Applications and Analysis of Exterior Paints for the Curtain Wall Panel System based on the Autoclaved Lightweight Concrete(ALC)

전체 글

(1)경량기포콘크리트(ALC) 패널을 건축물 외장 커튼월에 적용을 위한 도료의 기초적 연구 Applications and Analysis of Exterior Paints for the Curtain Wall Panel System based on the Autoclaved Lightweight Concrete(ALC). 이 용 수. L ee, Y ong-Soo. 정회원, 원광대학교 건축공학과 교수, 공학박사. 라 현 주. L a, Hyun-Ju. 정회원, (주)STM이엔지 이사, 공학석사. Abs t ra c t s Autoclaved Lightweight Concrete(ALC) features such as a high performance insulation , the fire resistance, the advantage of easy handing construction, and lightweight panels applied the curtain wall system. ALC materials are certified as non-toxic environmental and eco-friendly productions. But ALC external panels mixed with blast furnace slag pounder and silica fume have to be coated with a stucco compound or plaster because of resisting the ambient environment. This study is that mixing tests to evaluate a performance analysis of exterior paints to be make-up pigments(organic or inorganic) coated with panel surface. Testing compared by KS F 2476; flow test, KS F 2426; compression strength test, KS F 2762; bond strength test. In results, the case of the inorganic binder, ratio of alumina cement : anhydrite is 90:10 to 80:20 at the highest level of intensity. In the case of the organic binder, adhesive strength rating at surface of ALC, the pullout 2. 2. strength is below 0.5 N/mm but the normal concrete is over 2.0N/mm . A contents ratio of EVA resin is more than 3% and then bond strength is effectively.. Keywords. Exterior Paints, Flow Test, Bond Test, Technology Trends, Autoclaved Lightweight Concrete(ALC), Curtain wall Panel System 키 워드. 외장도료, 플로시험, 부착시험, 기술동향, 경량기포콘크리트, 커튼월 패널 시스템 * 이 논문은 2012학년도 원광대학교 교내 지원에 의해서 연구되었음.. Journal of The Korean Digital Architecture • Interior Association Vol.12 No.3 / 2012. 9.. 59.

(2) 이 용 수 , 라 현 주. 1. 서 론 1.1 연구의 배경 및 목적. 외장 커튼월(Curtain Wall)은 공장생산 부재로 건축 물의 비내력 외주벽으로 알루미늄, 철 이나 강, 유리, 돌 등의 재료를 사용하여 소단위, 유니트(패널), 모둘 (modular)화 되어 현장에서 볼트나 유사 접합재료(파 스너, 앵커, 연결철물)를 이용하여 결합하는 외벽이다. 최근 지가상승과, 토지이용이나 공간 활용의 극대화를 목적으로 고층 건축물의 수요 증가하고 있으며, 이에 다양한 외벽 커튼월 공법이나 외장패널 기술이 개발 되어 활발하게 적용되고 있는 실정이다. 