한국외단열건축협회(회장 윤완중)는 지난 23일 삼성 래미안갤러리에서 ‘건축물 에너지절약과 안전을 위한 외단열 설계 및 시공기술’을 주제로 2023 외단열 건축기술 세미나를 개최했다고 밝혔다. 세미나에는 최근 외단열 이슈에 대한 관심을 대변하듯 관련업계 관계자 약 200여명이 참석했다.
이날 세미나를 통해 마감재에 대한 정책방향과 단열재 등 마감재의 화재안전 기술 동향, 외단열 화재안전 시공기술 및 기준, 최근 KS 개정, 반영된 유기단열재의 장기열전도율 등을 비롯해 최근 건축업계 화두가 되고 있는 디지털 기술 기반 시공감리 기술, 제로에너지건축물(ZEB) 사례 등을 소개하는 시간을 가졌다.
윤완중 한국외단열건축협회 회장은 축사를 통해 “국내 건설경기가 악화되고 있으나 기후변화로 인한 탄소중립을 이뤄내야 한다는 전 세계적인 기조 아래 건축물의 에너지절감을 이뤄내기 위한 노력이 중요해졌다”라며 “오늘 세미나를 통해 이를 달성하기 위한 좋은 방안과 모두 합심할 수 있도록 하는 것이 필요한 시점”이라고 말했다.
샌드위치패널 심재 용융·수축 완화 검토
이지연 국토교통부 건축안전과 사무관은 ‘건축법령에 따른 마감재의 성능 기준, 시험 기준’을 주제로 △마감재의 성능기준 △실물모형시험 대상 여부 △품질인정제도 및 품질관리서 △건축자재 모니터링 및 인정 취소 △향후 마감재 관련정책 방향 등을 소개했다.
난연성능 시험은 얼마나 급속하게 큰 열량을 방출하면서 타는가를 보는 시험이며 가스유해성시험은 연소시 배출되는 연기가 얼마나 유독한지에 대해 실제 쥐를 투입시켜 확인하는 시험이다.
이지연 사무관은 실물모형시험 도입 배경에 대해 “두 가지 소규모 시편시험은 외벽을 타며 화재가 확산되는 양상과 플래시오버 발생시점, 중공층 형성 등으로 인한 구조 붕괴 등을 확인하기 어려우므로 실물모형시험을 도입했다”고 설명했다.
이어 “건축물 마감재 기준은 층수에 따라서 규제를 강화하고 있다”라며 “화재는 위로 타고 오르는 성질이 있어 고층 건축물일수록 화재확산 위험성이 높으며 재실자의 피난과 소방활동에 어려움이 크다”고 부연했다.
불법자재 유통을 방지하기 위해 품질관리서를 통해 자재가 올바르게 제조됐는지 여부를 추적, 확인이 가능토록 하는 것이 중요하다. 건축자재 모니터링 제도 관련 부실자재를 적발하고 처벌 목적으로 제정, 시행되고 있다는 점도 부각됐다.
이지연 사무관은 향후 마감재 관련 정책방향에 대해 △규제 합리화 △제도 정착 △안전관리 강화 등을 강조했다.
규제 합리화에 대해 “실물모형시험이 도입됨에 따라 건축자재의 화재안정성은 대폭 강화됐지만 제도 도입 과정에서 업계의 많은 애로사항과 부담이 있는 것은 사실”이라며 “이에 따라 국토부는 화재안전이 담보되는 범위 내에서 업계의 비용과 시간을 최소화할 수 있는 시험기준을 마련하고자 다각도로 노력하고 있다”고 밝혔다.
또한 “마감재료의 경우 타 품질인정 자재와 달리 각각 제작돼 현장에서 시공되는 경우도 많다”라며 “건설현장 여건에 따라 다양한 자재가 복합적으로 사용되는 경우가 많아 시험을 받아야 하는 대상이 다양하다”고 추가 설명했다.
이어 “이에 따라 특정 경우 시험을 면제해줄 수 있을지에 대해 전문가들에게 자문을 구하고 있다”라며 “좋은 연구결과나 아이디어가 있다면 협회를 통해 의견제시를 해주면 감사하겠다”고 덧붙였다.
제도 정착에 대해서는 “실물모형시험이 도입됨에 따라 업계 부담과 시험기관 구축이 예상치 못한 상황으로 흘러 갔다”라며 “기업이 원하는 시험횟수에 비해 공급할 수 있는 시험시설이 상당히 부족했으며 국토부는 강화된 제도를 차질없이 시행할 수 있도록 하기 위해 표준모델제도를 도입했다”고 말했다.
또한 “이 제도는 지속되는 제도가 아닌 제도가 강화되는 과도기에서 한시적으로 도입한 제도이기 때문에 개별 품질인정을 받을 수 있도록 관련서류와 절차들을 진행해주기를 부탁드린다”고 당부했다.
안전관리 강화방향에 대해 모니터링 확대와 모니터링 관련 점검결과에 따른 처벌주체 등을 명확히 한다는 점을 발표했다.
이지연 사무관은 “모니터링 제도는 2014년부터 도입된 제도로 현장에서 실효성이 높은 제도”라며 “현장을 방문해 부적합 자재인 것을 확인하는 경우 재시공 또는 설계변경 등을 취하지 않으면 공사재개가 불가능하기 때문에 강력한 시정능력을 갖추고 있지만 그럼에도 아직 미비한 부분이 있는 것은 사실”이라고 인정했다.
