1.서론
2.재료 및 방법
치하였다.벽체 제작에는 Table9에 표시된 실내실험과 동일한 재료 를 사용하였다.
Fig.22.Wallassembliesandlocationofsensors
2.2.테스트하우스 제작 및 시험벽체 적용
경기도 수원시 서둔동에 2.4m×7.8m×2.4m (폭×길이×높이)크기의 옥외 테스트하우스를 시공하였다.테스트하우스의 외피 중 일사에 의한 영향이 적은 북측벽에 기준벽체와 시험벽체를 적용하였다 (Figs.23).
Fig.24는 테스트하우스의 평면도를 나타낸 것이다.테스트 하우스 의 동서쪽 양측에 외기환경과 실험구역의 완충공간을 두고 서쪽 완 충공간에 데이터 획득 장비를 설치하였다.
일평균 기온 18℃ 이하일 때 실험구역에 온풍기를 이용하여 20℃
난방을 적용하였다.실내의 습도를 주거환경수준으로 맞춰주기 위하 여 물통에 천을 담그고 온풍기를 가동하여 자연기화를 유도하였다 (Fig.25).
벽체 내외부의 수분 이동을 확인하기 위하여 벽체 내부 외에도 실 내외 온습도 환경 데이터도 함께 측정하였다.모든 데이터 수집 간 격은 5분이며 결과 분석에는 1시간 평균값을 사용하였다.외부환경 에 따른 벽체 내 온습도를 2008년 1월부터 2008년 12월까지 12개월 간 측정하였다.
Fig.23.Northernandwesternsideoffieldtesthouse
Fig.24.Planefigureoftesthouse
Fig.25.Humidificationwithnaturalevaporation
2.3.곰팡이 발생 가능성 지표
Fig.26.Isopleth forsporegermination and mold growth (Ayerst, 1969)
본 연구에서는 Isopleth법을 이용하여 곰팡이의 생장을 제외한 발
3.결과 및 고찰
3.1.수분 이동
실험으로 측정된 연간 외기와 실내의 온습도 데이터를 Fig.27에 나타내었다.실내외 기온차가 가장 큰 겨울 (1,2월)에 벽체 내 결로 발생확률이 높고 고온다습한 여름 (7,8월)에 외기에 의한 벽체수분 축적을 예상할 수 있다.
실내외 공기의 온습도에 따른 수증기분압을 구하여 그 차 (Δpw= pw(실외)- pw(실내))를 Fig.28에 나타내었다.수증기의 이동은 증기압차 에 의해 이동하므로 겨울에는 실내에서 실외로 여름에는 실외의 수 증기가 실내로 침투하는 것을 확인할 수 있다.즉 겨울철 벽체 수분 축적의 원인은 실내공기이고 여름철 벽체 수분축적의 원인은 실외 공기로 판단된다.
Fig.27.Airconditionsoftesthouse(monthlyaverage)
Fig.28.Vaporpressuredifferencebetweenoutdoorandindoorair (monthlyaverage)
Fig.29와 Fig.30은 실내외 온도차가 가장 큰 겨울 (1월)의 기준벽
Fig.29.Comparison ofTW and PW1in winter:(a)temperature; (b)relative humidity;(c)partialwatervaporpressure,(January, monthlyaverage).
Fig.30.ComparisonofTW andPW2inwinter:(a)temperature;
(b)relativehumidity;(c)partialwatervaporpressure,(January, monthlyaverage).
Fig.31와 Fig.32는 실내외 온도차가 가장 큰 겨울 (1월)의 기준벽 체 TW와 공기층을 적용한 PW3,PW4의 벽체 내 월평균 온도,상 대습도,수증기분압 분포를 비교한 것이다.
벽체 PW3의 경우 실내실험의 결과와 같이 수증기분압 분포가 공 기층의 설치로 기준벽체보다 증가한 것을 확인할 수 있었다 (Fig.
31(a)).벽체 내 수증기압이 증가하였지만 온도가 상승하여 벽체 내 상대습도는 감소하는 것으로 나타났다 (Fig 31(b)).공기층 위치에 서의 수증기분압은 PW3와 PW4벽체 모두 기준벽체보다 낮은 것으 로 나타나는데 이는 대류에 의한 압력감소가 발생한 것으로 판단된 다.이러한 압력감소는 벽체 내 수증기를 외부로 끌어내어 실내측 수증기가 벽체 내부로 유입되는 것으로 판단된다.
Fig.32에서 벽체 PW4의 경우 실내측의 단열재와 방습지 사이에 서 벽체 PW3와 같이 수증기분압이 기준벽체보다 증가하였으나 결 로발생이 쉬운 OSB 덮개재 뒷면에서는 낮은 수증기분압을 보였다.
이로 인해 공기층 PW3보다 결로 방지에 대해 개선된 것으로 나타 났다.이는 공기층의 건조 효과가 방습지로 인한 실내로부터의 수분 침투 감소와 함께 작용한 결과로 판단된다.
