제로에너지건축물·패시브하우스 등 녹색건축 정책이 강화되는 가운데 이를 효과적으로 구현할 수 있는 외단열시스템의 설계·시공기술을 공유하는 세미나가 마련됐다.

한국외단열건축협회(회장 윤완중)는 지난 13일 서울 송파구 래미안갤러리에서 ‘건축물의 에너지절약과 안전을 위한 외단열 설계 및 시공기술’을 주제로 ‘2019 외단열 건축기술세미나’를 개최했다.

이번 세미나는 △Off-site를 통한 건설산업 생산성 향상방안(최준석 한라 팀장) △건축재료의 연소성능 시험방법 및 국내 도입현황(권인구 한국건설생활환경시험연구원 박사) △건축물 외장재의 실대형 시험방법 및 국내 도입현황(채승언 한국건설기술연구원 박사) △외단열공법 기술동향 및 시장성 확대를 위한 제언(전현도 쌍용건설 과장) △국내 외단열시스템의 전문 시방현황 및 개선방안(김태호 LH토지주택연구원 박사) △외단열용 준불연 EPS의 시장현황(장철순 SH에너지화학 상무) △준불연 외단열 자재의 소개와 이해(이기용 한국바로코 소장) △외단열의 올바른 시공 및 품질관리 프로세스(엄욱용 테라코코리아 상무) △외단열 관련 건축법 및 하위법령 최근 개정사항(강주석 대한건축사협회 국장) 등으로 구성됐다.

최준석 한라 팀장은 ‘off-site를 통한 건설산업 생산성 향상방안’ 발표에서 “52시간 근무 및 열악한 건설작업환경에 따라 외국인 근로자의 현장유입이 늘고 있음에도 노동인구가 감소하면서 인건비 비중은 증가하고 있다”라며 “기존 자재비 비중이 높아 검토에서 제외됐던 기술이 최근 건설환경에서 재검토되고 있다”고 밝혔다.

건설산업의 비용절감을 통한 생산성향상을 위해 공사비가 큰 공정을 개선하고 노무비중이 큰 공종의 공업화를 위한 방안이 논의되고 있다. off-site건축은 건축물의 주요 부위를 공장에서 미리 생산해 현장에서 조립하는 것으로 인건비 위주 공정이나 건식위주 공종에서 잠재력이 높다. 또한 재료의 서브모듈화가 가능하거나 작업난이도가 높은 공종 및 가설이 필요한 공종에서도 활용될 수 있다.

다만 off-site건축을 위해서는 공장에서 제작하는 석재·외장마감재의 가공도를 향상시켜야 하며 재료조합이 많은 창호, 커튼월, 화장실 등의 구성체를 높은 품질로 생산할 수 있도록 기술을 발전시켜야 한다.

프리패브리케이션(prefabrication)이라고도 불리는 공장선제작은 제품제작 상세설계도면, 현장과의 연결부분에 대한 상세도면 등이 필요하며 공장제작 제품과 현장조립공정의 간섭을 방지하기 위해 시공순서 확립과 사전건축, BIM설계·시공 등이 필요하다. 특히 공장생산성을 기대할 수준의 표준화물량을 확보하는 것이 관건이될 전망이다.

공장선제작시스템은 고층건축물에서 외단열시공이 어려운 기술적 한계를 대신할 수 있을 것으로 예상된다. 외단열공사 시 일체형 외단열재료의 생산·공급을 통해 현장작업을 최소화할 수 있을 전망이다.

이어 ‘건축재료의 연소성능 시험방법 및 국내 도입현황’을 주제로 발표한 권인구 한국건설생활환경시험연구원(KCL) 박사는 “현재 벽·반자의 실내에 접하는 부분은 난연재료 이상으로, 거실에서 지상으로 통하는 주복도, 계단은 준불연재료 이상의 내부 마감재료를 사용해야 한다”라며 “외벽 마감재료는 지난 11월7일 시행된 기준에 따라 기존 설치대상에 의료·교육연구·노유자·수련시설 등과 1층 전부·일부 필로티구조를 주자창으로 쓰는 건축물이 더해졌다”고 밝혔다.

현재 KCL은 ‘건축물 마감재료의 난연성능 및 화재확산방지구조 기준 일부 개정안’을 마련하고 있다. 개정안에 따르면 제2조 불연재료에서 불연성시험·가스유해성시험 시 △가열시험개시 후 20분간 가열로 내의 최고온도가 최종평형온도 20K 촤과상승하지 않을 것 △가열종료 후 시험체의 질량감소율이 30% 이하일 것 △시험 중 10초 이상의 화염발생이 없을 것 등의 조건을 모두 만족해야 한다.

또한 시험체 구성에서 시험면이 제시되고 시험체 제작법 및 오차범위가 설정된다. 기존에는 시험체에 대해 총 3회실시토록 하고 있었지만 개정안에서는 총 3개의 시험체를 각각 시험해 총 3회의 시험을 실시토록 했다. 또한 부피, 지름, 높이 등 시험체의 오차범위를 포함한 규격을 제시하고 있으며 액상재료의 경우에도 일정규격의 강판에 도장 후 적층해 실험토록 했다.

