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A Research on Air-tightness and Thermal performance of windows system classified by Windows type

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09-S-021

대한설비공학회 2009 하계학술발표대회 논문집 pp. 0120 ~ 0123 120

-에너지효율화를 위한 창호 유형별 기밀 및 단열성능에 관한

조사 연구

최 경 석†, 강 재 식, 양 관 섭, 이 승 언 한국건설기술연구원 건축도시연구본부 건축계획․환경연구실

A Research on Air-tightness and Thermal performance of windows system

classfied by Windows type

Gyeong-Seok Choi†, Jae-Sik Kang, Kwan-Seob Yang, Seung-Eon Lee

Building & Urban Research Devision, KICT, Goyang, 411-712, Korea

ABSTRACT: 건물에서 에너지손실이 큰 창호에 대해 최저소비효율기준 및 에너지소비효율 등 급기준(안) 도입을 통해 지속가능한 고효율 창호의 보급 활성화 촉진과 관련 산업의 기술 및 산 업력 향상을 적극적으로 유도할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 창호의 에너지 효율화를 위하 여 고효율기자재(고기밀성 단열창호)로 인증받은 약 100여개 제품과 기타 제품에 대하여 창호 유 형별 기밀 및 단열성능의 조사 분석을 통하여 창호 관련 제도 개정에 기초자료로 활용 에너지절 약과 기후변화협약 관련 건물부문의 구체적 실천 대응방안으로 활용하고자 한다.

Key words: Air-tightness Performance(기밀성능), Thermal Performance(단열성능), Research (조사연구)

†Corresponding author

Tel.: +82-31-910-0309; fax: +82-31-910-0361 E-mail address: bear717@kict.re.kr

1. 서 론 현행 창호는 벽체의 단열성능(K값) 0.47 W/㎡ K 대비 3.0~3.4 W/㎡K 수준으로 벽체의 단열성 능에 비해 약 7배 낮은 단열 특성을 가지며, 창 호를 통한 열손실은 전체 건물 열손실의 최대 20~45% 정도를 차지하고 있다. 현행 단열수준 대 비 창호 열성능을 2배 향상시 약 30%의 추가 건 물에너지 절감효과가 기대되나 최근 건물 외피에 대한 창면적비는 50%를 초과하여 증가하는 추세 로 건물 에너지성능 향상에 큰 장애요인으로 부 각되고 있다. 이에 창호부문은 2008년 4월 고효율기자재인증 기준성능 30% 상향 조정과 2008년 1월 에너지절 약설계기준 13~27% 상향 조정이 이루어졌으나, 제반 국․내외 여건을 감안할 경우 건축물의 에 너지성능 향상을 위해 지속적이고 체계적인 창호 성능향상이 불가피한 실정이다. 유럽 등 선진 외 국의 경우 창호의 단열성능 1.5 ~ 2.0 W/㎡K까 지 관련 제도를 시행하고 있으며, 2008년 G8 정 상회의 및 IEA 권고사항으로 창호의 에너지효율 정책 개선이 필요한 실정이다. 따라서 건물에서 에너지손실이 큰 창호에 대해 최저소비효율기준 및 에너지소비효율 등급기준 (안) 도입을 통해 지속가능한 고효율 창호의 보 급 활성화 촉진과 관련 산업의 기술 및 산업력 향상을 적극적으로 유도할 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 창호의 에너지 효율화를 위하여 고효율기자재(고기밀성 단열창호)로 인증 받은 약 100여개 제품과 기타 제품에 대하여 창 호 유형별 기밀 및 단열성능의 조사 분석을 통하 여 창호 관련 제도 개정에 기초자료로 활용 에너 지절약과 기후변화협약 관련 건물부문의 구체적 실천 대응방안으로 활용하고자 한다.