이어 “모니터링 점검 결과에 따른 처벌 규정이 주체별로 명확하지 않은 부분이 있어 여러 법적 다툼의 소지가 되고 있으므로 점검결과에 따른 처벌 규정을 주체별로 명확히 하려 한다”라며 “현재 처별규정만 있고 행정처분에 대한 규정이 없는데 행정처분 규정을 신설해 모니터링 결과에 따른 제도의 실효성을 높이고자 한다”고 밝혔다.
이지연 사무관은 발표 후 이어진 질문세션에서 콘칼로리미터시험 조항 가운데 수축 20%에 대한 부분 삭제를 검토하고 있다는 언론 보도 내용에 대해 개정사유가 일부 단체의 호소때문인지 연구결과나 데이터 등을 토대로 검토하는 것인지에 대한 질문을 받았다. 또한 이러한 움직임으로 인해 관련제도의 완화 등이 검토되고 있는지에 대한 질문도 추가됐다.
이지연 사무관은 이에 대해 “콘칼로리미터시험에서 일부 용융, 수축을 제외하는 것을 검토하는 것이 사실”이라며 “국무총리실 산하 규제개혁위원회를 통해 업계에서 해당기준이 중복된 기준이라는 의견이 있었으며 그에 대해 검토하는 과정에 있다”고 답했다.
이어 “콘칼로리미터시험뿐만 아니라 건축법에 따라 실물모형시험도 같이 받는 부분을 감안할 때 실물모형시험을 통해 일부 용융, 수축 관련 부분을 더욱 명확하게 볼 수 있다고 판단했기 때문에 삭제를 검토하게 됐다”라며 “자재가 20% 이상 수축하게 되면 중공층이 형성돼 급격하게 화재가 확산되거나 구조적으로 불안정해 화재 시 구조물 붕괴가 이뤄질 수 있다는 측면을 고려해 기준을 마련한 바 있다”고 설명했다.
또한 “실물모형시험이 도입되며 소규모 시편이 아니라 실질적으로 8m 또는 2m의 구조물을 만들어 구조 붕괴나 중공층을 통한 화재확산 영향 등을 면밀히 관찰할 수 있다고 판단했기 때문에 중복되는 기준을 삭제할 필요성이 있다고 판단한 것”이라며 “향후 입법 행정예고 시 의견을 주면 검토해서 반영여부를 결정하겠다”고 밝혔다.
이와 함께 “콘칼로리미터시험상 용융, 수축 20% 삭제가 검토 중일 뿐 확정된 사항은 아니”라고 거듭 강조했다.
이지연 사무관은 또 다른 질문으로 현장 모니터링 시 대부분 실물시험으로 검증을 하지 못하고 콘칼로리미터시험으로 검증할텐데 이에 대한 결과로 용융, 수축 등과 같은 조항이 삭제될 경우 콘칼로리미터시험만으로 다뤄질 수 있는지 고려해야 하지 않냐는 의견과 자재의 품질인정 통과 후 물성이 바뀐 재료의 단열성적서를 현장에 제출해도 인정받을 당시와 동일 제품인지 서류상으로 사실상 확인방법이 없는데 이에 대한 대책이 있는지 질문 등을 받았다.
이지연 사무관은 “콘칼로리미터법상 관련조항 삭제 시 모니터링 상황에서 적합 자재인지 여부를 판단하기 어렵기 때문에 고민하고 있다”고 인정했으며 두 번째 질의에 대해 "국토부는 현재 건축법에서 단열재의 열관류율이나 단열성능을 표시하고 있지 않은데 이를 표기하면 시험받은 자재인지 명확히 확인 가능할 것"이라고 답변했다.
이지연 사무관은 단열성능과 관련 “단열성능은 시간이 지날수록 감소된다는 것을 보편적으로 받아들이고 인정하고 있는 사안이라 시점별로 단열성능이 달라질 수 있다고 알고 있다”라며 “이 부분에 대한 기준을 어떻게 할 것인가에 대해 고민 중”이라고 속내를 드러냈다.
"자재 두께 얇을수록 부적합률 높아"
권인구 KCL 방재화재본부 센터장은 ‘단열재 및 건축자재 마감재료의 화재안전 기술 동향’을 주제로 발표를 이어갔다.
우리나라는 단열재 등 마감재료에 대한 실대형 화재시험인 KS F ISO 13784-1과 KS F 8414 등과 관련 유럽과 미국, 일본 등 국제 기준을 참고해 세계 최고수준의 화재안전시험을 도입했다.
현재 2가지 실물모형시험은 정성적인 부분과 정량적인 부분을 모두 고려한다. 재료적인 부분만 아니라 구조적인 부분까지도 도입한 것이다.
마감재료 화재안전성능 시험방법이 강화됨에 따라 유사모형시험으로 마감재료 화재성능을 평가하는 실대형 화재시험이 도입됐다. 또한 샌드위치패널 심재, 복합 외벽마감재료에 대해 단일 재료 별도 성능을 평가한다. 이와 함께 마감재료 열방출률 시험 후 시험체 두께에 대한 정량적 판정기준이 마련됐다.
기존 시편시험에 추가로 구조체 변형이나 붕괴, 화재연소‧확산성능 등을 평가해야 하므로 난연성능 시험성적서와 실대형 화재 시험성적서를 모두 보유해야 한다.
