로이유리와 더불어 단열효과 극대화

최근 건축에 있어서 가장 큰 화두는 에너지절약이다. 정부에서는 에너지절약을 위하여 열관류율등 기준을 강화하고 있으며 건축물에서의 열손실을 최소화하기 위한 노력을 계속하고 있다.

건축물에서 에너지 손실율을 살펴보면 창호를 통해서 빠져나가는 에너지가 전체에 35%를 차지한다. 창호를 통해 빠져나가는 에너지 손실을 막으면 쾌적한 주거환경 구현과 함께 건축물에서의 에너지 절약에 중심 포인트가 될 것이다. 이에 사회 전반적으로 에너지절약에 대한 노력은 계속되고 있으며 창호의 에너지 관련 규정 및 절감에 대한 대책이 계속 나오고 있다.

에너지 절약에 대한 관심은 높아지고 강도 높은 정책이 쏟아져 나오는데 있어 창호 부분에서 가장 중심적인 역할을 하는 부분이 복층유리이다. 단열을 위한 창호의 가장 기본이 복층유리이며 복층유리를 통해 에너지 절감 및 차음등의 효과도 동반된다. 건축물에서 외기와 맞닿는 부분에 적용되는 유리가 복층유리고 국내 주거용 유리시장에서 복층유리의 사용 비중은 전체 70%에 이를 정도로 그 비중이 크다.

이러한 복층유리에 단열성을 높여 에너지 손실을 줄이기 위한 제품이 로이유리를 적용한 복층유리이며 복층유리 사이 공기층에 아르곤 및 크립톤을 주입하여 단열효과와 함께 소음차단 효과를 극대화한 제품이 가스복층유리로 최근에 관심이 증대되고 있다.

건축물 에너지 절약의 핵심 - 복층유리의 기능을 높여라

복층유리는 최소 2장의 판유리와 간봉(Spacer)을 이용하여 건조한 공기층을 갖도록 만들어진 제품으로 창을 통해 빠져나가는 열 에너지의 양을 감소시켜 단열과 결로방지의 효과를 준다. 특히 단열에서의 효과가 우수하여 난방비를 절약하며 소음차단의 효과와 함께 원판 색상에 따른 건축물의 개성도 표현할 수 있다.

복층유리 제조공정은 잘 세척된 두장의 유리에 스페이서와 1,2차 접착제, 흡습제등을 적용하여 완성된다. 복층유리는 통상적으로 1장의 유리를 사용하는 것보다 2배 이상의 단열성을 가지므로 냉난방(특히 난방) 부하를 경감시켜 주므로 단열성이 우수하다.

이렇듯 창호를 통해 빠져나가는 열손실을 줄이기 위해서는 복층유리의 기능을 높여 쾌적한 실내공간을 구현하는 것이 중요한 포인트가 될 것이다. 복층유리의 기능을 높이기 위해서는 우선 단열효과가 우수한 로이코팅유리를 적용한 로이복층유리의 적용이 가장 우선시 되고 있으며 유리와 유리 사이의 건조한 공기층에 가스(아르곤 및 크립톤)를 주입하여 단열효과를 극대화시키는 가스복층유리는 복층유리의 기능을 높이는데 꼭 필요한 부분이다.

복층유리에 가스 주입으로 단열성능 향상

가스복층유리는 일반 복층유리의 공기층에 가스(아르곤 및 크립톤)를 주입하여 복층유리의 외부쪽 유리와 내부쪽 유리의 온도차에서 발생되는 열 교환현상을 막아주어 결로현상과 냉 복사 현상을 억제하여 단열효과를 높여주는 기능을 한다.

복층유리에 적용되는 가스는 아르곤과 크립톤 가스가 있다. 아르곤에 비해 크립톤 가스가 단열성능이 우수하지만 비용적인 문제로 인하여 국내에서는 아르곤 가스가 대부분 적용되고 있다. 아르곤은 무색무취 불연성 무반응 비활성 기체로 인체에 무해하다.