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121 -Table 1. 창호 단열성능 강화방안(안) 단 계 요구 열관류율(중부기준) [단위: W/㎡․K] 비고 1단계 (2001년) 3.84 이하 - 열교 차단재 적용 - 공기층 12mm유도 2단계 (2008년) - 3.0 (공동주택: 27% 강화) ↓ - 3.2 (공동주택외: 17%강화) ↓ - 로이유리 적용 - 공기층 12mm 확대 정착화 3단계 (2010년 이후) 1.8 이하 - 로이유리 정착화- 가스주입유리 및 삼중창 등 적용 그림 1. 건물에너지 소비 추이 그림 2. 건물 부위별 에너지 손실량 비교 2. 창호 에너지 효율화 관련 국내·외 현황 2.1 국내의 경우 지식경제부 고시 “고효율 에너지기자재 보급촉 진에 관한 규정”에 근거하여 1998년 7월“고기밀 성 단열창호” 인증제도를 시행하고 있으며, 현행 고효율기자재 창호부문 성능기준은 다음과 같이 정의되어 있다. ⇒ 건축물 중 외기와 접하는 곳에 사용되는 창 및 창틀로서 KS F 2278 규정에 의한 열관류율이 2.632W/㎡․K이하.{열관류저항 0.380㎡․K/W 이 상}이며, KS F 2292 규정에 의한 기밀성 등급의 통기량이 2등급(2㎥/h㎡) 이하인 것으로 규정 (2008년 4월 개정) 그러나, 현행 고기밀성 단열창호의 인증 성능 기준은 선진국 성능 1.5 ~ 2.0W/㎡․K에 비해 현저히 낮은 수준으며, 특히, 최근 유럽과 북미를 중심으로 전개되고 있는 패시브하우스, 제로에너 지건물 등에서 요구하는 창호의 단열성능이 1.0 W/㎡․K 이하임을 고려할 때, 현행 고효율인증 성능기준은 개선될 필요가 있다. 최근 국내의 경우 단열성능 1.5W/㎡․K 내외 의 고효율 창호에 대한 시장 수요가 급증하고 있 고, 관련 기술력 향상에 따른 제반 제품이 시장 에 출시되고 있으나 실제 보급 활성화는 미흡한 수준이다. 창호 관련 의무화 단열기준의 동향은 “건축물 의 설비기준 등에 관한 규칙 제21조, 창호부문 단열성능 강화 : 건축물에서 창 및 문의 요구 열 성능은 건축물 용도의 구분없이 지역별로 열관류 율로서 규정하고 있었으나, 공동주택의 경우 입 주자의 요구 열성능이 크게 높아져 현행 규정의 보완이 필요하여 2008년 1월 관련 의무화 성능기 준(에너지절약설계기준)은 상향 개정되었으며, 창 및 문의 열관류율을 공동주택과 공동주택외 건축 물로 구분하고 현행 중부지역에 대해 “3.84 W/ ㎡․K”에서 공동주택은 “3.0 W/㎡․K”, 공동주 택 외 건축물은 “3.4 W/㎡․K”로 강화되었으며, 남부지역 및 제주도에 대해서도 유사한 수준으로 강화되었다. 창호와 관련한 건설시장은 대한주택공사의 경 우, 건설전문시방서 개정하여 2008년 8월 이후 창호부문의 표준시방기준을 향상하였으며 에너지 절감 및 결로 저감을 위해 현행 상용화 가능 제 품수준에서 최고 수준의 창호 단열성능인 1.47 ~ 1.6 W/㎡·K(4트랙 구조의 복층 이중창)으로 표준 시방서 성능기준 강화 시행하고 있다. Table 2 창호의 지역별 열관류율표 구 분 창호의 요구 열관류율 (단위: W/㎡․K) 중부 납부 제주도 외기 직접 면하는 경우 공동주택 3.00 3.30 4.20 공동주택외 3.40 3.80 4.40 외기 간접 면하는 경우 공동주택 4.30 4.70 6.00 공동주택외 4.60 5.30 6.30