복합마감재료에 대한 실물모형시험은 소형 샌드위치패널 조립체가 그 실내 한 구석에서 직접 화염에 노출됐을 때 샌드위치패널 조립체의 화재안전 연소성능을 평가한다. 이를 통해 △구조물의 플래시 오버까지 화재성장에 대한 영향 정도 △내부 화재가 외부 공간이나 인접건물 전파 가능성 △구조물 붕괴 가능성 △시험실 내부 화재가스 및 연기 성장 등을 위주로 본다.
복합 외벽마감재료에 대한 실물모형시험 시 시험체는 골조형 구조와 자립형 구조 등으로 구성된다. 외벽마감재료에 대한 실물모형시험의 경우 열전대는 각 층 또는 중공층 중간깊이에 설치하며 각 층의 깊이가 10mm 이상되는 곳에 위치하도록 한다.
시험은 레벨1에서 5분간 평균온도보다 200K 이상 상승해 30초 이상 유지된 시점에서 시작하며 열원은 착화 후 30분 후 소화된다. 안전에 대한 위협 또는 장비 손상이 우려되는 경우 조기 종료한다.
권인구 센터장은 발표를 통해 “중공층이 화재확산과 밀접한 연관이 있다”라며 “샌드위치패널에 대한 실물모형시험 시 중공층을 감안해 열전대를 배치할 수 있도록 하고 있다”고 밝혔다.
또한 우리나라 외에 독일, 중국, 유럽 등을 비롯한 전 세계 국가들의 화재안전제도를 소개했다. 독일은 MBO라는 건축규제기준을 통해 수직 화재확산 여부 평가와 규제 합리화를 추구하고 있다. 중국은 화재확산 방지시스템 구축과 Plaster 시공을 의무화하는 한편 유럽은 CE마크 인증제도를 통해 자재 건전성을 확보하고 있다.
권인구 센터장은 “불연자재도 중공층을 통해 연소될 수 있다”라며 “영국의 화재안전기준은 BS 8414 등을 통해 무기자재도 시험을 시행하고 있으며 수많은 시험사례를 고려할 때 자재 두께가 얇을수록 부적합률이 높다”고 강조했다.
골조 품질 관리 정책 수단 필요
최정만 한국패시브건축협회 회장은 ‘외단열의 화재안전 시공기술 및 기준’을 주제로 발표했다.
1871년 시카고 대화재를 계기로 건축물 화재 시 연돌효과에 대한 연구에 관심을 가지기 시작했다. 연돌효과는 실내 온도차가 발생하고 건물층고가 높을 경우 실내 공기가 상승하는 현상을 의미한다.
겨울에는 단열재와 구조체 사이 온도 등의 영향으로 단열성능이 거의 확보되지 않는다. 외벽 마감재에 틈새가 있다면 공기가 중공층 속으로 빨려 들어가며 겨울철 차가운 공기에서 단열성능은 거의 기대할 수 없다.
또한 화재 시 연돌효과로 인해 순식간에 건물 외벽 단열재 주변으로 화재가 확산된다. 계속 단열재에 산소가 공급되고 결국 외부 단열재 전체가 전소될 때까지 화재는 멈추지 않는다.
해외 기준상 단열재 부착은 무조건 리본 앤 댑 방식으로 시공하는 것이 원칙이다. 테두리 모두에 본드를 바르며 내부에도 단열재 전체 면적 기준 40% 이상을 바르게 돼 있다.
처음에는 단열재가 휘어지는 현상을 막기 위해 보완된 방법으로 1962년 이 방법이 화재확산 방지에 큰 역할을 한다는 것이 알려지면서 하나의 규정이 됐다. 외벽에 단열재를 붙이면 육안으로 보이지 않지만 내부에는 단열재가 접착 몰탈을 형성하게 된다.
이런 상황에서 내부에서 화재가 발생하더라도 후면 공기층이 없기에 화재는 순식간에 상부로 확산되지 않는다. 이에 따라 몰탈층이 건전 시공되면 그릇을 뒤집어 놓은 모양으로 단열재가 타지만 산소 공급이 중단되면서 모든 단열재는 자기 소화성을 획득할 수 있다.
그러나 우리나라는 대부분 시공상 이른바 ‘떡밥시공’을 통해 몰탈 안정성 확보가 안되고 있다. 떡밥시공은 화재확산에 매우 취약한 형태를 가지고 있으며 근본적으로 우리나라의 골조 품질의 경우 타 국가대비 저하되는 현실로 인해 단열재를 리본 앤 댑 형식으로 시공하기 어려운 한계를 가졌다.
실제 의정부 화재와 제천 스포츠센터 화재 시 외벽 전소된 모습을 보면 모든 단열재가 떡밥 시공돼 있다는 것을 벽에 남아있는 자국을 통해 알 수 있다.
최정만 회장은 “이것은 단지 몇가지 단편적인 사례가 아닌 우리나라 모든 건축물에 해당되는 내용”이라고 지적했다.
또한 뜯어진 단열재에 떡밥이 아예 없거나 바탕면 청소도 하지 않은 상태에서 붙여 접착력을 상실하는 경우, 몰탈 위에 폴리우레탄폼을 추가로 바르는 작업을 통해 몰탈과 폴리우레탄이 직접 접촉해 폴리우레탄의 접착성능을 상실하는 경우 등을 짚으며 우리나라 골조 품질이 대단히 미흡해 리본 앤 뎁 시공이 시급한 상태라는 점을 부각했다.