그러나 현재 국내 커튼월의 관련 기술은 선진 외국 기술을 데드카 피(dead copy)하거나 단순한 시장경쟁 논리 하에 경 제성과 외형적 디자인 모습만을 중시한 체 건축물로 써 외벽이 지녀야할 단열이나 내화 등에 대해서 등한 시하는 듯하다. 최근 건축물의 에너지 소비율을 줄여야만 하는 목 표를 갖게 되었고 2012년부터 ‘에너지소비증명서’ 발 급을 의무화 되었으며, 연간 에너지 소비량을 현 수준 에서 30% (냉난방 에너지는 50%) 줄이도록 하고 2017년부터는 에너지 소비율 60% 이상 줄인 '패시브 하우스' 수준의 성능을 확보하도록 하고 있다.. 그림 1. 녹색건축물 활성화 방안 단계별 추진목표 (국토해양부)1). 이에 건설 시장은 환경관련 요구 목표치와 맞물려 고층 건축물에 경량기포콘크리트(ALC)를 활용한 패널 을 외장 커튼월 시스템으로 이용한다면, 국내 수입 총 에너지 중 약 25% 규모가 건축물관련 에너지 비용이 며, 그 중에 약 60%를 냉난방 비용으로 사용하고 있 는 현실을 감안할 때 효과적인 방안이라 생각한다. 이 에 경량기포콘크리트(이하 ‘ALC’라 칭함)는 높은 단열 성능과 내화성, 시공에 용이한 경량성의 장점을 가지 고 있으며, 무독성 환경 보호 자재로 인증 받은 제품 1) 국무조정실, 기후변화4차 종합대책, 2007.12. 60. 이다. 이를 활용한 ALC패널의 커튼월 시스템 적용은 보다 건강한 공간을 입주자에게 제공함으로써 안락하 고 포근한 만족감을 줄 수 있을 것으로 기대된다. 그 러나 낮은 강도를 갖는 경량기포콘크리트를 외장재로 사용하기 위해서는 외기환경에 저항성이 우수한 도료 의 개발이 필수적이다. 본 연구는 고기능 • 고성능화를 목표로 경량기포콘 크리트(ALC) 패널을 활용하여 건축물 외장재에 적용 하고자 패널 외피에 도포하는 도료 개발을 위한 기초 적인 실험 연구로서, KS F 2476 플로시험법, KS F 2426 압축강도 시험방법, KS F 2762 부착강도 시험방 법을 중심으로 배합특성별 성능을 비교 • 평가하고자 한다.. 2. 외장 패널 기능과 기술 동향 2.1 외장 커튼월과 ALC 패널. 건축물을 공간을 형성시키는 커튼월(curtain wall)은 장막벽이라고도 하는 비내력 외주벽으로써, 구조체를 구성하는 기둥, 보, 바닥판으로 프레임에 대해 수직적 면을 형성시키는 것으로 금속재 또는 무기질 재료를 사용하여 외부와의 공간을 분리하는 비내력벽(non bearing wall)을 말한다. 주요 기능은 바람하중이나 지 진하중에 대한 구조적 요구 성능, 외기나 날씨의 변화 에 따른 기밀 • 수밀 • 단열 • 내결로 등과 같은 기능상 요구 성능, 내화 • 내열 • 내부식 • 강도 등과 같은 재료 상의 요구 성능, 뿐만 아니라 시공상의 양중이나 취 부 • 가설의 편리와 의장상의 미려감 등을 갖춰야만 한다(그림 2 참고). 특히 다공성 재료인 경량기포콘크 리트를 외벽 패널 부재로 사용하기 위해서는 외기환 경 변화에 대한 소재의 열화나 내구성 문제가 발생하 지 않도록 도료의 중요성이 대두된다. 안전성. 주 거성. 내구성. 생산 성. 내구성 내력성 내화성 내충격성 접착성. 의장성 차음성 방음성 보온성 단열성. 내광성 내후성 내약품성 내수성 내습성 내변형성. 성상 치수 흡숭성 막의 두께 마감성 접착성. 그림 2. 외벽의 정량적 요구조건. 경량기포콘크리트(ALC)란 Autoclaved Lightweight Concrete의 약자로 생석회, 시멘트, 규석, 석고 및 발 포제 등으로 구성되며, 이들의 적절한 배합( CaO/SiO2 ≒ 0.5∼1.2 ) 및 수열합성조건 등에 따라. 한국 디지털 건축 • 인테리어학회 논문집 Vol.12 No.3 / 2012. 9..

(3) 경량기포콘크리트(ALC) 패널을 건축물 외장 커튼월에 적용을 위한 외장도료의 기초적 연구. 품질이 변동된다. 일반적으로 상기의 원료들이 다음 반응(CaO + SiO2 + H2O CaO-SiO2-H2O 수화) 하여 토버모라이트 결정 등을 생성한다. 토버모라이트 결정이 생성되기 위한 수열합성반응조건은 약 150∼ 200 에서 5∼15시간 정도이다. 최종적으로 출하되는 ALC 소재는 크게 블록과 패널 제품으로 제조되며, 건 축물 외장용 커튼월에 사용되는 제품은 폭 300mm～ 600mm, 길이 패널 두께에 40배 규정을 기본으로 다 양하게 생산하고 있는 실정이다. 2.2 국내 • 외 기술 동향. 경량기포콘크리트 마감용 도료에 대한 선진기술은 실리콘 수지의 원천기술을 확보하고 있는 유럽 및 미 국의 도료회사를 포함한 일본에서 그 기술을 선점하 고 있다. 