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122 -Table 3 대한주택공사 공동주택 창호 성능 개정(안) 구분 지구 당 초 강 화 에너지 절감율향상 창 호 지역 난방 내:16㎜복층유리 외:22㎜복층유리 내:22㎜로이복층 외:22㎜로이복층 (열관류율:1.6) 7~8% 창 호 개별 난방 내:16㎜복층유리 외:22㎜복층유리 내:22㎜로이복층 (아르곤) 외:22㎜로이복층 (아르곤) (열관류율:1.47) 9~10% 2.2 국외의 경우 주요 선진국은 건축물 에너지성능 향상을 위한 조치로서 우선적으로 창호의 에너지성능 향상에 집중적인 기술개발을 추진하고 있다. 또한, 기술 개발과 함께 보급 촉진을 위한 범국가적 조직을 구축하여 현재 열관류율 1.0~1.5 W/㎡․K에 근 접하는 가스(크립톤) 주입 복층 로이유리 창호제 품이 출시되고 있으며, 패시브하우스, 제로에너지 건물 등에서는 1.0 W/㎡․K 이내의 창호의 단열 성능을 요구하고 있다. 현재 선진국의 기술개발 수준은 기밀등급 0등 급의 고기밀성을 기본으로 창의 프레임을 통한 열교 차단기술, 복층유리에 삽입되는 간봉의 에 너지효율 극대화, 로이유리의 방사율 성능개선, 복층유리 내 단열가스 충진 등을 집중하여 개발 추진하고 있는 추세이다. 2008년 G8정상회의 및 IEA 권고사항으로 다음 과 같은 창호의 에너지효율 제도 및 정책 개선을 촉구하고 있다. ⇒ 최소 생애비용을 기초로 단열창호의 에너 지효율기준 적용 촉구 ⇒ 단열창호 산업은 에너지소비효율라벨 의무 적 부착 시행 촉구 ⇒ 고기밀․고단열 창호 보급을 위한 시범사업 계획을 개발하고 조달 정책 시행 촉구 Table 3 국내·외 창호 단열성능 기준 비교 구분 창호의 요구 열관류율 (단위: W/㎡·K) 중부 남부 제주도 한국 현행건축법 (2008.01.12. 시행) 3.0~3.4 3.3~3.8 4.2~4.4 일본 차세대 에너지절약기준 2.33 3.48 4.65 독 일 1.5~2.0 영 국 2.2(금속제), 2.0(비금속제) 프랑스 2.4 - -미 국 2.2~2.9 - -1) 미국 국립창호인증위원회(NFRC) 인증제도 창호의 에너지성능 향상을 목적으로 창호성능 인증을 위한 기구를 정부는 물론 창호 관련 민간 업체 및 단체를 총망라한 국립창호인증위원회 (NFRC: National Fenestration Rating Council)을 설립하여 제반 창호관련 성능 설정 및 평가를 실 시하고 있다. NFRC의 주된 업무는 여러 형태의 창호 제품에 대한 정보를 사용자에게 신뢰성있게 제공하는 것이다. 미국의 경우 약 22,000개의 이 상의 창호제품이 인증 대상이 되고 있으며, 점차 적으로 NFRC 라벨을 취득하고 있다. NFRC의 창호성능레벨은 소비자에게 정확한 창호의 성능 정보를 제공할 수 있도록 창호의 열 관류율, 태양열취득계수, 가시광선투과율, 기밀성 능 등을 평가하여 제시하고 있으며, 현재 창호의 성능을 냉방 및 난방 에너지로 구분하여 제시하 여, 소비자가 기후 및 지역조건에 맞는 창호를 선택할 수 있도록 유도하고 있다. 그림 3 The NFRC Label 그림 4 공동주택의 창호 성능 향사 대비 에너지효과 및 경제성 분석1) 1) 건물 에너지 & 환경부하 대응을 위한 건축물 단열기술 현황과 전망 기술세미나, 2007.

(4)

