탄소중립이라는 이슈에서 건자재업계는 건물의 냉난방부하를 어떻게 합리적으로 줄일 것인가가 가장 큰 문제다. 창호업계는 △프레임 열관류율 향상 △건물유형에 따른 유리 열관류율·일사취득계수(SHGC)·투과성 최적화 △열교차단 시공기술 △초기성능 지속성 등이 핵심이슈다.
이건창호는 패시브하우스·제로에너지빌딩(ZEB)에 특화된 고성능 창호기업으로 포지셔닝하고 있다. 단열성을 기본으로 일사취득을 얼마나 효과적으로 할 것인가, 열손실 방어와 열취득 최적화를 어떻게 달성할 것인가를 핵심으로 제품개발이 진행 중이다.
안정혁 R&D본부 이사에게 이건창호의 탄소중립과 관련된 업계 이슈사항과 대응방안에 대해 들었다.
■ 세계 최고수준 진공유리 기술력을 보유 중인데창호의 단열성능 평가척도인 열관류율만으로는 탄소중립을 결코 달성할 수 없다. 창호시공 후 선형·점형열교와 유리의 SHGC를 관리해야 할 필요성이 있다.
이건창호의 탄소중립 관련사업은 진공유리가 가장 크다. 주거용 건물에서 겨울에 일사취득을 높이고 열손실을 줄일 수 있는 핵심 아이템이다. 이건창호의 ‘SUPER 진공유리’는 유리사이의 공기를 빼내는 일반적인 생산방식에 비해 진공챔버에서 유리를 생산하기 때문에 진공도가 1,000배 향상된다. 열관류율은 0.3W/㎡K로 단열성능이 기존 제품보다 7배 우수하며 독일 PHI인증을 획득했다.
창호 프레임의 단열성능은 거의 한계에 와 있어 성능향상의 여지가 크지 않다. 이에 따라 창호의 단열성능은 유리의 단열성능 향상이 이끌 전망이므로 시장성이 밝다.
진공유리사업의 핵심이슈는 단위면적당 단가다. 현재 ㎡당 20만원 수준으로 고가이지만 투자를 통해 조만간 10만원대로 낮아질 전망이다. 향후 규모의 경제를 확보하면 7~8만원 수준인 3중유리보다 저렴해질 것으로 판단한다.
진공유리의 보급확대는 탄소중립에 크게 기여할 수 있다. ZEB를 위해 열관류율을 0.8W/㎡K 이하로 만들 때 더블로이(Double Low-E) 유리를 사용해 시뮬레이션하면 일사취득량이 적어 ZEB을 만족할 수 없다.
그러나 진공유리는 최소한의 코팅만을 적용하므로 투과성이 높으면서도 열관류율을 획기적으로 낮출 수 있으며 SHGC 계수도 높아 겨울철 난방부하를 줄일 수 있다.
■ 탄소중립을 위한 창호단열 이슈는
먼저 창호시장의 트렌드를 살펴보면 친환경주택, 패시브하우스, ZEB 등을 제외한 일반 공동주택의 경우 열관류율 0.8W/㎡K 이하의 제품을 많이 사용하지는 않는다. 주로 0.9W/㎡K대 제품이 사용되고 있다.
프레임재질 측면에서는 PVC 이중창에서 알루미늄 단창으로 이동하는 추세다. 알루미늄창의 단열성능 향상과 고단열 유리와의 조합으로 PVC 이중창만큼의 단열성능 구현이 가능해졌고 높은 내구성과 외부 조망권 등 강점이 있기 때문이다.
알루미늄 단창은 소재 자체로는 PVC에 비해 열관류율이 1,000배나 불리하지만 이건창호는 지속적인 기술개발을 통해 PVC와 유사한 0.9W/㎡K 성능까지 끌어올렸다. 개선된 단열성능과 조망권, 내구성 등 강점에 따라 강남 재개발단지 등 비교적 주택가격이 높은 곳 위주로 알루미늄 단창과 SUPER 진공유리 조합으로 설계변경이 이뤄지고 있다.
특히 PVC창은 내구성에 문제가 있다. 5년 가량이 지나면 프레임·모헤어 변형에 따라 기밀성능이 3등급 이하로 떨어지는 것으로 알려졌다. 프레임이 유기화합물이므로 태양빛에 장기간 노출되면 소프팅 현상이 발생해 흐물해진다. 또한 수년간 여닫음에 따라 PVC창호 테두리에 부착되는 모헤어가 손상돼 기밀성이 저하된다. 국내 PVC 이중창은 10년 이상의 기밀성을 보장하지 못한다.