전체 도료 시장에서는 ALC의 외장에 국한되 는 것이 아니고 실리콘 수지의 다양한 변형을 유도하 는 분자공학적 기술과 각종 무기물의 기능성 최대화 를 위한 나노공학 및 생체 모방기술, 환경공학적 에코 기술이 복합화된 경향으로 신제품이 도출되고 있다. 그 중의 세부 분야로서 ALC 부문의 내외장 마감형 도료로서는 STO(독일), ALSECCO(독일), Doworning (미국) 및 SKK (일본) 등이 그 선두적 역할을 하고 있다. 유럽에서는 환경기술에 관련된 도료 제조 기술은 제6차 프레임워크 프로그램의 3개 프로젝트 PICADA, NANOS4, AMBIO를 통하여 범 유럽적 차원의 협력 이 진행되고 있다. 그 가운데 PICADA 및 AMBIO는 나노기술(NT), 생명공학기술(BT), 환경공학기술(ET) 의 다양한 기술을 접목한 형태로 개발되고 있고 ALC 를 포함한 건축용 내외벽 마감재료의 직접적인 기술 발전 방향을 제시하고 있다. ①PICADA (Photocatalytic Innovative Coverings Applications for Depollution Assessment)-실록산 수 지를 응용한 에코페인트 ②AMBIO (Advanced Nanostructured Surfaces for the Control of Biofouling)-생체모방형 오염방지도료 ③NANOS4 (Nano-structured solid-state gas sensors with superior performance)-생체모방형 지능 형 감지도료 한편 미국 등지에서는 나노 복합소재 분야는 고분 자 기지에 무기물 나노 입자, 나노 막대 (선, 튜브), 나노 판을 분산시켜 기계적 강도를 높이거나 내열성 을 증가, 선택적 물질이동 (산소, 수분 등) 차단 능력. 의 향상, 전기 및 열의 전도도 향상 등에 관한 연구가 진행 중이며 현재 다양한 형태의 나노소재들이 개발 되고 있지만 전체적으로 나노소재 기술은 건축용 외 벽용 도료에서는 산업화 초기 진입단계인 것으로 여 겨진다. 2.3 국내 • 외 특허 동향. ALC 패널용 외장도료 및 바인더 소재 기술의 특허 를 조사한 결과, 국내의 경우 1990년대 중반 이후 다 소 출원이 발생하였으나, 국내에서 생산되는 ALC 외 장 마감도료는 아직 선진 외국의 유수 제품에 비해 미흡한 실정이다. 따라서 특허 점유율과 특허 증가율 이 모두 평균에 미치지 못하는 것으로 조사되어, 기술 장벽이 높아 신규 진입자에 의한 특허 출원이 거의 없다. 그러나 최근에 새집 증후군과 같은 건축자재 사 용에 따른 피해가 급증하고, 그린홈 프로젝트 같은 정 부의 정책과 맞물려 친환경 건축자재의 관심이 증대 함으로써 건축자재에 대한 연구와 시장이 확대될 것 으로 예상된다. 표 1 은 국내 주요 특허와 특징을 보 여준다. 표 1. 국내의 도료의 주요 특허 특허 번호 19837989 200661316 200049495 200455395 200288043 200449070. 특허명. 특징. 경량 기포 콘크리 트의 표면 완성방 법 6가 크롬이 제거 된 시멘트계 콘크 리트 면처리용 조 정재 시멘트계 콘크리 트 면처리용 바탕 조정 도장재. 응결지연제와 알루미나 시멘트와 석회의 혼합물로 구성하는 금속응 결 시멘트로 제조 시멘트, 미세골재, 무수석고, 탄산 칼슘, 아크릴계, 초산비닐계, 에틸 렌초산비닐계 또는 합성고무계 재 유화형 분말 수지 시멘트, 미세골재, 무수석고 또는 탄산칼슘, 재유화형 분말수지 증 점제로 구성 리튬-소디움 실리케이트, 수성 에 멀젼 부틸아크릴/스티렌 공중합, 무정형 콜로이달 실리카를 포함 고온 열처리 과정을 거쳐서 제조 되는 과립상의 펄라이트에 직접 적용. 수용성 무기질 투 명도료 조성물 펄 라이트용 흡습 방지성 코팅 물질 의 제조 무기질 세라믹 코 팅제를 사용한 구 조물 코팅 공법. 무기질 세라믹 합성 고분자 1 : 물 2 배합비로 구성. 국외는 일본을 중심으로 여러 유럽 국가에서 기술 이 개발되고 있다. 특히 일본은 타 국가들에 비해 양 적인 면에서 월등이 높으며, 기술연계가 용이한 건축 용 자재와 관련된 회사들을 중심으로 적극적인 연구 개발이 이루어지고 있다. 그러나 도료 및 접착제에 관 련된 기술은 실리콘 수지의 원천기술을 확보하고 있 는 미국과 독일에서 선점하고 있다.. Journal of The Korean Digital Architecture • Interior Association Vol.12 No.3 / 2012. 9.. 61.