이어 “편차가 너무 많다”라며 “우리나라 수준의 경제력을 갖추고 있는 모든 국가는 물적 품질 허용오차가 거의 동일하다”고 밝혔다.
선진국은 1m당 10mm라는 허용치를 가지고 있다. 이는 모든 단열재는 골조가 10mm 이내 오차임을 전제로 시공돼야 한다는 것이다.
우리나라도 비슷한 규정이 있다. 3m당 10mm라는 허용오차로 더 강력한 규정을 갖추고 있음에도 우리나라 건축 역사상 단 한 번도 골조품질을 국가나 감리, 현장소장 등이 통제하지 않고 있다.
실제 규정을 참고하면 물적 품질이 1m당 10mm를 넘어가게 되면 단열재를 리본 앤 뎁 방식으로 붙이기가 불가능해 외단열을 할 경우 골조품질은 m당 10mm 이내로 들어와야 한다라는 강제 규정이 있다.
이에 따라 유럽은 1980년대 알폼이라 불리는 알루미늄폼을 사용한 데 이어 2000년대 이후 거의 필수공법으로 리본 앤 뎁 방식을 건축에 적용한다.
골조의 크기와 마감이 되는 창의 크기 차이로 15cm 이상 시공상 틈이 생기며 이로 인해 누수가 생겨 화재확산이 되는 점도 문제다.
우리나라 화재확산방지띠의 경우 우리나라만 400mm일뿐 유럽이 200mm, 중국이 표면만 불연인 300mm이다. 독일이나 중국이 400mm로 화재확산방지띠를 선택하지 못한 이유는 정상 시공이 불가능하기 때문이다. 또한 불연띠는 라멜라 타입의 미네랄이어야 한다. 이는 라멜라 타입의 미네랄로는 400mm를 구축할 수 없어서다. 라멜라 타입(구조)은 지질 이중층으로 만들어진 막이 겹겹이 쌓인 입체 구조를 의미한다.
독일은 높이에 따른 합리적인 구간을 가지고 있는데 외벽이22m 이상이 되면 하부 단열재 종류와 상관없이 전체 외벽을 모두 불연재로만 시공해야 한다는 규정을 가지고 있다. 이는 독일이 유‧무기단열재업계가 모두 생존하는 동시에 국가가 추구하는 화재안전기조도 유지하기 위해 16년간 토론 끝에 내린 결론이다.
유럽이 단열성능 규정을 우리나라 6년전 수준에서 멈춘 이유는 불연단열재를 사용해야 하기 때문이다. 즉 그 이상을 초과하면 한쪽에 치우쳐 균형을 잃는 결과를 초래할 수 있기에 화재안전과 단열성을 모두 균일하게 볼 수 있도록 하는 것이 중요하다.
우리나라는 열교를 온전하게 고려한 적이 없다. 두꺼운 단열재를 적용해도 단열재가 누락돼 있는 부위가 너무 많은 것이 사실이다.
최정만 회장은 “단열은 두께로 승부하는 것이 아니라 연속성으로 승부하는 것”이라며 “우리나라는 BF와 내진, 화재안전이 앞으로만 달려나가는 경마같다”고 평가했다.
또한 “국가가 시장을 살려주셨으면 좋을 것 같다”라며 “유‧무기계가 상생하며 설계사들도 기분 좋게 설계하고 건축주와 시공자도 만족할 수 있는 시장을 충분히 만들 수 있다”고 강조했다.
디지털 기술 활용 경쟁력 제고
김태훈 서울과학기술대학교 건축학부 교수는 ‘디지털 기반 시공감리 기술-외단열공사 시공감리 중심으로’를 주제로 △건설산업의 디지털 전환 △디지털 시공감리 기술 △디지털 기반 외단열공사 시공감리 기술 등 순으로 발표했다.
최근 건설현장에서 대형사고가 잇따라 발생하고 있다. 광주 송정, 인천 검단 아파트 붕괴사고 등 건설현장에 대형사고가 발생하고 있는데 조사결과 부실한 감리업무 수행이 사고 주요 원인 중 하나로 지적된 바 있다.
이로 인해 현행 감리 프로세스와 관련 법‧제도적 개선이 요구되고 있다. 개선사항으로 △검측수행여부 검증의 어려움 △낮은 업무 생산성 △주관적 감리업무 수행(판별근거 불분명) △감리업무 데이터 유실 등이 지적된다.
김태훈 교수는 이러한 문제점들을 해결하기 위해 감리 프로세스를 디지털화하는 것을 적극 고려해 4가지 기술개발 방향을 정했다고 밝혔다.
검측수행여부 검증의 어려움을 감안해 감리업무 수행 시 감리의 경로를 저장하고 검증할 수 있는 기술이 필요하다.
또한 기존 현장에서는 보통 아날로그식으로 도면을 참고한다. 여기에서 착안한 PDF 기반 도면 관리시스템을 개발해 BIM 도면을 넣어 휴대용 기기로 편리하게 도면을 볼 수 있도록 감리자가 현장에서 사용편리성을 극대화할 수 있는 방안을 추구하는 것이다.