특히 아르곤 가스는 공기보다 열전도율이 낮아 단열성능을 향상시키는데 탁월하다. 아르곤 가스를 밀봉된 판유리 사이에 주입하면 이 공간의 대류 활동을 늦춰 열손실을 줄여준다. 따라서 아르곤 가스는 비용 효율이 높으며 저 방사 코팅이 된 (Low-E) 판유리와 함께 사용하면 좋다. Low-E 코팅이 안된 단열 유리라고 하면 판유리 사이에 공기를 단열재로 사용한 창유리를 말한다.

특히, 공기 자체가 좋은 단열재이기 때문에 판유리 사이를 아르곤처럼 전도율이 낮은 가스로 채우면 열전도율과 전달율을 낮춰서 창유리의 성능을 향상시킬 수 있다. 이 현상은 공기 밀도보다 가스의 밀도가 더 높기 때문에 발생하는 현상이다. 여러 가지 가스를 주입할 수 있지만 그 가운데 아르곤은 단열기능이 뛰어나고 비용이 효율적이기 때문에 가장 흔하게 사용된다.

특히 복층유리에서 유리와 유리 사이의 간격도 단열에 큰 영향을 준다. 국내에서는 아직도 6mm의 공기층을 적용한 복층유리제품이 많이 사용되고 있지만 6mm는 냉기가 전달되는 가장 적합한 거리로 유리를 얇게 하더라도 공기층을 두껍게 가져가는 것이 단열에 효과가 높다. 아르곤 가스의 주입시 가장 효율성이 높은 복층유리의 공기층은 12mm, 14mm이다. 복층유리 사이의 공간을 채우는 데는 여러 가지 기술이 사용된다.

그러나 어떤 기술을 사용하든 가스와 공기가 섞이게 될 수밖에 없다. 보통 가스의 농도를 항상 90% 이상으로 유지를 시켜야 되지만 시간이 지나면 일 년에 0.5∼1%씩 사라지는 것으로 추산된다. 가스를 주입하는 것도 중요하지만 가스가 세지 않게끔 세심한 작업은 무엇보다 우선시 되어야 한다.

이러한 가스복층유리의 제조공정은 원판절단 → 세척 → 스페이서 조립(1차 접착) → 가스주입 → 봉착(2차 접착)공정 순이며, 본 공정 중 1, 2차 접착 상태가 중요한 공정으로 작업의 세심한 관리가 진행되어야 완벽한 밀봉상태로 가스가 세는 것을 방지하고 고품질의 제품을 생산할 수 있다.

아르곤 가스 적용시 열관류율 낮추고 내부 열에너지 방출 최소화

가스복층유리는 일반 복층유리에 가스를 주입한 가장 기본적인 제품에서부터 로이복층유리, 삼중유리등 고기능성유리에 적용하여 열관류율을 낮추고 내부 열에너지 방출을 최소화하는데 탁월한 효과를 나타낸다.

특히 아르곤 가스는 비교적 저렴하며 단열효과가 높아 들어간 비용을 신속하게 회수할 수 있는 장점도 갖추고 있다. 24mm(6mm+12mm공기층+6mm) 로이복층유리를 비교하였을 때 일반 공기층 대비 아르곤을 적용하면 열관류율은 20%정도의 저감 효과가 나타난다. 일반 복층유리보다는 로이복층유리에 적용되었을 시 효과가 더욱 높기 때문에 고기능성 복층유리에 있어서 로이유리와 가스주입은 함께 적용되어야 시너지효과를 기대할 수 있다.

한국판유리산업협회 가스주입 단열유리 단체표준 제정

에너지절약에 대한 관심이 높아지면서 가스복층유리에 대한 수요 늘어나고 있지만 정작 가스복층유리에 대한 품질 기준이 없어 한국판유리산업협회는 가스주입 단열유리에 대한 단체표준을 제정하였다.

단체표준 제정 배경으로 건물에 있어 유리를 통한 열손실이 24∼45%를 차지할 정도로 심각하다. 이에 선진 유럽 등에서는 열손실을 줄이기 위하여 많은 노력들이 이루어지고 있으며 그 일환으로 가스(아르곤, 크립톤)를 주입한 단열유리 사용이 보편화 되고 있고, 근래 우리나라에서도 가스를 주입한 제품 사용이 증가하는데 반해 가스주입 유리에 대한 품질 기준이 없어 단체표준을 제정하게 되었다.