(4) 이 용 수 , 라 현 주. 호하며, 발수 및 내오염성 등이 우수한 복합 기능성 도료로 ALC 패널을 보호해야 한다.. 2.4 국내 • 외 제품 동향. 현재 ALC 패널용 외장도료의 국내외 시장을 주도 하는 업체는 STO(독일), Alsecco(독일)의 제품이다. 이 제품들은 국내 제품에 비해 약 1.5～2배 정도의 고 가임에도 불구하고 국내 대부분의 시장을 자치하고 있다. 국내 • 외 유통제품의 기초물성을 분석한 결과는 아래 표 2, 표 3 과 같다. 외장용 도료로써 대부분 고 내후성 실리콘 수지 타입의 수성도료이며, 외장재와의 접착력을 높이기 위해 전용 하도(primer)를 도장하는 전처리 도장 시스템을 가지고 있다. 표 2. 국외 유통제품 물성 비교 제품명. 콤포 실리콘 W55 (SKK). StoPoro Fill (STO). 평가항목 상도 하도 상도 중도 하도 점도(K.U.) 65.2 108cps 128.8 140이상 37.4 pH 7.5 6.3 7.8 8.5 7.6 고형분(%) 60.0 99.9 62.5 73.3 8.6 은폐율(%) 97.9 96.7 78.0 확산반사율(%) 89.3 75.3 89.9 80.4 79.5 1.2 72.4 1.2 1.2 82.4 광 20° 택 60° 1.8 80.6 2.0 1.7 86.5 도 85° 0.7 82.3 0.7 0 89.3. Fassadensilicon TC2102 (Tex-Color) 중,상도 140 이상 7.7 66.1 98.1 92.2 1.2 2.0 0.87. ALC 패널용 외장도료는 위에서 중합한 ALC 패널 용 외장도료용 수지를 이용하며 안료(pigment), 증점 제, 소포제, 분산제 등의 첨가제를 이용해서 설계한다. (1) 안료. ALC 패널용 외장도료의 열전도율을 낮추기 위해서 는 무엇보다는 안료의 선정이 중요하다. 보통 도료는 백색안료로 이산화티타늄, 충진재로 탄산칼슘, 탈크 등의 무기 안료를 사용하고 있다. 그러나 열전도율의 낮추어 에너지 성능을 높이기 위해서는 기능성 무기 안료를 이용해야 한다. 이에 적합한 무기 안료는 비정 질 실리카로 구성된 다공성 물질인 규조토이다. 규조 자체의 복잡한 구조와 그 껍데기의 일차 및 이차 공 극 때문에 매우 낮은 밀도는 갖기 때문에 열전도율이 낮다. 또한 높은 용융점, 낮은 열 팽창율, 고온에서의 낮은 수축률, 훌륭한 열충격 저항성, 그리고 온도 증 가에 따른 강도 향상의 성질을 가지므로 외부도료용 충진재로 적합하다.. 표 3. 국내 유통제품 물성 비교 제품명. BPX™ 711 (B사). 평가 항목 상도 하도 점도(K.U.) 107.1 140이상 pH 7.4 7.9 고형분(%) 55.8 80.4 은폐율(%) 95.5 83.2 확산반사율(%) 91.3 78.9 1.6 1.2 광 20° 택 60° 6.7 1.4 도 85° 7.5 1.5. 네오실-PLUS (K사) 중,상도 105.3 9.0 60.3 98.4 94.7 1.2 2.0 1.0. 탄성코트 (S사) 상도 47.1 45.1 96.2 94.8 83.9 90.7 96.3. 중도 110.1 9.1 54.2 99.0 94.5 1.9 8.8 9.1. 하도 44.7 27.1 84.2 87.6 97.2 95.9. 3. 외장 도료 설계와 성능 시험 3.1 외장 도료 설계. ALC 패널용 외장도료는 ALC 패널의 단열성을 그 대로 유지 보강하면서 외부에 노출되는 가혹한 기후 조건에서도 ALC 패널을 보호해야 한다. 따라서 ALC 패널용 외장도료는 열전도율이 낮아 ALC 패널의 단 열성능을 유지하여 에너지 성능을 높여주고, 습기 투 과율을 높여 ALC 패널의 건조 수축에도 부착력이 양. 62. (a) 이산화티타늄. (b) 활석. (c) 중질탄산칼슘. (d) 규조토. 그림 3. 안료의 주사전자현미경 분석 사진. (2) 제조 및 공정 기술. 용제를 전혀 사용하지 않고 물을 용매로 사용해서 개발된 ALC 패널용 외장도료 수지를 뼈대로해서 백 색안료 이산화티타늄, 충진재 탄산칼슘, 다공성 물질 규조토의 무기 안료, 기타 소포제, 분산제, 증점제 등 을 이용해서 실험배합(Lab. scale) 0.5 로 제조하여 표 4 와 같이 배합 조건을 설정하였다. 표 4. ALC 패널용 외장도료의 배합비 구분 배합비 (%). 마감도료 용 수지. 다공성 원료. 30∼40. 10∼20. 한국 디지털 건축 • 인테리어학회 논문집 Vol.12 No.3 / 2012. 9.. 백색안료 수도수 채질안료 10∼20. 10∼15. 첨가제 1∼5.