통상 30년 이상, 장수명은 100년가량 사용하는 건축물의 탄소중립을 언급하면서 제품의 신뢰성을 검증하지 않고 새 제품 상태의 시험성적서 하나만으로 10~20년 성능을 유지할 것으로 가정하고 제품을 적용·평가하는 것은 말이 되지 않는다.
이건창호는 이러한 문제를 해결하기 위해 세계적인 창호연구소인 독일 로젠하임ift에서 개폐왕복테스트기 도입을 추진한다. 창호개폐를 1만번 단위로 왕복할 때마다 기밀테스트를 반복하는 혹독한 시험이다. 이를 통해 연간 기밀성능 저하데이터를 수집, 제품 사용연수에 따라 예상되는 성능변화를 제시할 계획이다. 이를 통해 탄소중립을 위한 장기성능에 대한 제품신뢰성을 확보할 방침이다.
■ 창호의 열교이슈는
탄소중립을 위해 창호의 열교문제도 반드시 해결해야 할 문제다. 기존 창호 제품단위의 단열성능 향상이 점·선·면 중 면의 개념으로 열손실을 개선하기 위한 것이었다면 어느 정도 성능을 확보한 지금부터는 선형·점형열교를 줄이기 위한 노력이 뒤따라야 한다.
시뮬레이션을 해보면 1.0W/㎡K 성능의 창을 설치하면 선형열교에 따라 1.2~1.4W/㎡K까지 성능이 저하된다. 선형열교는 시공성도 큰 부분을 차지하기 때문에 이를 저감하기 위한 벽체와 창틀 사이의 마감방식을 연구하고 있다.
또한 점형열교를 차단하기 위해 패스너를 플라스틱으로 교체하고 있다. 이는 이건창호뿐만 아니라 업계 전반적인 트렌드다.
이와 같이 점·선·면의 열손실 차단을 모두 막지 못하면 탄소중립까지 가기는 어렵다는 판단에 따라 제품개선, 정밀시공, 부자재교체 등을 추진하고 있다.
■ BIPV사업 동향은이건창호의 BIPV사업은 전체 볼륨으로 보면 약 10% 비중을 차지한다. 구조, 단열, 방음 등 성능을 고려한 건물일체형 태양광발전시스템으로 유리와 유리사이에 태양전지셀을 구성하는 특수모듈을 구성한다.
태양광발전은 물론 건축물에 요구되는 단열성능, 발전기능을 통합해 독특하고 다양한 건축외관을 구성할 수 있다.
이건창호의 BIPV는 첨단 단열커튼월로 구현되는 건축외벽용 태양광솔루션이다. 자연채광 디자인, 고효율 발전을 결합한 시스템으로 다양한 각도와 방향으로 설치 가능하며 창호와 일체화되기 때문에 태양광발전을 위한 별도설치공간이 필요치 않다는 장점이 있다.
2~3년 전에는 고층화 이슈가 있어 레진캐스팅 방법을 사용했다. 통상 일반PV는 셀과 유리를 놓고 프레스로 가열해 찍어내는 열압착방식으로 생산한다. 이 방식으로는 유리 두께가 3T밖에 되지 않기 때문에 5T 2장이 사용되는 고층건물에는 적용이 힘들다. 이에 따라 레진을 주입해 구조성능을 맞추는 레진캐스팅으로 시장에 대응해 왔다.
최근에는 건축자재 성능을 향상하는 R&D를 통해 컬러모듈을 적용하고 있다. 유리를 식각해 표면에 굴곡을 생성한 뒤 스퍼터링*코팅을 함으로써 색상을 구현했다. 식각에 따른 편광효과와 코팅을 통해 색상을 입히기 때문에 PV셀이 보이지 않는 효과가 있다.
발전효율은 18%셀의 경우 12~13%로 저하되지만 미관을 개선함으로써 신재생에너지 발전이 적용되지 않을 수도 있었던 현장에 수용되도록 하는 것이기 때문에 건축물 에너지자립에 효과가 클 것으로 판단한다.
이건창호는 항상 건축자재 성능을 향상하는 방향성을 유지하고 있기 때문에 향후에도 이와 같은 신기술 개발, 제품·기술 고도화, 품질·신뢰성향상 등을 위해 노력할 것이다.
*스퍼터링(Sputtering): 진공 증착법의 일종으로 비교적 낮은 진공도에서 플라즈마를 이온화된 아르곤 등의 가스를 가속해 타겟에 충돌시키고, 원자를 분출시켜 웨이퍼나 유리 같은 기판상에 막을 만드는 방법.
■ 세계 최고수준 진공유리 기술력을 보유 중인데
■ BIPV사업 동향은
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