화학경제연구원(원장 박종우)은 지난 4월2일 여의도 전경련회관에서 ‘제13회 건축 및 산업용 단열재 기술세미나’를 온·오프라인으로 동시 개최했다고 밝혔다.

 

이번 행사는 단열재시장의 현재와 에너지효율·안전성을 동시에 확보하는 미래형 단열재산업의 방향을 확인할 수 있는 자리이자 국내 단열재가 글로벌시장에서 경쟁력을 갖는 초석을 다지기 위해 마련됐다.

 

건축물의 에너지효율 및 안전성 규제가 강화됨에 따라 이번 세미나는 △건축용 유기계 단열재 국가표준 현황 및 개선방향(강재식 한국건설기술연구원 선임연구위원) △건축물 화재확산 방지 및 피난성능 향상 기술개발(채승언 건설기술연구원 수석연구원) △LH 단열설계기준 개정현황과 외단열 공법의 적용방안(김태호 LH 토지주택연구원 수석연구원) △진공단열재(VIP)의 시장성장 현실과 향후 과제(김형남 베인스코어 기술이사) △에어로젤 단열재 기술개발 동향 및 향후 적용 전망(윤전환 LG화학 책임) △다층박막 단열재(MLI) 단열기술과 산업가치(최규홍 하이낸드 기술이사) 등을 주제로 진행됐다.

 

"건축용 단열재, 품질관리·표준화 시급"
강재식 건설기술연구원 선임연구위원은 건축물 에너지절약 설계기준 강화에 따른 단열재 두께 증가와 이에 따른 실무적 한계를 지적했다.

 

강 연구위원은 “단열성능의 ‘초기값’이 아닌 ‘유지기간’에 집중해야 한다”라며 “특히 유기단열재의 경시 변화(Aging)로 인한 성능저하 문제를 해결하기 위해 가속노화시험법 도입과 장기 열전도율 기준 정립이 탄소중립 건축 실현을 위한 필수 과제”라고 밝혔다.

 

건설기술연구원은 현재 유통되는 다양한 단열재의 실제 성능 데이터베이스를 구축하고 있으며 이를 통해 설계단계부터 정확한 에너지성능 예측이 가능한 환경을 조성하고 있다.

 

단열재시장 패러다임은 이제 단순한 열전도율 경쟁을 넘어 화재 안전성과 환경성을 동시에 충족하는 ‘고품질 표준화’ 단계로 진입하고 있다. 이에 따라 무기질단열재의 흡수성 문제와 유기질단열재의 가스방출 특성을 과학적으로 분석해 각 자재의 단점은 보완하고 장점은 극대화할 수 있는 복합 단열시스템 개발이 필요한 것으로 분석됐다.

 

이에 더해 고층 건축물에서 발생하는 열교현상을 차단하기 위해 단열재 접합부의 시공품질 표준을 강화하고 열화상 카메라 등을 활용한 현장검증체계 고도화도 병행돼야 한다. 

 

품질관리 측면에서는 제조·유통·시공 등 전 과정을 아우르는 ‘건축자재 품질인정제도’의 실효성을 높여야 한다. 시험성적서 위·변조 방지를 위한 전산관리시스템과 현장 모니터링 강화를 통해 규격 미달 자재의 시장진입을 원천 차단해야 한다.

 

또한 제로에너지빌딩(ZEB) 의무화 범위가 확대됨에 따라 단열재의 기밀성능과 내구성 기준이 더욱 엄격해질 것이며 이는 국내 강소기업들이 고부가가치 단열시장을 선점할 수 있는 새로운 기회가 될 것으로 전망된다.

 

강재식 건설연 연구위원은 “건설연은 정부의 2050 탄소중립 로드맵에 발맞춰 단열재의 생산부터 폐기까지 발생하는 생애주기 탄소배출량(Embodied Carbon)을 관리하는 지표도입을 준비 중”이라며 “저탄소 제조공법을 적용한 친환경 단열재에 대한 인센티브를 확대하고 건축물 에너지효율등급 평가 시 실질적인 장기성능 기여도를 반영하는 제도 개선안을 검토해야 한다”고 주장했다.