(5) 경량기포콘크리트(ALC) 패널을 건축물 외장 커튼월에 적용을 위한 외장도료의 기초적 연구. 평균값으로 하여 소수점이하 첫째자리에서 끝맺음한 다.. 3.2 성능 시험 항목 (1) 플로시험(Flow Tests). T 1, 600. 2. 플로시험은 접착제의 적정 작업조건을 도출하기 위 한 시험으로 실시하였으며, KS F 2476의 플로시험법 에 의하여 15초간 15회 낙하하여 고르게 퍼지는 지름 을 측정하였다. 이 때 접착제로서의 유용한 퍼짐성은 상태를 고려하여 170～200mm를 기준으로 선정하였으 며, 가사시간을 고려하여 동일 범위의 플로 유지시간 을 60분까지로 하였다.. 그림 4. 플로 측정 및 상태(사례). (2) 압축강도. 압축강도는 그림 5와 같이 결합재의 적정량 및 배 합조건을 선정하기 위한 실험으로 실시하였으며, KS F 2426의 압축강도 시험방법에 의하여 실시하였다.. 그림 5. 압축강도 측정 전 • 후 사진. (3) 부착강도. 부착강도의 시험은 그림 6과 같이 KS F 2762의 시 험방법에 준하여 실시하였으나, 시험용 밑판은 ALC 패널판을 사용하였고, 비교대상으로 콘크리트 밑판을 사용하였다. 시험체는 두께 10mm로 도포하여 ALC 패널의 흡수성을 고려하여 상온 양생하였으며, 지그는 원형이 아닌 40×40 mm의 지그를 사용하였다.. 부착강도 (N/mm ) =. 여기서, T : 최대인장하중 (N) 3.3 재료별 배합 실험 (1) 경량재 선정 실험. 경량재는 조그만 중량변화에도 물-시멘트 비의 변 화에 영향이 크기 때문에 비중을 고려한 실험을 통하 여 예비 경량재량을 선정하고자 하였다. 배합수준은 경량재 미첨가 배합을 기준으로, 무기계 경량재 Micro-Shell을 전체중량 대비 2.5, 5.0, 7.5, 10 %를 사 용하였고, 유기계 경량재 Expan-Cell은 무기계 경량재 대비 약 1/10의 겉보기 비중을 나타내므로 0.25, 0.50, 0.75, 1.0 %의 첨가량을 사용하여 시험하였다. 표 5. 경량재량에 따른 비중변화 실험 시료 번호 백시멘트 분말수지 경 M-Shell 량 재 E-Cell 석회석 소계 유동화제 혼 증점제 화 지연제 제 촉진제 물 (%) Flow(mm) 슬러리비중. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 0 2.5 5.0 7.5 10.0 0 0 0 0 0. 0. 0. 0. 0. 65.0 100 0.15 0.25 0.05 0 31.5 190 1.35. 62.5 100 0.15 0.25 0.05 0 32.0 175 1.29. 60.0 100 0.15 0.25 0.05 0 37.0 195 1.23. 57.5 100 0.15 0.25 0.05 0 42.0 180 0.96. 55.0 100 0.15 0.25 0.05 0 46.0 175 0.94. 0.25 0.50 0.75 1.00 64.75 100 0.15 0.25 0.05 0 32.0 170 1.14. 64.5 100 0.15 0.25 0.05 0 37.0 160 1.03. 64.25 100 0.15 0.25 0.05 0 40.0 170 0.97. 64.0 100 0.15 0.25 0.05 0 45.0 185 0.91. 실험결과, 모든 실험 수준에서 플로에 따라 편차는 있으나, 슬러리 비중은 모두 1.5 이하의 목표치에 만 족하고 있으며, 건조비중 시 더욱 낮아질 것으로 판단 된다. 특히 경량재 미첨가 배합도 1.5 이하이며, 이는 증점제 및 분말수지에 의한 점도증가로 공기가 연행 된 결과로 풀이된다. 하지만 상기배합은 장기간에 있 어서도 경화가 이루어지지 않기 때문에, 빠른 특성발 현을 위한 무기질 결합재의 조건을 선정하는 것이 중 요한 요소로 판단된다. (2) 무기질 결합재 선정 실험(I). 그림 6. 부착강도용 측정 사진. 부착강도는 다음 식에 의해 산출하고 시험체 3개의. 무기질 결합재 양은 전체 중량 대비 40% 및 50 %의 2군으로 실험하였으며, 각 수준은 무기결합재 대비 백. Journal of The Korean Digital Architecture • Interior Association Vol.12 No.3 / 2012. 9.. 63.

