살릴 수 있는 커튼월 공법으로 최근 각광 받고 있다. 특히 프레임 없이 유리자체의 투명감을 살려줄 수 있어 공간의 쾌적함과 개방감을 더하는 동시에 건물 외관에는 세련된 아름다움을 제공하여 대형 건물의 커튼월 공사에 주로 이용된다.
DPG공법의 장점으로는 금구류의 하드웨어가 튼튼하게 잡아주어 안전성이 우수하며 외부로 유리자체만을 노출하기 때문에 건축물의 자연미를 극대화할 수 있다. 유리의 특성을 최대한 살려 개방성과 채광성이 우수하다. DPG공법은 12mm의 강화유리를 기본으로 사용하지만 현장의 스펙에 따라 다양한 사이즈의 유리가 적용되기도 한다. 

일반적으로 DPG공법을 기본으로 하고 있지만 각 회사별로 고유의 기술력을 통한 시스템을 확보하여 적용하고 있다. KCC는 TPG(Tempered Point Glazing), 한글라스는 SPG(Special Point Glazing), 동신씨지이는 DSG(Dongshin System Glazing)등으로 회사마다 다양한 기술력을 접목한 특화된 시스템으로 변화하고 있다.

KCC의 TPG(Tempered Point Glazing)와 한글라스는 SPG(Special Point Glazing) 시스템

커튼월 공법도 점차 유리 본래의 투명성과 반사성을 극대화 하는 방향으로 발전을 거듭하고 있다. 최근에 시스템유리 혹은 커튼월에 맞춘 다양한 유리중에는 창호의 기능을 극대화하는 한편 건축물의 내.외 이미지를 격상시키는 현대적 창호 방식이며 복합건축물 혹은 약간에 포인트적인 빌딩들에 여러각도로 많이 이용되고 있다. 

그 종류를 살펴보면 유리의 장점을 저하시키는 알루미늄 새시가 보이지 않도록 하는 SSG공법, 새시를 전혀 사용하지 않는 DPG공법이 보편화되고 있으며 이러한 DPG공법을 업체마다 특수한 기술력을 접목하여 차별성을 부각, 현장에 적용하고 있다.
KCC에서 공급하고 있는 공법으로 TPG(Tempered Point Glazing) 공법이 있다. 기존의 DPG 공법에 변화를 주어 바람이나 지진등에 대한 내구성을 강화한 것으로 TEMPOINT공법을 적용하여 만든 것이 TPG공법이다. 

유리에 구멍을 뚫어 점지지 형태로 벽면을 구성하는 최첨단 유리 시공법 TPG System은 특수 Hinge Bolt 사용으로 내진/내풍압성능이 우수하고, 부재의 Silm화 및 부품의 간소화가 가능하며, 건물 외벽의 풍부한 투명성을 자랑한다. 특수 힌지볼트는 최대 7도까지 자유회전이 가능한 구조로 유리면에 무리하게 구속하지 않아 지진이나 풍압을 견디는 성능을 향상시키는 역할을 한다. 이런 힌지볼트가 내풍압력을 향상시키는 또 하나의 이유는 유리의 무게중심과 힌지볼트의 회전 중심이 일치하여 유리의 중량에 의한 휨모멘트, 휨응력이 유리의 구멍 주위에 가해지지 않기 때문이다. 

유리는 기본 12mm를 적용하며 현장에 따라 크기와 두께가 결정된다. 금구류는 표준 부품으로 Angle, X형 부품, H형 부품, 매달기 부품 등이 사용되며 기본재질은 Stainless steel이다. 홀가공부분에서는 표면처리의 중요한 부분이 Countersunk Hole로 Hole부위에 발생하는 부분적인 응력문제와 Curtain Wall로서의 각종 제한적 요소(풍압, 누수, 내진 등)를 해결하는데 중요한 역할을 수행한다.
시스템타입으로는 고정식과 반고정식 매달리기식이 있으며 지지하는 방법에 따른 차이점이 있다. 이 외에도 완전강화유리 적용시 Heat Soak Test(열 흡수 성능 테스트)를 반드시 실시하고 있다. 

