AL 단열성능? 진화하고 있는 단열재로 해결!

창호와 함께 AL 단열 현관도어 적용도 높아지는 추세

열전도성이 강한 알루미늄 창호는 단열성능이 비교적 취약해 알루미늄 창호 및 커튼월의 단열성능 향상을 위해 여러 기술들이 적용되고 있다.
알루미늄 창호의 높은 열전도성 문제는 창호 속에 단열재를 적용한 단열 브릿지를 형성시키면서 열전도를 제한시킬 수 있다. 단열재는 알루미늄의 높은 열전도성에 대한 가장 획기적인 보완책이며 에너지비용 절감외에도 건물의 구조적인 문제점을 개선하는 실용적인 방안으로 각광받고 있다. 알루미늄 단열재는 건축물 에너지 성능 정책 강화로 알루미늄 단열 현관도어 제품이 일반화 되면서 창호 제품뿐 아니라 알루미늄 단열 현관도어 제품에도 최근 적용이 높아지고 있는 추세이다.

건물 단열은 지구 온난화에 대응해 보다 높은 수준의 에너지 효율을 추구하는 방법으로 최근 연구에 따르면 에너지 손실의 50%는 창호의 불완전한 단열이 원인이 되고 있는 것으로 보고되고 있다.
이에 따라 국내 창호시장은 지난해 7월부터 창호에너지효율등급제가 시행된 이후 창호의 단열성능이 가장 중요한 요소로 부각되고 있다.
등급제 시행이 이후 알루미늄 창호업체에서는 소재 특성상 PVC 소재보다 단열에 취약한 알루미늄 창호의 단열성능을 높이는데 주안점을 두고 있다. 특히 열전도성이 강한 알루미늄 창호는 PVC창호에 단열성능이 취약할 수 밖에 없어 알루미늄 창호 및 커튼월의 단열성능 향상을 위해 여러 기술들이 적용되고 있는 상황이다.

이 같은 이유로 알루미늄 창호의 단열성능을 높이는 대표적인 소재인 단열재 시장이 그 어느 때보다 관심 받고 있는 상황인 것이다. 알루미늄 창호 시장은 PVC창호와 비교해 제품가격 대비 단열성능에서 열세일 수 있으나 구조성능 및 디자인분야의 차별성을 고려한다면 관련시장의 성장 잠재력은 매우 크다고 할 수 있다.

특히 알루미늄 창호는 최근 상업용 건물과 함께 주상복합과 같은 국내 주거용 건축물의 고층화로 내풍압성능이 우수한 알루미늄 소재의 창호 제품 적용이 늘고 있고 커튼월 건물의 단열요구도 계속 높아지는 상황에서 앞으로 알루미늄 창호의 단열성능 확보를 위해 꼭 필요한 단열재 적용이 더욱 확대 될 것으로 예상하고 있다.

흔히 사용되는 알루미늄 창호는 열전도성이 강해 실내외의 기온 차이가 클 경우 건물 밖의 온도가 실내온도에 큰 영향을 미칠 수 있다. 그러나 알루미늄 창호의 높은 열전도성의 문제는 창호 속에 단열재를 적용한 단열 브릿지를 형성시켜 열전도를 제한시킬 수 있다.
단열재는 열전도성이 낮아 단열재를 이용한 창호 단열은 열효율 향상에 도움을 주며 에너지비용 절감치 낭비 방지에 큰 기여를 하고 있다. 또한, 알루미늄의 높은 열전도성에 대한 가장 획기적인 보완책이며 에너지비용 절감외에도 수분과 습기 및 공기 침투를 방지해 건물의 구조적인 문제점을 개선하는 매우 실용적인 방안으로 각광받고 있다.

기술에 있어서도 단열재 제품의 형상도 제품의 길이변화와 커팅 엣지기술이 발전으로 단순 직선구조의 단열재에서 복잡한 구조의 단열재로 발전해나가고 있다.
알루미늄 단열재는 창호 제품뿐 아니라 알루미늄 단열 현관도어 제품에도 최근 적용이 높아지고 있다. 건축물 에너지 성능 정책 강화로 알루미늄 단열 현관도어 제품에도 최근 단열성과 기밀성이 향상된 고기능성 도어 보급이 일반화되고 있기 때문이다. 외국에서도 국내 시장을 단열재 수요가 높은 매우 중요한 시장으로 인식하고 있다는 게 업계 관계자의 공통된 의견이다.