(6) 이 용 수 , 라 현 주. 시멘트와 알루미나시멘트+무수석고의 비를 각각 100:0, 75:25, 50:50, 25: 75의 4수준으로 하였다. 이 때 알루미 나시멘트와 무수석고의 비는 75:25로 고정하였다. 표 6. 무기질 결합재에 따른 실험 배합비(1-1) 1 2 C% T% C% T% 백시멘트 100.0 40.0 75.0 30.0 알루미나 0.0 0.0 17.5 7.0 무기질 시멘트 결합재 무수석고 0.0 0.0 7.5 3.0 소계 1 100.0 40.0 100.0 40.0 분말수지 3.0 3.0 경량재 M-Shell 2.5 2.5 석회석 54.5 54.5 소계 2 100 100 유동화제 0.15 0.15 증점제 0.25 0.25 혼화제 지연제 0.00 0.06 촉진제 0.20 0.20 물 (%) 33.0 33.0 시료 번호. 3 4 C% T% C% T% 50.0 20.0 25.0 10.0 35.0 14.0 52.5 21.0 15.0 6.0 22.5 100.0 40.0 100.0 3.0 2.5 54.5 100 0.15 0.25 0.08 0.20 32.0. 9.0 40.0 3.0 2.5 54.5 100 0.15 0.25 0.10 0.20 32.0. 주) C(%) 시멘트 중심의 배합비, T(%) 전체 배합비. 표 7. 무기질 결합재에 따른 실험 배합비(1-2) 5 6 7 8 C% T% C% T% C% T% C% T% 백시멘트 100.0 50.0 75.0 37.50 50.0 25.00 25.0 12.5 알루미나 0.0 0.0 17.5 8.75 35.0 17.50 52.5 26.25 무기질 시멘트 결합재 무수석고 0.0 0.0 7.5 3.75 15.0 7.50 22.5 11.25 소계 1 100.0 50.0 100.0 50.0 100.0 50.0 100.0 50.0 분말수지 3.0 3.0 3.0 3.0 경량재 M-Shell 2.5 2.5 2.5 2.5 석회석 44.5 44.5 44.5 44.5 소계 2 100 100 100 100 유동화제 0.15 0.15 0.15 0.15 증점제 0.25 0.25 0.25 0.25 혼화제 지연제 0.00 0.06 0.08 0.10 촉진제 0.20 0.20 0.20 0.20 물 (%) 33.0 33.0 33.0 33.0 시료 번호. 표 8. 무기질 결합재 실험결과 구 분 Flow (mm). 항목 0분. 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 177.5 197.5 177.5 180.0 170.0 180.0 192.5 182.5. 30분 167.5 140.0 155.0 177.5 160.0 130.0 150.0 172.5 60분 157.5 측불 147.5 167.5 160.0 측불 137.5 155.0. 슬러리 1.24 1.36 1.25 1.27 1.24 1.37 1.33 1.32 비중 (g/cm3) 건조 0.96 1.06 0.98 1.02 0.98 1.07 1.06 1.04 압축강도 (N/mm2). 7 일. 0. 1.4. 2.0. 6.8. 0. 1.5. 2.5. 28일. 0. 2.3. 3.6. 7.2. 0. 3.7. 5.9 16.4. 6.1. 압축강도 실험결과 백시멘트 단독으로 사용한 배합. 64. 은 경화지연으로 인한 탈형이 되지않아 압축강도 측 정이 불가능하였다. 알루미나 시멘트 및 석고의 함량 이 증가할수록 압축강도가 증가하는 경향을 나타냈으 2 나, 본 과제의 ALC 패널의 목표강도가 10 N/mm 이 상인 것을 고려하면 무기질 결합재량 40% 에서는 10 N이상의 발현되는 시험수준이 없었다. 무기질 결합재 량 50%인 배합비 2 에서는 백시멘트와 알루미나시멘 트+무수석고 비가 25 대 75인 실험수준 8 배합이 2 ALC 패널의 목표 강도가 10N/mm 이상인 16.4 2 N/mm 로 나타났으며, 이는 전체 배합비 대비 무기계 결합재의 적정량은 50 % 이상이고, 백시멘트와와 알 루미나시멘트+무수석고 비는 25 : 75 내외 인 것으로 판단된다. (3) 무기질 결합재 선정 실험(II). 본 실험은 상기 실험결과를 근거로 무기결합재 중 백시멘트를 25%로 고정하고 알루미나시멘트 : 무수 석고 비의 적정 수준을 검토하고자 무기질 결합재 실 험(II)을 진행하였다. 알루미나시멘트 : 무수석고의 비 는 각각 100:0, 90:10, 80:20, 70:30의 시료-4 수준으로 하였다. 표 9. 무기질 결합재에 따른 실험 배합비(1-3) 시료 번호. 9 10 11 12 C% T% C% T% C% T% C% T% 25.0 12.5 25.0 12.5 25.0 12.5 25.0 12.5. 백시멘트 알루미나시 75.0 37.5 67.5 33.75 60.0 30.00 52.5 26.25 무기질 멘트 결합재 무수석고 0.0 0.0 7.5 3.75 15.0 7.50 22.5 11.25 소계 1 100.0 50.0 100.0 50.0 100.0 50.0 100.0 50.0 분말수지 3.0 3.0 3.0 3.0 경량재 M-Shell 2.5 2.5 2.5 2.5 석회석 44.5 44.5 44.5 44.5 소계 2 100 100 100 100 유동화제 0.15 0.15 0.15 0.15 증점제 0.25 0.25 0.25 0.25 혼화제 지연제 0.10 0.10 0.10 0.10 촉진제 0.20 0.20 0.20 0.20 물 (%) 31.5 31.5 31.5 31.5 0 분 180.0 182.5 175 177.5 Flow (mm) 60분 165.0 157.5 152.5 150.0 슬러리 1.32 1.43 1.35 1.36 비중 (g/cm3) 건조 1.09 1.15 1.07 1.09 압축강도 7 일 8.9 15.6 15.5 10.1 (N/mm2). 실험결과, 알루미나시멘트대 무수석고 비가 90:10인 시료-10 수준 및 80:20인 시료-11 수준에서 가장 높 은 강도가 발현되었으며, 비중을 고려한 강도발현 특 성을 고려하여 무기질 결합재 중 백시멘트 : 알루미나. 한국 디지털 건축 • 인테리어학회 논문집 Vol.12 No.3 / 2012. 9..