뿐만 아니라 주관적인 감리업무를 수행할 경우 시각지능과 인공기능 기술을 활용해 객관적으로 감리업무 수행판단 근거를 확보한다.
감리업무 데이터 유실 문제는 감리내역 데이터관리 플랫폼을 구축해 문서 유실을 방지하도록 유도한다.
김태훈 교수는 “연구개발을 진행하며 디지털 감리 플랫폼 가운데 선도 기업들이 앞서 지적한 4가지 문제 방향에 대해 어떠한 방식으로 접근해 개발하고 있는지 조사했다”고 밝혔다.
PROCORE는 디지털 감리 플랫폼 개발 관련 세계 최고 선도기업으로서 클라우드 기반의 데이터 공유시스템을 통해 현장에서 발생한 감리 관련이슈를 문서화해 공유하며 검측 수행여부는 검측자의 수기 싸인을 통해 확인한다.
캐드파일뷰어, DWG, PDF, DOC, XML 및 이미지를 위한 클라우드 기반 뷰어와 함께 모든 파일 유형도 지원한다.
BIM 도면을 기반으로 설계정보와 현장정보를 비교, 검토도 가능하다. 도면상에 현장 사진데이터 및 현장 상세 마크업과 코멘트 데이터를 표시할 수 있으며 이를 공유할 수도 있다.
Cupix는 국내서 가장 많이 사용되는 디지털 감리플랫폼으로 Site View 화면에 작은 도면을 볼 수 있는 Plan Viewer에는 비디오 캡쳐를 위해 3초간 정지하면 생성되는 HiF로 캡쳐 완료된 지점을 파악하며 이를 통해 감리자의 동선을 파악할 수 있다.
도면 및 현장 설계정보 활용측면에서는 3D 디지털 트윈과 BIM 파일을 동시에 볼 수 있으며 각각을 동기화하거나 별도로 탐색할 수 있다. BIM 객체를 이미지 파노라마에 오버레이해 설계와 실제 비교도 가능하다. BIM 내 특정 객체 그룹을 필터링할 수 있다는 것도 특징이다.
이밖에 360 파노라마, 3D Dollhouse, 포인트 클라우드, BIM 등을 포함해 프로젝트에서 캡쳐된 모든 데이터에서 측정을 수행할 수 있다. Depth Pick으로 360 이미지 내 포인트 좌표를 지정하거나 원하는 포인트를 지정해 길이 및 부피를 측정한다.
콘업은 대시보드를 통한 당일 작업 내용 확인이 가능하며 감리착안사항‧감리내용 및 처리결과 입력 시 감리일지 자동 생성, 사전 작성된 공종별‧단계별 체크리스트 항목에 체크하는 방식을 채택한다.
또한 도면 시방서 등 관련도서를 미리 업로드해 감리업무를 수행하며 모바일 및 웹으로 열람할 수 있다. 도면 마크업 및 텍스트 추가 기능이 탑재된다. 감리업무 수행 중 촬영한 사진 및 동영상을 실시간 업로드 및 공유도 가능하다. 감리보고서 작성 시 플랫폼 상에 저장된 체크리스트, 사진, 동영상 등을 불러와 첨부할 수 있다.
그러나 현재 경로가 생성되지 않기 때문에 콘업은 검축수행 여부를 확인하기 곤란한 것이 사실이다.
김태훈 교수는 “플랫폼 비교를 통해 기업이 연구개발한 기능에서 부족한 점을 알기 위해 고찰했다”라며 “가장 중요한 지점인 감리수행 여부 확인이 많이 부족했으므로 감리자가 현장에 다녀왔다는 데이터를 확보하기 위해 시행하는 것”이라고 설명했다.
또한 “현재 수치정보는 직접 수기로 찍어서 제공한다”라며 “자동으로 인공지능을 활용해 사람이 놓칠 수 있는 부분까지 자동으로 해주는 기능이 약하다”고 진단했다.
VSLAM 기술은 실내에서 감리자의 위치를 추적하기 위한 것으로 비디오를 촬영하며 이동할 경우 사람의 이동 경로가 생기며 건물모형이 저점이기는 하나 3D모델로 생성된다. 자기 위치와 주변 구조물을 생성하는 VSLAM 기술은 항상 카메라를 작동해야 한다는 단점이 있다.
디지털 시공감리 플랫폼은 대체적으로 수치정보를 자동화할 수 있는 기능을 탑재했으며 PDF 도면 관리시스템은 BIM과 비슷하게 객체 정보 탑재가 가능하다.
영상‧포인트클라우드(PCD) 데이터 수집장비는 중저가로 수용가능한 장비를 활용해 감리업무를 수행할 수 있는 방향으로 발전을 거듭하고 있다.
이러한 디지털 혁신은 건설산업이 직면한 생산성, 안전성, 품질 이슈에 대응하며 지속가능한 방전 방안으로 꼽히고 있다. 이와 동시에 기존 노동 집약적 생산체계를 디지털 기술 중심으로 패러다임을 전환할 수 있는 기술로 주목받고 있다.
이 디지털 감리 기술은 외단열 공사 품질 확보에 기여할 수 있을 것으로 보이며 감리업무 효율성을 높일 것으로 보인다. 감리자가 놓칠 수 있는 부분을 보조해 외단열 시공 품질을 향상시키는데 도움이 될 것으로 전망된다.