준불연·난연재료부분에서도 기존 총방출열량·최대열방출률 기준에 더해 심재균열, 구멍, 용융에 대한 부분을 명확히 했다. 개정안에 따르면 10분간 가열 후 복합자재의 심재를 포함한 시험체를 관통하는 방화상 유해한 균열, 구멍 용융 등이 없어야 하며 복합자재의 경우 심재가 일부라도 용융 및 수축돼서는 안 된다.

이밖에도 개정안에는 △시험성적서 표준서식 및 위변조 방지대책 △제품구성체 실명제 도입 등이 포함됐다.

이어 채승언 한국건설기술연구원(KICT) 박사는 ‘건축물 외장재의 실대형 시험방법 및 국내 도입현황’에 대해 발표했다.

갈수록 확산되는 건축물화재 피해사고에 따라 국민들의 경각심이 높아지고 있는 상황에서 현재 콘칼로리미터법을 통한 외장재의 불연·준불연·난연 성능등급시험은 복합패널 및 다양한 시공방법이 보편화된 현실 속에서 화재확산 위험성을 검증할 수 없다는 한계가 있다.

이에 따라 실대형시험을 통한 외붐감시스템 전반의 화재확산 위험성 검증이 필요하다는 지적이 높다. ISO 13785-2는 본체를 3.0×5.7m, 날개를 1.2×5.7m로 구성해 프로판가스로 5.0±0.5MW 화원을 통해 시험토록 하고 있으며 영국 BS 8414-1/-2의 경우 본체·날개 각각 2.8×8.0m, 1.8×8.0m를 목재연소로 3.0±0.5MW 화원을 만들어 시험한다.

이를 토대로 KICT는 ‘KS F 0000(가칭)’을 통해 외장재 실대형 시험방법의 표준마련을 추진하고 있다. 이는 영국기준인 BS 8414-1과 BS 8414-2를 합친 개념으로 제정될 전망이다. 국토부 난연고시 개정을 통해 시험방법의 평가기준과 적용범위를 제시할 계획이다.

이어 전현도 쌍용건설 과장은 ‘외단열공법 기술동향 및 시장성 확대를 위한 제언’을 주제로 발표했다.

기존 외단열공법에서 가설시스템의 문제는 시공측면에서 보면 △추가적인 가설재 설치 △골조완료 후 시공 △한정된 작업공간으로 작업량 제한 등이 지적됐으며 비용면에서는 △가설재 추가로 비용증가 △공기지연으로 비용증가 등이 문제로 제기됐다. 또한 안전측면에서도 △불안전한 작업공간 △고소작업 안전장비 미흡 △열린 공간으로 심리적 불안 등이 한계점으로 지적됐다.

이에 비해 건식외단열 공법은 벽식구조체와 단열시스템을 일체화한 건식 외단열 시스템으로 벽체구조물 일체화를 통한 시공물량 감소가 가능하다. 또한 건식공법과 실내작업을 통해 기후로 인한 공기지연을 방지할 수 있으며 기존 건식공법의 문제점인 조인트를 3중 가스켓을 통해 수밀성·기밀성을 확보할 수 있다는 장점이 있다.

또한 워킹플랫폼(Working Platform)을 활용한 외단열공법은 건물외부에 가이드레일을 설치하고 작업발판대가 이를 따라 상하로 이동해 외부 마감공사의 작업공간을 제공하는 기법이다. 모든 현장에서 외부가설장비로 사용할 수 있으며 안정적인 작업공간이 확보된다. 그러나 초기 설치비용에 대한 부담이 있어 적정높이 이상의 건축물에서만 적용이 가능하고 장비보유업체 수가 적어 비용이 상승된다는 점을 감안해야 한다.

ACS(Auto Climbing System)를 활용한 외단열공법은 거푸집 작업을 위한 발판으로 구성된 시스템폼(System Form)이다. 고층에서 안전한 작업을 수행할 수 있으며 추가가설장비에 대한 비용부담이 적다. 그러나 갱폼을 이용한 시공에 비해 비용이 높아 중저층 공동주택에는 경제성확보가 어렵다.

전 과장은 “외단열 시장확대를 위해서는 제도·시공성·유지관리·단열성·경제성 등 부문에서 품질과 효율성, 서로다른 가치 등 대립되는 방향을 잘 조율해야 한다”라며 “외단열공법은 단열성과 에너지비용절감은 양호한 반면 시공성, 공사비용, 유지관리에 대해서는 단점이 지적되는 만큼 함께 고민해 풀어야 할 문제”라고 밝혔다.

이어 김태호 LH토지주택연구원 박사가 ‘국내 외단열시스템의 전문 시방현황 및 개선방안’을 주제로 발표했다.