(7) 경량기포콘크리트(ALC) 패널을 건축물 외장 커튼월에 적용을 위한 외장도료의 기초적 연구. 시멘트 : 무수석고의 비를 25:60:15로 사용하는 것이 바람직하다고 판단한다. (4) 유기 결합재 선정 실험. 본 실험의 유기질 결합재는 에틸렌초산비닐(EVA) 계 연성분말수지 (전이온도 Tg=-5 )와 아크릴계 강 성분말수지(Tg=+10 )를 사용하였다. 수지의 사용량 은 전체 중량대비 0, 1.5, 3.0, 4.5 %를 적용하였다.. 아크릴계는 압축강도 발현성은 우수하나, 장기 부착강 도의 발현성이 EVA에 비해 떨어졌다. ALC의 바탕면 에서의 부착강도는 실험수준 및 재령에 관계없이 0.5 2 N/mm 이하의 낮은 값을 나타내고 있으며, 어떠한 규칙성도 발견하지 못했다.. 표 10. 유기질 결합재에 따른 실험 배합비 시 료 구분 백시멘트 알루미나시 무기질 멘트 결합재 무수석고 소계 1 EVA 분말수지 Acryl 경량재 M-Shell 석회석 소계 2 유동화제 증점제 혼화제 지연제 촉진제 물 (%) 0분 Flow (mm) 60분 슬러리 비중 (g/cm3) 건조 1일 압축강도 7일 (N/mm2) 28일 ALC 3일 부착강도 면 28일 (N/mm2) 콘크리 3일 트면 28일. 1 2 3 4 5 6 7 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 12.5 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 30.0 7.5 50.0 0 0 2.5 47.5 100 0.15 0.25 0.10 0.20 30.0 197.5 180.0 1.51 1.24 4.7 15.0 15.7 0.39 0.50 1.42 1.48. 7.5 50.0 1.5 0 2.5 46.0 100 0.15 0.25 0.10 0.20 30.0 200.0 180.0 1.39 1.14 4.8 9.2 11.4 0.43 0.32 1.52 1.93. 7.5 50.0 3.0 0 2.5 44.5 100 0.15 0.25 0.10 0.20 30.0 187.5 190.0 1.38 1.14 7.0 11.0 14.4 0.16 0.42 1.64 2.89. 7.5 50.0 4.5 0 2.5 43.0 100 0.15 0.25 0.10 0.20 30.0 180.0 165.0 1.36 1.11 6.2 9.9 10.0 0.14 0.27 1.26 2.53. 7.5 50.0 0 1.5 2.5 46.0 100 0.15 0.25 0.10 0.20 30.0 182.5 160.0 1.47 1.21 5.8 12.6 19.2 0.34 0.50 -. 7.5 50.0 0 3.0 2.5 44.5 100 0.15 0.25 0.10 0.20 30.0 167.5 측불 1.51 1.24 5.7 12.8 19.5 0.33 0.17 1.36 1.34. 7.5 50.0 0 4.5 2.5 43.0 100 0.15 0.25 0.10 0.20 30.0 162.5 135.0 1.45 1.18 6.8 11.9 18.8 0.48 0.46 -. 그림 7. 부착강도 실험결과. 그림 8 은 지그의 탈락사진을 보여주고 있으며, 실 험 전 수준에서 ALC 를 물고 떨어지는 현상을 관찰 할 수 있는데, 이는 ALC의 파괴 인발강도가 0.5 2 N/mm 이하로서 진정한 접착제의 부착강도 측정이 불가능 하였다.. 상기 실험 중 부착강도 시험은 ALC를 바탕면으로 한 경우를 실시하되, 정확한 부착강도를 측정하고자 콘 크리트를 바탕면으로 한 실험을 병행하여 실시하였다.. 그러나 콘크리트 바탕면의 부착강도 결과로 보면, EVA계 수지량이 3% 이상인 경우 28일 재령에서 최 2 종 목표강도 2.0N/mm 이상 발현되고 있음을 알 수 있다. 한편 수지함량 4.5%의 경우가 3%의 경우보다 부착강도가 오히려 떨어지는 것으로 나타났는데, 이는 압축강도의 결과에서 나타나듯이, 상기 무기질 결합재 의 함량에서는 수지첨가로 인한 수화반응 억제효과가 3% 첨가량보다 큰 것으로 판단된다. 이는 무기질 결 합재 첨가량의 증가 시 따라 변동이 가능하리라 추론 한다.. 그림 6. 부착강도 바탕면 및 지그설치 사진. 그림 8. ALC 및 콘크리트 바탕면 탈락 사진. 실험결과, EVA계 수지의 경우 작업성이 원활히 유 지되는데 비해, 아크릴계 수지는 유동성 손실이 매우 빨라 접착제의 작업성에는 문제점을 나타냈다. 또한. 상기 실험결과, 작업성 및 물성을 고려할 때, EVA 계 수지가 아크릴계 수지에 비해 우수한 것으로 나타 났으며, 첨가량은 3% 이상이 적정한 것으로 나타났다.. Journal of The Korean Digital Architecture • Interior Association Vol.12 No.3 / 2012. 9.. 65.