외단열 시공사 입장에서도 고품질 시공 근거에 대한 디지털 문서화를 통해 향후 분쟁 방지와 기술력을 가시화해 차별화를 두는 데 있어 증빙자료로 활용할 수 있을 것으로 예상된다. 이는 건설산업의 디지털 전환에 대응하기 위한 준비방안으로 현재 전 세계적으로 콘테크기업의 다양한 기술이 보급돼 사용되고 있으며 도움이 된다는 방증이다.
김태훈 교수는 “처음에는 디지털 기술을 다룸에 있어 익숙치 않으나 처음 스마트폰을 사용했던 것처럼 익숙해질 수 있을 것으로 예상된다”라며 “디지털 전환 시대를 거스르기 보다 앞서 적용해보는 얼리어답터정신으로 기업 경쟁력을 향상시킬 수 있다”고 밝혔다.
ZEB 실증주택 사례 소개
조우진 삼성물산 건설부문 ENG실 기반기술팀 박사는 ‘부산EDC 스마트빌리지 제로에너지건축(ZEB)사례’를 주제로 자신이 담당했던 ZEB사례를 소개했다.
부산 EDC 스마트빌리지는 국가에서 제로에너지건축물로 지정한 단지 2곳 중 한 곳으로 준공 당시 국내에서 인증할 수 있는 ZEB인증 등을 획득함에 있어 가장 높은 등급을 취득하는 것이 목표였다.
실제 ZEB 1등급을 만족하는 것으로 나타난 부산EDC 스마트빌리지는 기본적으로 패시브 디자인을 사용했으며 고효율 설비를 사용한 다음 신재생에너지로 자급자족이 가능한 단지를 구현하는 것이 목표였다.
단열재의 경우 처음에는 불연단열재를 채택했으나 단열재 두께가 너무 과하고 건물이 낮은 층수임에 따라 우레탄보드를 사용했다. 두께는 대부분 190mm를 사용해 상당한 수준의 고단열로 설계가 돼 있다.
그러나 외단열 건물이기는 하지만 일부 열교가 발생함에 따라 열교부위에 독일기업인 셰크의 구조형 열교차단재 제품을 시공해 열교를 방지했다. 이 과정에서 자재수급 문제가 발생해 최하층 바닥에는 열교차단재를 적용하지 못했으나 테라스로 나가는 부위와 테라스 파라펫 등에만 열교차단재를 시공했다.
액티브 요소의 경우 급탕과 통합배관, 난방 등이 시공돼 있으며 전열교환 환기시스템은 고효율 제품을 사용했다.
부산EDC 스마트빌리지는 5년간 진행되는 국책 과제이므로 임대를 하게 되며 임차인이 에너지비용만 내면서 5년간 거주하는 형태로 일종의 시험형 거주공간이다.
독특하게 수자원공사에서 발주를 하다보니 수열시스템이 매설돼 있다는 점이 강조됐다. 투입되는 냉난방에너지는 지열과 수열 등이다.
지열과 수열을 이용, 물내 냉매방식을 활용해 기본 냉난방은 지열과 수열에 따른 히트펌프로 돼 있으며 태양광과 축열조까지 활용하는 다양한 신재생에너지를 활용할 수 있는 시범단지다. 또한 이 스마트빌리지의 건물 옥상과 입면에는 각각 BIPV가 설치돼 있다.
부산EDC 스마트빌리지는 녹색건축인증(G-SEED) 인증 최우수 등급과 건축물에너지효율등급인증, ZEB인증 등에서 1등급을 획득했다.
조우진 박사는 “지하층이 없는 건물에 기존 RC공법(현장에서 거푸집을 파서 콘크리트를 타설하는 공법)을 적용하기에는 공기 등 여러 가지 사유로 인해 불리하다고 생각돼 PC공법(콘크리트 건축자재를 공장생산화한 방법)으로 설계했다”라며 “실제 PC공법은 중단열 개념의 더블롤이라고 하는 기존 기업 제품을 사용했으며 외벽에 단열이 필요한 부분은 IDW(Insulated Double Wall)이 매설돼 있다”고 밝혔다.
이어 “2개의 PC(폴리카보이네트)패널 사이 외부에 단열재가 붙어있다”라며 “내부쪽은 현장에서 타설해서 일체화시키는 공법”이라고 설명했다.
시공과정상 난제도 소개했다. 패널간 접합부를 어떻게 처리할지를 놓고 고민했다고 밝힌 조우진 박사는 “단열과 기밀 등을 감안해 단열재 길이인 190mm에 맞는 팽창테이프를 활용했다”라며 “테라스 파라펫 부위에 실제 인도차단 블록과 단열재를 시공한 초기 PC공법 정밀도가 많이 떨어졌으나 후반부로 갈수록 생산 정밀도가 향상돼 상당히 정밀해졌다”고 극복과정을 고백했다.
중간 기밀성능 측정 시 취약부위였던 지열 및 수입 인입 관통부위 슬리브와 파이프 틈새 기밀시공 및 1층 욕실에 있는 통기 배간 단말부 캡을 설치했다.
기밀성능 테스트는 외기에 면해있는 개구부에 Blower Door Fan을 설치해 임의로 실내‧외 기압차를 발생시켜 침기량과 누기량을 측정한다. 외피의 침기‧누기 부위를 찾아내 보수 및 개선을 하며 성능 검증을 통해 대류를 통한 공기열 손실을 낮추는 것이 목적이다. 기밀성능(침기횟수)을 강화시킴에 따라 에너지소요량이 줄어드는 효과가 발생한다. 이 경우 한국패시브건축인증 A1 등급기준인 50Pa에서 1.0회/h를 기준으로 설정한다.