Fig.31.ComparisonofTW andPW3inwinter:(a)temperature; (b)relativehumidity;(c)partialwatervaporpressure,(January, monthlyaverage).
Fig.32.ComparisonofTW andPW4inwinter:(a)temperature;
(b)relativehumidity;(c)partialwatervaporpressure,(January, monthlyaverage).
Fig.33과 Fig.34는 외기가 가장 습한 여름 (7월)의 기준벽체 TW
Fig.33.ComparisonofTW andPW1insummer:(a)temperature; (b) relative humidity; (c) partial water vapor pressure, (July, monthlyaverage).
Fig.34.Comparison ofTW andPW2in summer:(a)temperature; (b) relative humidity; (c) partial water vapor pressure, (July, monthlyaverage).
Fig.35와 Fig.36은 외기가 가장 습한 여름 (7월)의 기준벽체 TW 와 공기층을 적용한 PW3,PW4의 벽체 내 월평균 온도,상대습도, 수증기분압 분포를 비교한 것이다.
온도분포의 경우 모두 기준벽체 보다 감소한 것으로 나타났다.이 는 압력차에 의해 수분이 외기에서 실내로 유입되는 것으로 고려할 때 목질 판재인 덮개재의 표면에서 기화가 발생하는 위치에서 흡열 반응에 의한 온도감소가 영향한 것으로 판단된다.이는 겨울철 실내 의 수분유입의 경우에도 동일하게 나타났다.
실외가 습한 경우 벽체 PW3의 단열재 구간 수증기분압이 기준벽 체보다 낮게 분포하였다.이는 공기층의 수증기분압이 대류의 영향 으로 감소하여 벽체 내 수분의 건조를 촉진한 것으로 판단된다.
벽체 PW4의 경우 단열재 구간 수증기분압이 기준벽체보다 낮게 분포하였다.이는 공기층 PW3의 결과보다 더 낮은 분포로 겨울에서 와 같이 방습성능이 취약한 실내측의 방습성능을 높이고 외부 덮개 재 측의 건조성능을 향상시켜 나타난 결과로 보인다.벽체 PW4는 실외가 습한 경우와 실내가 습한 경우 모두 기준벽체보다 개선된 것으로 나타났다.
Fig.35.ComparisonofTW andPW3insummer:(a)temperature;
(b) relative humidity; (c) partial water vapor pressure,(July, monthlyaverage).
Fig.36.ComparisonofTW andPW4insummer:(a)temperature; (b) relative humidity; (c) partial water vapor pressure, (July, monthlyaverage).
3.2.벽체 내 수분 축적
Fig.37.Locationofsensorsforcalculationofabsolutehumidity
Wall type
absolutehumidity(g/㎥)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 TW 3.7 3.8 6.5 8.0 9.5 12.617.517.013.8 7.4 5.5 4.0 PW1 3.7 3.7 6.2 7.6 9.1 12.317.216.913.8 7.5 5.5 4.1
PW2 3.6 3.4 6.2 7.8 9.6 12.917.517.314.2 7.7 5.7 4.1
PW3 3.9 4.0 6.9 8.0 9.5 12.817.317.113.9 7.5 5.5 4.0 PW4 3.7 3.6 6.0 7.1 8.7 12.016.916.413.4 7.3 5.3 3.9 Table12.Monthlyaverageabsolutehumidityinwalls(2008)
Fig.38.Difference ofabsolute humidity between proposed (PW) andtypical(TW)wall(monthlyaverage,2008)
겨울철 발생하는 벽체 내 결로는 벽체 내 수분축적뿐만 아니라 단
Fig. 39. Relative humidity between sheathing and insulation (monthlyaverage,January,2008)
3.3.곰팡이의 발생 가능성 평가
Fig.40.Period offavorable conditions forspore germination in allmonitoringspotsoftestedwalls
식 (14)에서 곰팡이 포자발아에 유리한 온습도 환경에 대해 가중치
Fig.41.Accumulated germination time and mold index in test wall
4.결 론
모든 벽체 중 가장 우수한 흡습성능을 나타났으며 곰팡이 발생 가능성도 가장 낮은 것으로 나타났다.
l 온습도 분포에 의한 곰팡이 발생 가능성을 살펴보면 곰팡이 포 자발아 가능 시간과 곰팡이 지표 I가 완전 비례하지 않았다.
l 국내 기후에서는 목조주택의 벽체구성만으로 결로발생이 어려우 며 실제 결로 발생 원인은 개구부 및 콘센트 등 벽체 손실부의 열교 및 외기의 유입 등에 의한 것으로 판단된다.
4가지 시험벽체 구성의 외기에 노출된 결과를 통해 국내 기후에서 는 실내로부터의 수분유입을 방지하도록 실내측 방습지를 설치하고 건조성능을 향상시킬 수 있는 공기층을 외부사이딩과 덮개재 사이 에 설치하는 것이 우수한 흡습성능을 보여 생물학적 열화 피해 방 지나 단열성능 저하 등에 유리한 것으로 판단된다.