(8) 이 용 수 , 라 현 주. 7. 한국표준산업규격, KS F 2426 : 주입 모르타르의 압축 강도 시험 방법, 1968. 4. 결 론 본 연구는 고기능 • 고성능화를 목표로 경량기포콘 크리트(ALC) 패널을 활용하여 건축물 외장재에 적용 하고자 패널 외피에 도포하는 도료 개발을 위한 기초 적인 실험 연구로서, 유기 결합재와 무기 결합재를 중 심으로 플로시험법, 압축강도 시험방법, 부착강도 시 험방법을 중심으로 비교 평가한 결론이다.. 8. 김영호, 경량기포콘크리트 재료를 활용한 커튼월 구법에 관한 일본 특허기술의 분석 연구, 한국디지털건축인테리어 학회 논문집, Vol.12, No.3, 2012.9. 논문접수일 (2012. 8. 6) 심사완료일 (1차 : 2012. 8. 24, 2차 : 해당 없음) 게재확정일 (2012. 8. 29). 경량재 선정에서 슬러리 비중은 모두 1.5 이하의 목 표치에 만족하고 있으며, 건조비중 시 더욱 낮아질 것 으로 판단된다. 특히 경량재 미첨가 배합도 1.5 이하 이며, 이는 증점제 및 분말수지에 의한 점도증가로 공 기가 연행된 결과로 판단된다. 무기 결합재의 경우, 알루미나시멘트 : 무수석고 비 가 90:10 ～ 80:20 수준에서 가장 높은 강도가 발현되 었으며, 비중을 고려한 강도발현 특성을 고려하여 무 기질 결합재 중 백시멘트 : 알루미나시멘트 : 무수석 고의 비를 25:60:15로 사용하는 것이 바람직하다고 판 단한다. 유기 결합재의 경우, 경량기포콘크리트 바탕면에서 부착강도 평가에서 ALC 경우는 인발강도가 0.5 2 2 N/mm 이하, 콘크리트 바탕면의 경우 2.0N/mm 이 상 발현하는 것으로 나타났다. 특히 EVA계 수지량이 3% 이상인 경우에 효과적이었으며, 수지함량 4.5%의 경우가 3%의 경우보다 부착강도가 오히려 떨어지는 것으로 나타났다. ALC 패널용 도료에서 경량재는 유기질 경량재와 무기질 경량재가 응용되고 있으나, 유기질 경량재는 화재 등에 취약하여 점차적으로 사용이 기피되고 있 는 실정이다. 그러나 0.1 ㎛ 이하의 미세한 피막두께 를 갖는다면 화재 위험성을 최소화시키면서 효과적이 라 판단되므로 이에 상세한 연구가 필요하다고 판단 한다. 참고문헌 1. 국무조정실, 기후변화4차 종합대책, 2007.12 2. 일본ALC협회, http://www.alc.gr.jp/publication.html 3. 한국특허정보원 www.kipris.go.kr 4. 한국ALC협회, ALC 건축 설계 1, 2004.02 5. (주)에스와이씨, 복합기능형 ALC 패널 시스템용 부품 소재 개발(1년차 연구보고서), 2010.4 6. (주)에스와이씨, 복합기능형 ALC 패널 시스템용 부품 소재 개발(2년차 연구보고서), 2011.4. 66. 한국 디지털 건축 • 인테리어학회 논문집 Vol.12 No.3 / 2012. 9..

(9)