LH는 국내·외 가연성 외장재 화재사고가 발생하고 성능·품질기준 미흡으로 다수 하자가 발생함에 따라 시방서 개정을 추진했다. 기존시방서는 △아파트 층단차 부위 △필로티 벽·천장 △부대복리시설 △비드법(EPS)+마감공법 등에 적용돼왔다.

개정 시방서는 주택화재안전성능 확보를 위해 적용자재범위를 확대했다. 준불연 이상 성능의 단열재를 현장 설계변경을 통해 적용할 수 있게 했으며 층수 구분 없이 모든 부위에 적용할 수 있게 했다. 또한 준불연 자재만이 아니라 준불연시스템 방식을 인정하고 있으며 화재확산 방지구조를 기준에 적합하게 설치할 경우 난연재료를 마감재료로 사용할 수 있게 했다.

외단열 성능기준도 강화했다. 접착강도 성능기준을 도입하고 보강매시 품질기준도 기존 중량기준에서 코팅·인장강도 조건을 도입했다. 또한 마감재의 내충격성 성능기준을 마련하고 단열재의 접착기준을 마련해 접착모르타르 도포방식, 접착면적, 최소두께 등을 명시했다.

이어 장철순 SH에너지화학 상무는 ‘외단열용 준불연 EPS의 시장현황’ 발표를 통해 최근 EPS시장의 준불연자재 대응현황과 SH에너지화학에서 개발한 준불연 EPS원료 ‘듀오폴’을 소개했다.

장철순 상무는 “외단열용 단열재는 정부정책에 따른 패시브하우스 구현에 필요한 장기단열성능, 건축물 화재안전기준에 부합하는 난연성능, 건설현장 작업환경의 안전성, 시공 후 외부환경에 대한 내구성, 사용 중 인체유해성 검토, 사용 후 폐기물 처리에 따른 환경부하 문제검토 등이 필수적인 조건”이라고 강조했다.

단열재 중 비드법 보온판, 무기단열재의 경우 시간이 지나도 단열성능에 변화가 없지만 열가소성 유기단열재, 열경화성 유기단열재의 경우 시간이 지남에 따라 단열성능이 저하되는 경시변화 현상이 일어나고 있어 이에 대한 보완이 필요한 실정이다.

또한 최근 난연성능시험이 강화되고 난연·준불연자재의 적용범위가 확대되는 등 화재안전성능에 대한 요구가 높다. 특히 조만간 실물화재시험이 도입될 전망이어서 이에 대한 대응도 요구되는 상황이다.

이와 함께 건설현장에서 재단되는 단열재 특성상 분진이 발생하거나 피부접촉 시 통증을 유발하는 자재의 경우에 보호장구가 필수적으로 요구된다. 그러나 현장 작업자들은 작업환경, 작업강도 특성상 이를 경시하는 경우가 많아 보호감독이 필요하다는 지적이 제기되고 있다.

단열재의 파손이나 성능저하에 따라 보수공사 필요가 높아진다는 점도 문제로 제기된다. 일부 단열재는 흡수율이 높아 단열성능이 감소되거나 침수·결로·곰팡이 등 하자가 발생하기도 하고 시공부실에따라 단열재 탈락현상이 발생하는 등 보완이 필요하다.

특히 단열재 자체가 유해물질을 내뿜는 경우도 있어 이에 대한 검토도 반드시 이뤄져야 할 전망이다. 과거 석면의 경우에도 불연성능과 함께 내구성이 우수해 널리 사용됐지만 1급 발암물질로 지정되면서 철거가 대대적으로 시행됐음에도 아직 100% 작업을 완료하지 못한 실정이다. 특정 열경화성 유기단열재의 경우에도 분진이나 포름알데하이드가 검출되는 것으로 나타나 논란이 되기도 했다.

향후에는 폐기물 문제도 심각할 것으로 예상된다. 2020년 기준으로 약 1,000만㎥의 단열재 폐기물이 쏟아질 것으로 추정되는 상황이다. 열경화성수지 및 무기계는 재활용이나 소각이 불가해 매립만 가능한 실정이다. 매립지 확보도 쉽지 않지만 확보했다고 하더라도 토양오염 및 침출수로 인한 산성화가 우려되는 상황이다.

장철순 상무는 “EPS는 장기간 단열성능 유지가 가능하다는 점이 고유 특성이며 최근 현행 난연성능시험방식으로 준불연 성능이 부합하는 제품이 개발되기도 했다”라며 “또한 시공현장에서 임의재단하더라도 안전복이 필요치 않고 변형 시에도 내구성이 확보되며 자원 재활용이 가능해 폐기물에 따른 환경부하를 줄일 수 있다”고 밝혔다.

이어 “SH에너지화학은 준불연 EPS원료 듀오폴을 개발해 기존 준불연EPS 공정 중 난연제 코팅, 2차 숙성공정을 생략할 수 있어 경제적”이라며 “2020년까지 연간 2만톤 이상의 생산능력을 확보할 계획”이라고 밝혔다.