 

"지하주차장·배관보온재, 화재확산방지 연구 가속화"
채승언 건설기술연구원 수석연구원은 최근 발생한 지하주차장 및 제천 스포츠센터 화재사고 등을 계기로 외장재와 단열재의 화재 안전성능을 강화하기 위한 전방위적인 연구과제에 대해 소개했다.

 

건설연은 인천 청라 지하주차장 화재와 같이 천장부 자재를 통한 급격한 화재확산 문제를 해결하기 위해 배관보온재의 난연성능 확보와 화재확산 방지시스템 개발에 집중하고 있다.
 

또한 지난 2006년부터 지속된 법 개정 흐름에 맞춰 2020년 품질인증 확대 및 실대형 모형시험 도입 등 국내 마감재시장의 변화를 선도하며 소방과 건축으로 이원화된 성능기준을 건축법 중심으로 명확화하는 제도 개선을 추진 중이다.

 

이번 연구는 △화재안전성능 향상 △피난시설기준 명확화 △지능형 모니터링시스템 구축 △자동 소화설비 연계기술 개발 등 4가지 세부 과제로 진행된다.

 

하향식 피난구나 대피공간과 같은 피난시설의 성능검증 방식을 개선하고 현장 납품자재의 성적서 위·변조를 실시간으로 확인할 수 있는 전산화된 모니터링 체계를 구축해 불법 건축자재 유통을 근본적으로 차단할 계획이다.

 

또한 스프링클러나 드렌처설비를 활용해 외벽 마감재의 화재확산을 막는 능동적 방화시스템을 개발함으로써 법적기준이 모호했던 건식공법이나 물류창고 개구부 등에 실효성 있는 방안을 제시하고자 연구를 진행하고 있다.

 

특히 지하주차장 천장에 설치되는 배관보온재와 고정용 테이핑 자재에 대한 규제방안 검토는 업계의 높은 관심을 받고 있다. 현재 유통되는 △고무발포 △그라스울 등 다양한 보온재의 난연성능을 랜덤 채취시험을 통해 확인하고 있다. 이를 바탕으로 실제 화재상황을 모사한 중규모 이상의 실물 모형시험법을 마련할 예정이다.

 

이는 기존의 작은 시료를 이용한 콘칼로리미터시험의 한계를 넘어 시스템 전체의 화재확산 방지효과를 객관적으로 검증해 누구나 안전하게 사용할 수 있는 표준구조를 제안하기 위한 것이다. 

 

올해부터 국토교통부의 주관 하에 유통·시공 모니터링 대상품목에 △아파트 대피공간 대체시설 △하향식 피난구 △방화댐퍼 등이 새롭게 추가돼 현장 시료채취와 성능검토가 더욱 강화된다.

 

채승언 건설연 수석연구원은 “모니터링 과정에서 불합격 판정을 받은 제품에 대해 지자체를 통한 행정조치를 즉각 시행하는 한편 산업계의 비용부담을 고려해 불필요한 시험을 줄일 수 있는 합리적인 제도 개선안을 정부에 제안할 방침”이라며 “규제 중심의 접근을 넘어 혁신적인 화재확산 방지기술 개발을 통해 탄소중립과 안전이라는 시대적 가치를 건축시장에 안착시키는 핵심역할을 지속해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

 

"PF보드 기반 단열설계 혁신·외단열 고도화 로드맵 제시"
김태호 LH 토지주택연구원 수석연구원은 LH 단열설계기준 개정현황과 외단열공법의 적용방안에 대해 발표했다.