123 -기밀성능 [㎥/h·㎡] 단열성능 [W/㎡·K] 제품명 적용 유리 프레임 종류 프레임 폭 창호 형식 0.10 3.02 Tilt & Turn(AL) 22mm복층유리 AL 68.5 시스템창호 1.97 2.60 Lift Sliding System Window 22mm복층유리 U-PVC 172.35 시스템창호 0.00 1.99 VEKA-DRIUM Tilt & Turn 22mm복층유리 AL 75 시스템창호 3.26 2.84 177mm 추락방지용 이중 안전단열창 5mm 투명유리 AL 177 미서기, 이중창 0.00 2.14 Curtainwall AL Window 24mm 복층유리 AL 150 커튼월창호 2.45 2.46 150mm Fixed & 125mm Sliding Window 24mm 복층유리 AL 150 Fix & 미서기 0.34 2.77 단열창호(CONAG-88) 24mm 복층유리 AL-Wood 88 시스템창호 0.72 3.09 단열창호(ISO-94) 24mm 복층유리 AL 94 시스템창호 1.02 2.97 단열창호(CLS-145L) 24mm 복층유리 AL-Wood 144.5 시스템창호 0.67 2.80 Tilt & Turn(Wood) 22mm복층유리 AL-Wood 70.5 시스템창호 1.19 2.83 Sliding & Tilt(Wood) 22mm복층유리 AL-Wood 154.5 시스템창호 0.99 1.72 고기밀성창호(S145DX) 22mm 로이복층유리 PVC 145 시스템창호 0.67 2.06 삼중유리시스템창호 52mm 삼중복층유리 AL 80 시스템창호 4.09 3.45 130mm Azone Sliding 16mm 복층유리 AL 130 미서기창호 0.33 3.27 알미늄단열창호 18mm 복층유리 AL 150 커튼월창호 0.28 2.15 WIN-AT003/005 24mm 로이복층유리 AL 73 시스템창호 3.66 1.90 복합단열창(Sliding 140-4중유리) 22mm 복층유리 2장 AL+PVC 140 미서기창호 2.96 3.23 Only SLIDING(AL) 22mm 복층유리 AL 147.2 미서기창호 0.00 2.90 Curtainwall Window 24mm 복층유리 AL 60 커튼월창호 1.86 1.81 S/T + O/S 복합창 22mm 복층유리 AL 200 시스템창호, 이중창 0.03 2.12 Curtainwall Window(130mm) 24mm 로이복층유리 AL 130 커튼월창호 0.48 2.23 PVC T/T 22mm 로이복층유리 PVC 76.5 시스템창호 2.34 2.59 177mm 추락방지용 이중 안전단열창 5mm 투명유리 AL 177 미서기, 이중창 0.45 3.24 120mm 커튼월 단열바 16mm 복층유리 AL 120 커튼월창호 1.96 2.63 185mm 추락방지용 단열 이중창 5mm 투명유리 AL 185 미서기, 이중창 0.49 2.39 SG vent(SK60V insert) 22mm 로이복층유리 AL 156.5 커튼월창호 1.94 2.68 176mm 추락방지용 이중 안전단열창 5mm 투명유리 AL 176 미서기, 이중창 1.99 1.52 대형 이중창 16mm 복층유리 PVC 225.5 미서기창호, 이중창 1.68 2.60 발코니 베스트 22mm 복층유리 PVC 138 미서기창호 0.84 2.25 EX' 1001 24mm 로이복층유리 AL 71 시스템창호 1.36 2.43 EX' 2001 24mm 로이복층유리 AL 162 시스템창호 1.49 2.29 175mm 추락방지용 이중 안전단열창 5mm 로이코팅유리 AL 175 미서기, 이중창 0.14 2.15 SW-136LS 24mm 로이복층유리 AL 136 시스템창호 0.00 2.82 120mm 커튼월 단열바 24mm 복층유리 AL 120 커튼월창호 1.94 2.12 176mm 추락방지용 이중 안전단열창 5mm 로이코팅유리 AL 176 미서기, 이중창 0.00 2.71 SW-128 SS Window 24mm 복층유리 AL 128 커튼월창호 Table 4 고효율에너지기자재 인증 고기밀성단열창호 성능분석 사례(프레임 재질별, 적용 유리별) 4. “고기밀성 단열창호” 성능현황 창호의 에너지 효율화를 위하여 고효율기자재 (고기밀성 단열창호)로 인증받은 약 100여개 제 품에 대하여 창호 유형별(프레임 재질, 유리별)로 기밀 및 단열성능의 조사 분석을 수행하였다. 5. 결론 본 연구에서는 창호의 고효율화를 위한 대안별 효과 분석과 국내 창호 효율화 강화 및 보급촉진 을 위한 기술적 대응방안을 구축하고, 건축물 창 호 관련 기준 및 규격의 합리적 개정을 위한 근 거 자료의 도출을 목적으로 국내․외 창호 열성 능관련 제도 및 법규를 분석하고, 고효율기자재 (고기밀성 단열창호)로 인증받은 약 100여개 제 품에 대하여 창호 유형별(프레임 재질, 유리별)로 기밀 및 단열성능의 조사 분석을 수행하였다 참 고 문 헌 1. 한국건설기술연구원, 고효율 창호의 에너지절약 효과 분석 및 보급 활성화 방안 연구, 2005. 2. 한국건설기술연구원, 커튼월 공법 확대 및 발코 니 확장에 따른 공동주택 창호 성능 개선 방안에 관한 연구, 2007. 3. 산업자원부 에너지관리공단, 주택·건축부문 신 고 유가 대응 전략 포럼, 2006. 4. 산업자원부, 건물 에너지절약을 위한 제도 개선 연구, 2000. 5. 월간 창호, 한국의 창호시장-회고와 전망, 2004. 6. 대한설비공학회, 집중기획 기후변화협약, 설비저 널 34권 12호, 2005.

참조

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