중간 기밀성능 테스트 측정 결과 외부로부터 연결된 지열, 수열 인입관, 배관 관통부위 및 창호 시공상태 등이 세대마다 달라 측정편차는 있으나 비교적 일정한 수준이다. 시공 당시 지열 및 수열 인입 관통부위 슬리브와 파이프 틈새 기밀 시공 및 1층 욕실에 있는 통기 배관 단말부에 캡이 아직 시공되지 않아 이 부위를 통한 누기로 인해 검토 기준을 초과했으나 최종 기밀 측정 시 기준을 만족할 것으로 내다봤다.
조우진 박사는 “육안으로도 확인 가능한 누기 부위들을 포함해 세대별 시공성에 따라 기밀성능 차이가 발생했다”라며 “중간 기밀성능 테스트는 기밀성능 수치 결과 값이 아닌 현장에서 연기발생기를 통해 누기 부위를 확인하며 마감 공사 전 누기부위를 보완할 수 있는 기회를 가지는 것이 중간 기밀성능 테스트의 주 목적”이라고 밝혔다.
PC 콘크리트 접합부 안정성 관련 일반 RC건축물과 기밀성능 차이가 크지 않았으며 연기 테스트에서도 접합부의 누기는 확인되지 않았다.
열화상 측정 시 구조적인 안전성 확보를 위해 열교차단재가 미설치된 코너부위를 통한 전열량이 상대적으로 크게 나타났다. 패널 간 팽창테이프 설치상태는 비교적 양호하며 열화상 검토결과 열교 발생이 거의 발견되지 않았다.
조우진 박사는 “테라스 파라펫 부위 단열 보강상태 양호했으며 열화상 검토결과 열교발생은 크지 않은 것으로 판단된다”라며 “단열보강안대로 압출법 단열판을 이용해 외벽 단열재와 슬래브 상부 단열재 연결 시공을 완료했다”고 말했다.
현행 장기성능 측정, 변수 고려 접근 김진희 공주대 그린에너지기술연구소 교수는 ‘발포플라스틱 단열재의 장기성능 및 경시변화 비교’를 주제로 발제를 이어갔다.
최근 국가기술표준원에서 KS M 4898 개정안을 발표, 고시한 내용을 살펴보면 발포제가 남아있는 발포플라스틱 단열재는 장기 열 저항을 적용한다고 명시돼 있다. KS M 4898에 따른 장기 열 성능은 KS M ISO 11561 시험에 의해 평가한다.
ISO 11561 표준은 발포플라스틱 단열재에 대해 슬라이싱에 의한 가속화 시험법을 통해 평가한다고 규정하고 있다.
그러나 발포플라스틱 단열재는 서로 다른 독립기포율을 갖고 있으며 고성능 단열재는 기존 발포플라스틱 단열재대비 독립기포율이 높은 특성을 갖는다. 독립기포율은 EPS 단열재가 65%, PIR 단열재가 제조방식에 따라 약 85~95%, PF단열재의 경우 90% 이상을 보이는 것으로 타나타났다.
ISO 11561 표준 시험방법은 단열재의 독립기포율에 따른 경시변화를 고려하지 않으며 시료 준비단계에서 단열재 셀들이 파괴되고 충진된 발포가스가 빠져나가 단열성능이 급격히 저하된다. 유럽의 경우 이러한 제품 특성을 고려해 PIR, PF 등에 대해 제품별 시험표준(EN 13165, EN 13166)을 별도로 제시한다. 이에 따라 가속화 시험방법에 따라 발포플라스틱 단열재의 장기단열성능은 다르게 결정되며 이에 대한 규명이 요구된다.
ISO 11561의 경우 상온조건에서 50mm 기준에서 10mm당 슬라이스한 뒤 91일을 기준으로 최대 7일까지 가감해 가속화시킨다.
발포가스 확산계수는 전체 시료 두께에 대해 확산계수가 일정하다고 가정하며 면재 유무는 표면처리하지 않은 균질한 재료에만 해당한다. PU, PF 등과 같이 면재가 있는 경우 가스 이동과 확산계수가 달라질 수 있다.
EN 13166의 경우 70℃에서 175일을 기준으로 5일을 가감하거나 110℃에서 14일을 기준으로 하루를 가감해 열가속화를 시킨다. 이를 통해 ISO 11561과 마찬가지로 25년에 걸쳐 장기열전도도를 측정한다.
또한 발포제 종류별로 발포가스 확산계수를 보정하는 한편 단열재별 면재유무에 따라 보정한다. 독립기포율에 따라 열가속화법과 슬라이스법이 구분돼 있다. 열가속화법은 독립기포율이 90% 이상일 경우인 반면 슬라이스법은 독립기포율 10% 이상과 균질재료 및 슬라이스 시편 밀도편차 10% 이내에서 적용된다.
두 표준의 특이한 점은 독립기포율을 기준으로 슬라이싱해서 단열성능 측정여부를 결정하는데 있다.
김진희 교수는 국내 건축용 단열재 5종을 대상으로 ISO 11561(슬라이싱법)과 EN 13166 시험방법(열가속화법)에 의해 비교, 분석했다고 밝혔다.