 

최근 LH 토지주택연구원은 단열설계기준을 개정하고 PF보드를 중심으로 한 품질관리 및 시공지침을 마련해 공사비 저감과 안전성 확보를 동시에 실현하고 있다. 59타입 기준 세대당 약 20~70만원의 공사비 절감효과를 거뒀으며 PF보드의 특성을 반영해 수분 접촉 우려 부위의 마감 지침을 시방서에 명문화했다.

 

특히 28일 경과 자재의 반입을 의무화하고 실내공기질 오염물질시험을 KS규격과 합치시키는 등 친환경 품질관리기준을 한층 강화하고 있다.

 

외단열공법의 구조적 안전성을 높이기 위해 유럽 기준을 참고해 ‘화스너(기계적 고정장치)’를 주요 고정수단으로 재정의하는 인식전환도 추진 중이다. 실증실험 결과에 따르면 화스너를 모서리와 중앙에 배치한 시공방식이 풍하중 저항력과 단열재 변형방지에 탁월한 성능을 보였으며 서울 기준 30층 높이까지 견딜 수 있는 설계기준을 도출했다.

 

이번 실증실험은 기존 접착제 위주의 시공에서 벗어나 수평 하중을 화스너가 분담하도록 설계 패러다임을 바꾼 것으로 지역별 기본 풍속에 따른 맞춤형 화스너 설계표를 제시했다는 점에서 의미가 크다.

 

84타입 공동주택을 분석한 결과, 외단열 시공 시 내단열대비 뚜렷한 난방에너지 절감효과가 확인됐으며 실가용 면적이 약 17.5m² 증가하는 등 주거품질 향상효과도 입증됐다. 다만 저층 및 대형 평형에서는 경제성이 확보되나 고층으로 갈수록 비계 설치비 등 가설재 비용이 증가해 이를 극복하기 위한 제도적 보완이 필요한 상황이다.

 

이에 따라 15층 이하 중층 공동주택을 우선적인 시범사업 대상으로 제안하며 건축 면적 산정 기준 완화와 ECO2프로그램의 현실적 개정을 핵심과제로 제시됐다.

김태호 LH 토지주택연구원 수석연구원은 “국책 연구과제를 통해 수행된 ‘외단열시스템 표준 실험절차’는 올해 말 KS 표준제정을 목표로 고도화 작업이 진행 중”이라며 “이는 국내 외단열시장의 품질신뢰도를 선진국 수준으로 끌어올리는 계기가 될 것”이라고 전망했다.

 

이어 “수밀성과 접착강도 등 국내 환경에 적합한 성능지표를 정립해 현장의 품질저하 문제를 근본적으로 해결하고 제품 이력 추적이 가능한 인증체계를 구축할 계획”이라며 “LH는 향후 BIPV(건물일체형 태양광)와 기술적 융합과 패시브하우스 수준의 성능강화를 통해 외단열공법이 탄소중립 주택의 표준으로 자리 잡을 수 있도록 시범사업을 지속 확대해 나갈 방침”이라고 밝혔다.

 

"진공단열재 활용 리모델링·콜드체인시장 해법 제시"
김형남 베인스코어 기술이사는 진공단열재의 기술개발 및 활용현황에 대해 발표했다.

 

진공단열재 전문기업 베인스코어는 탄소중립과 화재안전기준 강화에 대응하는 차세대 단열 솔루션을 공개하며 업계의 주목을 받고 있다.

 

건축시장이 신축 중심에서 리모델링 및 유지보수시장으로 빠르게 전환됨에 따라 얇은 두께로 실용면적을 극대화할 수 있는 진공단열재가 시장의 구조적 변화를 이끄는 핵심소재가 될 것으로 전망되고 있다.

 

베인스코어의 진공단열재는 열전도율 0.002W/m·K 수준으로 일반 단열재대비 10배 이상 성능을 발휘하며 두께는 10분의 1 수준으로 줄어 동일한 단열효과를 구현한다.