한글라스에서 SPG 시스템은 프레임이나 구조용 실리콘을 사용하지 않으면서도 탁월한 안전성을 유지하며, 뛰어난 디자인으로 건축물의 자연미를 극대화하고, 개방감과 채광성을 최대한 보장한다. SPG시스템은 특수가공 한 볼트를 접시머리 모양으로 가공된 홀에 결합시키기 때문에 유리표면이 외견상 평탄하며 내부에서 유리(rib glass), 로드 트러스(rod truss), 와이어(wire) 및 스테인레스 파이프(stainless pipe)등으로 구조물을 지탱하는 최신공법이다. SPG시스템은 12mm 강화유리 사용을 원칙으로 하고 있으며 안전성을 확보하기 위해 사용되는 모든 강화유리는 자파방지처리를 위해 100% 열간유지시험(heat soak test)을 거친 후 NIS(Nickel Sulfide Phases)결정에 의한 강화유리 자폭현상을 제거한 후 사용된다. 또한 물리적 충격으로 인하여 강화유리가 파손될 때 발생하는 파편 비산을 방지하기 위하여 비산방지용 필름 부착을 선택사양으로 체택하고 있다.

한글라스의 복층SPG시스템은 SPG시스템의 장점을 그대로 가져가고 차음효과와 단열효과를 부가한 복층 SPG 시스템을 선보이고 있다. 이 제품은 많은 외벽성능시험(mock-up test)을 통하여 그 성능이 입증되었으며 사용가능 한 유리는 외판 10~15 mm, 공기층 12~18mm, 내판 6~12mm가 가능하며 그 구성은 유리 규격 및 풍하중에 따라 다양하게 결정된다. 또한 외국의 복층유리 시스템에 비하여 제작과정에서 수작업을 줄이고 자동화 작업을 통해 그 품질과 납기를 향상시켰으며, 힌지타입(hinge type)의 특수 볼트(special bolt)를 사용함으로써 내진성능 향상은 물론 어떠한 구조체(back structure)에도 쉽게 적용이 가능하도록 디자인되었다.

외장 시스템유리에 반드시 필요한 열흡수 성능 테스트(Heat Soak Test)

외장 시스템유리의 적용에 있어 안전에 대한 개념은 무엇보다 강하게 적용되고 있다. 이에 강화유리의 적용과 함께 비산방지필름의 적용은 보편화되고 있으며 강화유리의 자파현상이 나올 수 있는 것을 사전에 예방할 수 있는 강화유리 열흡수 성능 테스트인 Heat Soak Test를 진행하고 있다.
강화유리의 자파현상은 비단 시스템유리의 적용시에만 필요한 부분은 아니다. 전체적으로 고품질의 강화유리를 적용하기 위해서는 Heat Soak Test를 거치는 것이 품질을 인정할 수 있다. 

히속테스트(Heat Soak Test)는 열 흡수 성능 테스트로서 100% 열간유지 시험을 통하여 강화유리의 자폭현상을 미연에 방지하는 것을 목표로 진행하는 테스트이다.
히속테스트를 진행하기 위해서는 히속로를 보유하여야 하며 히속로는 강화 가공 후 열이 판유리에 잘 흡수 할 수 있도록 제 2차 열처리를 진행하여 자연파손을 방지하는 최적의 시스템으로 열 흡수 히속 설비라고도 한다.
Heat Soak爐는 강화유리의 자연 파손 요인을 최소화하고자 인위적으로 외부 환경을 조성해 단 몇 %의 자연 파손율도 억제하자는 취지에서 제작된 기계이다. 