단체표준 제정에 따른 효과로는 그동안 가스가 주입된 제품에 대하여 가스 주입량 및 누출량에 대한 정확한 시험 방법이 없어 애로사항이 많았으나 단체표준의 제정으로 명확한 시험은 물론 생산 제품에 대한 신뢰를 얻을 수 있어 시장 저변 확대에 기여할 수 있게 되었고 근래 정부에서 추진하고 있는 저탄소배출 및 에너지효율 개선정책에도 기여할 수 있게 된 점이다.

협회에서는 가스 충진에 있어서 함유율을 85%이상으로 단체표준에 명시하고 있다. 이는 원래 불활성 가스인 아르곤의 비중은 공기를 1로 볼때 1.35가 된다. 그래서 가스를 주입시 어느 정도의 치환(Purging)이 가능하다. 하지만 100% 혼합되지 않는 특성이 있다.

이에 생산자가 얻을 수 있는 값은 최대 90% 정도인 것으로 나타나며 일부 95% 이상 주입을 위해서는 진공 공정을 이용하여야 한다. 또한 가스함유율 상태가 90%일때와 85%일때 단열 성능에는 큰 차이가 없어 85%를 규정하게 되었고 가스함유율 상태가 70% 이하 일때는 단열성능이 현저히 떨어짐을 알 수 있다.

이 외에도 협회는 한국건자재시험연구원과 협조아래 내후성시험 및 가스의 충진과 누수상태등 다양한 시험을 통하여 완벽한 품질의 제품에 대하여 단체표준 인증을 수여하고 있으며 소비자들이 믿고 적용 할 수 있는 고품질의 가스복층유리 공급에 힘을 보태고 있다.

국내 가스복층유리 생산업체 40여개, 전체 복층시장에 1% 미만 예상

국내 가스복층유리 시장은 아직은 미미한 단계이다. 전체 복층유리시장에서 1% 미만이지만 매년 20% 성장이 예상되어 적용은 크게 늘 것으로 보인다.

국내 가스복층유리 생산업체는 현재 40여개 업체로 추정되며 최근에는 판프레스 타입의 자동주입 방식의 설비확대가 두드러지고 있다. 이 외에도 다양한 아르곤가스 주입설비와 아르곤가스 측정기등 시장에서 각광을 받고 있으며 공급자 입장에서는 가스의 주입과 함께 함유량을 체크하고 소비자들도 믿고 적용할 수 있어 시장은 크게 확대될 것으로 기대된다. 이를 반영하듯 SH공사를 중심으로 건설사들도 가스복층유리의 적용을 서두르고 있어 향후 설계가 반영되는 2011년부터는 큰 폭의 증가세가 예상되고 있다.

가스복층유리는 주입도 중요하지만 적용 후에 가스가 세어 나가는 것을 막는 것이 무엇보다 중요하다. 이는 정확한 밀봉작업을 통하여 가스가 세지 않게끔 품질을 높이는 부분은 반드시 필요하다. 일반적으로 가스복층유리에서 가스의 누수는 1년에 1%미만으로 보고 있다.

이는 85%를 기준으로 잡았을 때 10년 이상 보증이 되어야 하는 부분이다. 하지만 품질이 떨어지는 제품은 제작 후 3년 안에 기준보다 많은 누수가 발생되며 이는 오랜 시간 품질을 보장할 수 없게 된다. 현재 가스충진 함유량 기준은 유럽 85%, 미국 90%, 일본 85%의 수준이며 가스함유량이 70% 밑으로 떨어지면 가스의 효과는 거의 없어진다고 봐야한다.

유럽등도 철저한 내구성 테스트를 병행하여 이 시험을 통과하면 10년안에 5% 이상 안 세고 있다. 국내는 창의 AS기간이 3년이며 이와 비슷한 수준에서 3∼5년 정도의 AS기간을 갖출 것으로 보인다. 가공업체들은 정확한 품질 수준을 지켜 준다면 장기간 고품질을 유지할 수 있을 것으로 보이며 고기능성유리 시장에서의 가스복층유리 시장은 점차적으로 커질 것으로 예상된다.