 

또한 △고기밀 알루미늄 필름 외피재 △순수 백색 글라스울 심재 △내부 진공도 유지 흡착제(Getter) 등으로 구성돼 장기성능 안정성을 확보했다. 특히 화재발생 시 인명피해를 최소화할 수 있는 불연성능을 갖췄으며 현장 파손율을 1% 내외로 관리하는 다양한 보호제시스템을 통해 시공편의성과 신뢰도를 동시에 높였다.

 

진공단열재는 공간 확장이 불가능한 GR이나 층고 확보가 어려운 기축건물 보강현장에서 대체 불가능한 솔루션으로 자리 잡고 있다. 주거시설의 발코니 단열이나 비주거시설의 커튼월구조 등 두꺼운 단열재 적용이 까다로운 구간에서 실사용 면적을 극대화하며 사업성을 높인다.

 

베인스코어는 최근 가전제품의 에너지효율 제고는 물론 백신과 바이오 의약품 운송을 위한 콜드체인 패키징분야까지 영역을 넓히며 부피감소와 온도 유지시간 증대 등을 사용자에게 제공하고 있다.

 

김형남 베인스코어 기술이사는 “베인스코어는 단순히 기존 자재를 대체하는 것을 넘어 건축설계와 시공의 한계를 해결하는 ‘솔루션제’로서 진공단열재의 위치를 확고히 할 계획”이라며 “ZEB 의무화와 고효율 자재 수요 증가라는 정책적 흐름에 맞춰 독자적인 생산설비와 연구역량을 기반으로 고객 맞춤형 단열솔루션을 제공할 계획”이라고 밝혔다.

 

이어 “진공단열재가 건축을 넘어 가전·물류산업 전반의 열관리 표준을 한 단계 끌어올리는 핵심 소재로 거듭날 것”이라고 전망했다.

 

"초고성능 ‘에어로젤’ 화재안전·산업용 단열시장 선도"
윤정환 LG화학 책임은 에어로젤 단열재 기술개발 동향 및 향후 적용 전망에 대해 발표했다.

 

에어로젤은 0% 이상의 기공률을 가진 나노구조체로서 △전도 △대류 △복사 등 모든 열전달 경로를 효과적으로 차단하는 압도적인 단열성능을 보유하고 있다. 특히 2024년 당진공장 준공을 기점으로 본격적인 양산체제를 구축한 LG화학은 독자적인 초임계 건조공법과 200여개의 특허기술을 기반으로 기존 실리카 에어로젤의 취약성을 보완한 파이버 복합 블랭킷 제품을 주력으로 공급하고 있다.

 

배터리시장에서는 전기차(EV)와 에너지저장장치(ESS)의 열폭주 전이를 막는 ‘서멀 베리어(Thermal Barrier)’ 소재로서 에어로젤 수요가 급증하고 있다. 한 셀이 터졌을 때 인접 셀로 화재가 번지는 것을 차단하는 셀투셀(Cell-to-Cell)패드와 모듈 커버용 내화재로 적용돼 현대자동차 등 글로벌 OEM사의 엄격한 안전규제를 충족하는 핵심솔루션으로 자리잡고 있다.

 

특히 LG화학의 에어로젤은 700℃ 이상의 핫플레이트 테스트에서도 인접 셀의 폭발 임계 온도인 250℃ 도달시간을 실리콘 패드대비 6배 이상 지연시키는 탁월한 성능을 입증하며 배터리안전의 새로운 표준을 제시하고 있다.

 

산업용분야에서는 석유화학 및 정유 플랜트의 배관단열재로 적용돼 기존 단열재대비 두께를 3분의 1 수준으로 줄이면서도 열손실을 획기적으로 개선하고 있다. 에어로젤 특유의 강력한 발수성능과 증기투과성(Open-cell)은 배관부식의 주요 원인인 수분침투를 원천 차단하면서도 내부 가스는 배출시켜 설비의 수명을 연장하는 데 기여한다.