판유리 제조과정에는 소다회, 실리카 등 수많은 타입의 함유물이 있는데 용해로와 냉각로를 거치는 중 분해되지 않는 미세한 물질들이 있으며 이러한 함유물은 유리 파손을 야기 시킬 수 있다. 그 중에서 가장 나쁜 함유물이 니켈 황화물로 이는 미세한 니켈 미립자가 용해로 연료에 함유된 황 또는 유리 저장 용기 재료와 결합할 때 형성된다.
이러한 함유물은 미세하여 지름이 0.4mm 보다 작기 때문에, 이들을 모두 완전하게 제거 하는 것은 불가능 하다. 따라서 모든 유리에는 이들 함유물이 정도의 차이일 뿐, 일부분의 함유물을 갖게 된다. 강화유리는 생산 방법 상 현재까지의 기술로는 판유리에 함유된 니켈 황화물의 팽창으로 인해 아무런 징후 없이 파손될 수 있다. 

히속테스트는 강화 열처리된 제품을 가열로에 투입하여 2시간 이내에 280도 이상의 고온으로 상승시킨 후 2시간 동안 이 온도를 유지하고, 다시 2시간 내에 70도까지 서서히 온도를 내려 강화유리의 내외부적 힘의 균형을 인위적으로 변형시키고 이에 따른 파손 여부에 따라 제품 출하를 결정하는 방법이다.
강화유리의 파손이 드문 경우이기는 하지만 선진국에서는 이미 대중에게 널리 알려져 상업용 빌딩에서 강화유리 사용을 제한하는 경우가 늘고 있다. 국내에서도 외장용 시스템유리의 적용시 히속테스트를 기본으로 진행하고 있으며 일반적인 강화유리 적용이라도 히속테스트의 필요성은 높아지고 있다. 

외장을 넘어 다양한 용도로 적용범위가 넓어지고 있는 포인트글래이징(Point Glazing)

유리만의 개방감을 살려 외장유리로의 적용이 늘고 있는 포인트글래이징 공법이 비단 외장유리로만 한정되는 것은 아니다.
최근에는 포인트글래이징을 이용하여 실내 인테리어용도로 많은 적용을 이루고 있으며 기본적으로 난간, 캐노피, 바닥유리, 계단, 가구, 테이블등 다양한 방면에서 여러 가지 용도로 적용을 이루고 있다. 실내의 유리구조물을 설치할 때도 많이 적용되고 있으며 기존의 계단의 손잡이부터 유리계단시스템과 다양한 분야에서 관심은 증대되고 있다.
포인트글래이징 공법은 무엇보다 유리의 특징을 살려 돋보이게 할 수 있으며 차별화 된 인테리어적인 요소를 많이 갖추고 있어 실내 공간에서 넓게 적용이 가능하다. 다양한 하드웨어가 개발되어 공급되고 있으며 기본적인 케이블, 로드타입의 제품들은 가?시공을 거쳐 공간의 미려함을 자랑한다. 

국내 건축물 실내 인테리어에서도 포인트글래이징이 적용이 늘어나고 있지만 전문성은 아직 많이 부족한 것이 사실이다. 전문적인 설계에서부터 제작, 공급, 시공까지 하는 업체가 많지 않고 유리시공업체나 인테리어업체, 철물업체들이 각각의 기준에 맞게끔 제작하여 설치하는 경우도 많이 있어 안전등의 문제점이 나타날 수 있다. 외장용의 품질 기준도 엄격하지만 내장용의 포인트글래이징 제품들도 사람들과 맞닿는 곳에 설치가 되기 때문에 반드시 안전에 대한 개념을 갖고 제품의 설계에서부터 설치까지 이뤄져야 한다. 

향후 국내 건축물의 형태는 개성을 살리고 기능을 극대화 하는 방향으로 변화가 이뤄질 것으로 예상된다. 디자인이 중요시되고 쾌적한 실내 공간의 연출에 있어 유리의 중요성은 크게 부각되고 있다. 고기능성유리를 통한 기능의 확대와 안전유리의 정확한 적용으로 안전성을 높이고 까다로운 품질 기준을 통한 가공 및 시공까지 업계가 반드시 노력해야 할 부분이다. 
 
 
  

 

 

최광석 기자 
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