[공학저널 김하늬 기자] 콘크리트 건물은 재료의 특성상 목구조와 달리 열전달에서 자유로울 수 없다. 특히 발코니·파라펫처럼 외부로 돌출된 콘크리트 구조물은 단열재 설치가 어려워 열교에 매우 취약한 부분이다.
해외의 경우 이런 문제점을 해결하기 위한 제품들이 50년 전부터 개발돼 현장에 적용되고 있었지만 국내의 경우 전량 수입에 의존해야 하는 제품으로, 적용 사례가 미비한 상황이었다.
하지만 지난 2015년부터 국내에서 ㈜TBBlock이 순수 국내기술로 구조용 열교차단재를 독자 개발해 보급에 힘쓰고 있다.
구조용 열교차단재는 열교가 발생하는 부재를 열적으로는 분리시키면서 구조적으로는 연결하는 기능을 한다. 때문에 제품개발 시 구조적 안전성과 단열성능을 최우선으로 고려해 개발하는 것이 핵심이다.
발코니의 경우 기존 단열방법으로 열교를 줄이기 위해서는 돌출되는 발코니 상하부에 단열재를 두껍게 시공해야 하기 때문에 발코니 두께도 두꺼워지고 시공과정도 설계와 시공이 매우 복잡해지는 문제가 있었다. 하지만 발코니 연결부분에 구조용 열교차단재을 설치하게 되면 설계와 시공은 매우 단순해진다.
구조용 열교차단재는 콘크리트를 분리해주는 역할을 하는 단열재다. 이를 통해 발코니, 파라펫과 벽체의 연결부에서 발생하는 선형열교를 점형열교로 바꿔 열교의 면적이 줄어들기 때문에 건축물의 단열성능을 향상시키는 개선하는 효과가 있다.
TB Block은 지난 2015년부터 구조체 열교차단재 시리즈 국산화를 통해 구조용 열교차단의 선두 자리를 지켜왔다. 개발초기 P시리즈부터 현재의 S, U시리즈까지 개발했으며 현재 관련 기술을 고도화하고 있다.
S시리즈는 시멘트보드와 비드법 단열재, 단열철근으로 구성된다. 제품의 두께는 150~250mm(구조체 두께와 동일)로 주로 발코니, 파라펫, 벽체 등 일반적인 열교 부위에 적용하고 있다. 단열성능이 뛰어나고 시공성이 우수한 것이 특징이다.
U시리즈는 시멘트보드와 초고강도 단열재, 기계식이음 단열철근으로 구성된다. 단열철근 직경 19, 22, 25mm를 사용하고 있으며 항복강도는 500Mpa 이상이다. 초고강도 단열재(압축강도 28 Mpa 이상)로서 150mm 두께로 크기는 구조체 크기에 따라 달라진다. S시리즈와 마찬가지로 발코니, 파라펫을 포함해 보 등 고하중이 필요한 부위 적용되며, 콘크리트 구조와 동일한 구조적 성능을 구현하는 것이 특징이다.
TB Block의 핵심기술은 철물디자인과 용접 방법이다.
철물은 돌출부 콘크리트의 하중을 견딜 수 있을 만큼 튼튼해야 한다. 이에 TB Block은 트러스구조를 차용했다.
트러스구조는 강재 등 단재를 접합으로 세모지게 구성하고, 그 삼각형을 연결해 조립한 뼈대를 말하며 휨과 전단력이 생기지 않는 것이 특징이다. 트러스구조의 철물을 연결해 단열재로 감싸고 돌출된 철물로 구조체의 철근과 잇는 방식으로 건축물에 적용한 것이다.
트러스구조 차용에 따라 적용할 수 있는 단열재의 두께도 증가했다. 독일제품의 경우 120mm 두께가 한계인 데 반해 TB Block의 열교차단재 시리즈는 250mm까지 구성할 수 있어 단열성능이 매우 높다.
특히 점형열교도 최소화하기 위해 단열재내부인 중심부 철물을 스테인리스 재질로 구성했다. 스테인리스를 사용하는 이유는 철보다 열전도율이 3분의 1 가량 낮아 열손실을 줄일 수 있기 때문이다.
이때 가장 중요한 것은 철근과 스테인리스의 용접하는 방법이다. 용접 부분의 단면을 절단했을 때 크랙이 존재하지 않아야 구조적으로 안전한데, 티비블록의 열교차단재는 수차례의 파단실험에도 접합부의 파단이 발생하지 않을 정도로 안전성을 보장하고 있다.
제품 국산화에 따라 적용사례도 늘고 있다. 2015년 개발 초기 2건에 불과했지만, 건수는 점차 증가하고 있다. 중요한 것은 건수보다도 적용 규모가 커지고 있다는 점으로 열교에 대한 관심증대에 따라 올해와 내년 활동 또한 활발할 것으로 기대를 모으고 있다.
TB Block 허진화 대표이사는 “기존 구조용 열교차단재 회사 중 가장 선두 주자는 독일이다. 50년 가까이의 역사와 수많은 적용사례를 보유하고 있고 세계시장의 90% 이상을 점유하는 것으로 알려져 있다”며 “동일한 조건에서 독일의 열교차단재와 단열성능을 비교했을 때 성능 면에서 동등한 수준에 도달할 수 있는 기술을 확보했다. 7년가량의 짧은 시간 동안 세계 최고의 제품과 비교 가능한 기술을 보유할 수 있었다”고 설명했다.
그는 이어 “구조용 열교차단재 만큼은 이제 더는 독일을 부러워하지 않아도 된다”라며 “물론 연구개발이라는 것은 끝이 없고, 보완해야 할 점도 아직은 많지만, 앞으로도 건축물 나아가 사람을 위한 기술을 개발하도록 끊임없이 진화하겠다”라고 덧붙였다.