 

에어로젤의 장점을 바탕으로 삼성중공업의 해양플랜트 프로젝트에 내화용도로 스펙인되는 등 복잡한 구조와 혹독한 환경이 뒤따르는 해양플랜트시장에서 독보적인 기술파트너로서 입지를 굳히고 있다.

 

윤정환 LG화학 책임은 “향후 에어로젤의 단열성능을 더욱 고도화하는 한편 화재발생 자체를 억제하는 흡열소재 개발을 통해 배터리 안전솔루션의 포트폴리오를 다각화할 계획”이라며 “또한 공정자동화와 생산성 향상을 통해 원가 경쟁력을 확보함으로써 타 소재대비 높은 가격 장벽을 허물고 에어로젤의 대중화를 앞당길 방침”이라고 밝혔다.

 

이어 “탄소중립과 에너지효율화가 가속화되는 흐름 속 에어로젤이 건축과 배터리를 넘어 수소 및 항공우주 등 미래산업 전반의 열관리 표준을 혁신할 것”이라고 강조했다.

 

"우주환경 최적화 MLI단열기술 미래 제시"
최규홍 하이낸드 기술이사는 다층박막 단열재(MLI) 단열기술과 산업가치에 대해 제시했다.

 

우주환경은 태양열 유입과 심우주의 극저온 방열이 공존하며 300℃ 이상의 극심한 온도 차가 발생하는 ‘복사 지배 환경’이다. 특히 스페이스X 등장으로 우주사업이 프로젝트 기반에서 양산 중심의 산업화단계로 진입함에 따라 표준화된 단열성능과 안정적인 공급망 확보가 위성 제작의 원가와 일정을 결정하는 핵심 경쟁력으로 부상하고 있다.

 

MLI는 알루미늄이 증착된 폴리이미드 필름 여러 겹과 접촉전도를 최소화하는 메쉬(Mesh)를 교차 적층한 구조로 진공상태에서 복사열 전달을 완벽에 가깝게 차단한다. 과거에는 장인의 수작업에 의존하는 맞춤형 소량생산 방식이었으나 최근 수만개의 위성을 쏘아 올리는 저궤도 군집 위성시대가 열리며 모듈화된 양산체제와 로트(Lot)관리가 필수적인 요소가 됐다.

 

하이낸드는 국내 군집 위성사업의 단열공정을 성공적으로 수행하며 축적된 데이터를 바탕으로 진공환경에서 가스가 방출되지 않는 아웃개싱(Out-gassing)검증과 품질인증(AS 9100)을 거친 고신뢰성 단열솔루션을 공급하고 있다.

 

우주에서 검증된 MLI기술은 지상 ‘액화수소’시장으로 확장되며 새로운 산업적 가치를 창출하고 있다. -253℃의 극저온을 유지해야 하는 액화수소 탱크에 MLI를 적용할 경우 일반 단열재대비 최대 1,000배 이상 단열성능을 발휘해 연료의 증발 손실(BOG)을 획기적으로 줄일 수 있다.

 

MLI기술은 수소경제의 핵심인 저장과 운송효율을 높이는 결정적인 해법으로 꼽히며 2033년 약 100조원 규모로 성장할 글로벌 액화수소시장에서 국내기업들이 선점해야 할 블루오션기술로 주목받고 있다.

 

최규홍 하이낸드 기술이사는 “현재 전량 수입에 의존하고 있는 MLI소재의 국산화율을 높여 수출 통제(EL) 리스크를 해소하고 독자적인 우주자산 확보를 지원할 계획”이라며 “나아가 2030년대 이후 전개될 달 기지건설과 화성 탐사임무에 대비해 폴리이미드 에어로젤과 레골리스(달 토양)를 활용한 차세대 복합 단열벽체 연구에도 박차를 가하고 있다”고 강조했다.

 

이어 “우주 단열기술이 극한 환경을 극복하는 단순한 보호막을 넘어 지상과 우주를 잇는 에너지 최적화의 표준이자 국가 우주 경쟁력의 초석이 될 것”이라고 전망했다.