이런 시장상황에 맞춰 국내 건축시장에서 단열재를 공급하는 업체들은 단열재 적용 확대를 위해 일반적인 영업과 함께 알루미늄 창호업체와 커튼월 전문 업체 등에게 알루미늄 창호 및 커튼월용 프레임의 단열성능을 향상시키기 위한 단열 솔루션을 제공하면서 차별화된 영업 활동이 필요한 상황이다. 이를 위해 일부 업체에서는 업계 전반에 대한 기술 교류 및 지원을 통한 신제품 개발을 지원하고 있으며 관련 업체를 방문해 제품 및 기술에 대한 브리핑과 단열컨설팅을 진행하며 단열재 제품이 최고의 성능을 발휘할 수 있도록 지원하고 있다.

AZON, 이중단열 시스템(Dual Cavity System)

단열재의 대표적인 기업 AZON은 기존 제품을 업그레이드한 단열 시스템을 선보이면서 차별화를 진행하고 있다.
알루미늄 창호용 단열 System을 국내외에 공급하는 한국아존에서는 2012년 7월 1일부터 시행중인 창호 에너지효율 등급제와 발맞춰 최근 AZON 이중단열 시스템을 출시했다.

한국아존에서 선보이고 있는 AZON 이중단열 시스템은 연속된 복수의 AZON 단열층의 적용으로 기존 AZON 단열보다 효과적인 열교차단이 가능해 단열성능을 극대화할 수 있는 장점을 갖고 있다. 복수의 AZON 단열 층 적용으로 염려됐던 작업 성능에 대해서도 한 번의 단열재 충진 공정으로 복수의 AZON 단열층을 모두 작업 할 수 있는 System 개발이 완료됐다. 현재 AZON USA Inc.의 고객사인 Kawneer社, YKK AP 社 및 United States Aluminum 社에서 Azon 이중단열 시스템을 적용한 제품 개발이 완료돼 상용화가 이뤄지고 있으며, NFRC(National Fenestration Rating Council)테스트를 거쳐 Energy Star 인증을 획득한 상태이다.

한국아존의 AZON 이중단열 시스템과 함께 고효율 유리 및 부자재를 사용하면 이중창 또는 복합창호가 아니면 불가능하다고 인식됐던 1등급 알루미늄 창호의 개발 및 적용이 실현될 전망이다.
한편 AZON은 지난 수 세기 동안 건축용 창호재로 가장 많이 선호돼 왔던 알루미늄 창의 가장 큰 단점인 높은 열전도성으로 인해 발생되는 취약한 단열 문제를 해결 할 수 있는 단열설비 및 AZON 단열재를 공급하고 있으며 지난 30여 년간 전 세계에서 적용돼 그 성능을 인정받았다.

그동안 AZON 단열바는 단열창호 미국건축규격집 AAMA-TIR-A8-90을 완벽하게 만족시켜 줌으로써 초고층 건물의 커튼월 시스템뿐만 아니라 상업용, 주거용, 관공서 등에서도 매우 폭넓게 적용되고 있으며 특히 24시간 냉·난방이 요구되는 병원, 호텔, 오피스텔 등의 창호 시스템에는 필수적인 공법으로 적용되고 있다. 지난 1991년에는 미국 엠파이어스테이트 빌딩의 노후 창호 6500여개 모두 AZON 시스템으로 교체 시공되기도 했다.
액체상태의 고강도 폴리우레탄을 AL-BAR에 충진해 경화시킨 후 절단(SAW작업)해 생산하는 것이 흔히 말하는 AZON 방식이다.

테크노폼 바우텍, 폴리아미드(PA66GF25) 단열재 공급

테크노폼은 1969년 독일 카슬에서 설립된 후 40년 이상 플라스틱 정밀 압출 단열재를 생산하며 전세계 8개 공장(동아시아 지역 중국 2개, 일본 1개)과 20여개 이상 국가에서 지사 및 영업망을 운영하고 있는 회사이다. 자회사 테크노폼 바우텍은 현재 연간 약 3억미터의 폴리아미드 단열재를 생산 및 판매하며 매년 15%이상의 성장을 지속하고 있는 알루미늄 창호 및 커튼월 프레임 단열분야의 글로벌 리더 기업이다.

지난 2011년 한국지사를 설립한 테크노폼 바우텍은 폴리아미드 단열재 제품으로 국내 창호시장에서 영업력을 강화시키고 있다.
테크노폼 바우텍은 국내시장에서 에너지 절약 제품개발을 통한 고객만족 실현을 위해 단열 컨설팅 및 기술 지원 서비스를 지원하고 있다.
특히 테크노폼 바우텍에서 공급하고 있는 폴리아미드 단열재를 통한 에너지 절약에 집중하고 있다. 테크노폼 바우텍의 단열재는 겨울철 내외부 온도차에 의한 에너지 및 열의 손실을 최소화 시켜 난방비 절약에 효과적이며 여름철에는 외부의 고온 다습한 공기가 내부로 전달되는 현상을 효과적으로 차단해 실내온도 유지 및 냉방효과를 극대화 시켜 효율적인 에너지 절약을 실현시켜 주는 제품이다.