ISO 11561 표준의 슬라이스 시험방법은 EPS를 제외하고 모든 단열재에서 시료의 슬라이싱에 의해 시험초기 단열성능 저하가 나타났다. 이는 독립기포율이 높은 PF단열재와 PIR 단열재에서 크게 나왔다.
슬라이싱에 의해 시험 초기 크게 나타나고 이후 미미하게 변화했으며 슬라이싱에 의한 영향이 상대적으로 큰 것으로 확인됐다.
그러나 EN 13166 표준의 열가속화법을 통한 각 단열재의 열전도율 측정 결과 EPS, XPS, PIR-1 등은 슬라이싱법과 유사한 수준으로 나타났다. PF단열재와 PIR-2단열재는 ISO 11561의 슬라이싱법대비 단열성능 저하가 적은 것으로 드러났다.
EPS 단열재는 서로 다른 두 시험방법에 의한 열전도율 변화가 매우 유사했는데 단열재의 슬라이싱에 의한 영향이 거의 없었다.
다른 단열재는 서로 다른 시험방법에 따라 열전도율 변화가 다르게 나타났으며 가속노화 시험방법에 의해 단열재별로 7~26%의 열전도율 변화가 나타났다.
특히 재료의 독립기포율이 높은 PF단열재와 PIR단열재는 슬라이싱에 의한 영향으로 각기 다른 두 시험표준에 따른 열전도율 변화는 2배 수준으로 크게 차이났다.
김진희 교수는 “현재 국내에서 사용되는 건축용 단열재의 경시변화 측정은 KS M ISO 11561 슬라이스 시험방법에 따라 이뤄지고 있으나 시험방법에 따라 단열재 경시변화 특성이 다르게 나타나며 독립기포율이 높은 단열재는 슬라이싱에 의한 영향으로 열전도율 변화가 큰 것으로 확인됐다”라며 “이에 따라 다양한 단열재의 장기성능 측정방법상 신뢰성 향상을 위해 향후 단열재의 독립기포율, 발포제 종류, 면재 유무 등 재료의 다양한 특성을 반영한 경시변화 측정방법에 대한 검토가 필요하다”고 강조했다.
제품 관리 세분화 인증 관리 부담
김진배 국가기술표준원 KS인증지원사무국 수석은 ‘KS인증 사후관리 및 심사기준’을 주제로 마지막 발표를 시작했다.
KS인증의 경우 생산 중단 보고를 하지 않은 이상 모든 기업이 3년마다 정기심사를 받아야 한다. 1년 심사는 국가기술표준원장이 지정해 공장심사를 진행하고 있다.
시판품조사나 현장조사는 정부 주도 조사로 소비자와 공공 안전에 필요한 경우 유통되는 KS인증제품의 품질시험(시판품조사), 공장심사(현장조사) 등을 실시한다.
특별 현장조사는 △불량 KS제품 신고로 현장확인이 필요한 경우 △ISO 9001 면제 기업의 인증서가 부실한 것으로 분석된 경우 △민원발생 및 소비자단체의 요구가 있는 경우 △개선조치 결과 확인‧증빙서류가 거짓으로 우려되는 경우 등의 사유 발생 시 인증기관이 실시한다.
신규 및 종류추가 심사는 생산실적이 최근 3개월 이상인 경우 수시로 신청 가능하며 3년 정기심사는 매 3년마다 모든 품목을 대상으로 실시한다. 1년 공장심사는 매년 초 품목을 선정해 당해연도 진행한다. 시판품조사는 불시에 진행되며 시중구매 제품시험이나 공장을 방문해 시료채취를 시행한다.
특히 불시에 시행되는 시판품조사는 경결함 시 개선명령, 중결함 시 표시판매정지 3개월, 치명결함 시 인증기관으로부터 인증취소 등이 진행되며 중결함과 치명결함의 경우 제품수거와 표시제거 조치까지 이뤄진다. 다만 검사, 형식승인 등 면제대상, 인명 피해나 화재 발생 등 공공 이익을 해칠 우려가 있다고 인정한 때에는 표시제거 및 제품수거명령 처분을 내린다.
업체가 적발을 당해 처분을 받았는데도 최근 2년 내 동일사항으로 재적발됐을 경우 가중처벌할 수 있다. 원래 3개월 정지처분을 받았는데 같은 처분을 받으면 상위 표시정지 6개월로 가중처벌된다.
문제는 KS인증서를 스티커나 스탬프로 진행하다보니 수입제품을 자사제품으로 위장하거나 제품생산을 변경하거나 두께나 종료등급도 자의적으로 바꾸는 등의 위조행위가 빈번하게 일어나고 있는 것이다. 이 경우 표시정지 6개월에 해당되는 처분을 내릴 수 있다.
최근 개정된 KS M ISO 4898 개정과 관련 화재안전성과 인체유해성 관련 내용이 가장 많다. 이에 따라 시험설비부터 적용대상이 된다.
김준배 수석은 “이번 KS개정으로 등급이 세분화되서 좋은 것도 있겠으나 등급이 많아지며 관리를 개별적으로 해야 하고 인증도 각각에 대해 획득, 관리해야 하는 불편함이 존재해 기업 입장에서는 적잖은 부담으로 작용할 수 있다”고 밝혔다.
현행 장기성능 측정, 변수 고려 접근 
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