테크노폼 바우텍에서 공급하고 있는 단열재는 유럽에서 알루미늄 창호용 단열재로 1980년대 상용화돼 오늘날까지 널리 쓰이는 단열재로써 알루미늄 대비 1/533에 해당하는 수준의 최적화된 열전도율을 지니고 있으며, 유리섬유 25% 첨가를 통해 단열재의 강도와 경도를 강화시켜 높은 구조 성능을 지니고 있고 우수한 내열성까지 갖고 있다.

폴리아미드는 융점이 약 230~250℃로 매우 높다. 여름철 실외온도가 30℃를 웃도는 것을 감안할 때 알루미늄 창호 및 커튼월의 외부 노출온도는 약 63.4~83.4℃까지 오르는 현상이 발생한다. 이처럼 폴리아미드는 장기, 고온에 대한 소재 변형율이 낮은 특징을 갖고 있다.
테크노폼 바우텍은 제품 품질면에서 우수한 강도, 경도 및 최소의 치수오차를 통해 알루미늄 프레임 결합후에도 안정적인 구조성능을 나타내며 프레임 접합부위의 누수와 통풍 최소화를 가능케 지원한다.

BASF, 폴리우레탄 단열 창호 시스템

독일계 글로벌 화학기업인 바스프(BASF)의 ‘폴리우레탄 단열 창호 시스템’도 높은 관심을 받고 있다.
바스프의 혁신적인 제품 폴리우레탄 창호 단열바는 건축과 관련 건물의 에너지 효율 향상에 크게 기여하며 가정에서 에너지를 보다 효율적으로 사용할 수 있게 해준다.

바스프 폴리우레탄의 주입 및 절단 방법은 미국과 중국에서 이미 광범위하게 사용되고 있으며 국내 시장에서도 적용률을 차츰 높여 나갈 것으로 기대하고 있다.
바스프의 폴리우레탄 단열바인 ‘Elasturan K 6001’은 건축 구조물에 따라 견고하게 캐스팅될 수 있는 소음과 진동, 단열, 친환경 등의 조건을 만족시킬 수 있는 기능성 창호용 단열소재로 우수한 물성과 온도 변화에 따른 열변형 특성이 최소화된 제품이다.
특히 알루미늄 창호에 시공됐을 경우 외부와의 열전도를 효과적으로 차단시켜준다.

폴리우레탄 단열바는 우수한 단열 기능 외에도 건축 구조를 파괴하는 중요한 원인이 될 수 있는 결로를 방지하며 다른 공정 제품에 비해 창호 제작과정에서 매㎡당 1㎏~1.5㎏의 알루미늄을 절감 할 수 있어 알루미늄 소재의 낭비를 약 13% 줄여주기도 한다.

이외에도 수지의 충진 및 경화 후 절단으로 공정이 끝나는 폴리우레탄 단열공정은 생산성이 높으며 주입 및 절단 방식으로 제조돼 여러 가지 제품 모양과 사이즈에 적용가능하고 유기용제 및 유해 VOC가 포함되지 않아 환경 친화적인 장점을 갖고 있다.

바스프의 단열시스템 ‘Elasturan K 6001’은 국내 여수공장에서 직접 생산되는 원료를 통해 최적의 물성조건을 갖춘 제품으로 만들어진다. 원료를 직접 생산하느냐, 아니냐의 문제는 제품 성능에 중요한 영향을 미치는 요소란게 바스프 관계자 의견이다. 한국바스프는 여수와 울산공장에서 각각 이소시아네이트와 폴리올을 직접 생산하고 있으며 원부재료인 혼합물인 시스템 제품을 전부 자체로 개발해 단열성능에 최적인 제품을 공급하고 있다.

특히 바스프의 단열시스템은 글로벌 바스프의 매우 엄격한 생산기준에 따라 생산되기 때문에 제품 성능이 항상 최고의 품질로 유지되고 있으며 한국바스프의 여수공장은 바스프 그룹내에서도 우수한 품질 관리 및 생산 능력을 보유하는 곳으로 손꼽히고 있어 균일한 고품질의 폴리우레탄 원료 생산을 자랑한다.

자료협조_한국아존, 테크노폼 바우텍, 한국바스프