출처: https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/54163.pdf
2. 배경
1) 맥락
건물의 에너지 소비를 줄이는 것은 에너지 안보, 증가하는 에너지 비용 및 에너지 소비의 환경적 피해를
줄이기 위한 필요성이 결합되어 점점 더 중요해지고 있습니다. 새로운 건물뿐만 아니라, 현존하는 건물들도
방대하게 많이 있으며, 대부분은 단열되지 않은 외장을 가지고 있습니다. 새로운 용도로 건물을 변경, 개조,
개선 및 높은 성능 수준은 수많은 어려움이 따릅니다. 사회적, 문화적, 경제적으로 중요한 건물들은 견고하
고, 일반적으로 제2차 세계대전 이전에 건설된 보통은 하중을 받는 석조 건물입니다. 이러한 건물은 구조적
능력이 풍부하고, 도심 근처에 위치하며, 아름답거나 역사적으로 중요하며, 종종 주택으로 쉽게 전환할 수
있는 유연하고 저렴한 공간을 제공하기 때문에 가치가 있습니다.
2) 질량 벽돌 구조의 외부 단열
외부에 기존 건물을 개보수하는 것이 최상의 기술 해결책이 됩니다. 외부 단열은 최소한의 기술적 위험
으로 최고의 내구성, 에너지 효율성 및 편안함을 제공합니다. 특히 외부적으로 적용되는 단열재 및 공기/
수분 조절층은 다음과 같은 장점이 있습니다.
① 단열 및 공기/수분 조절층은 쉽게 연속적으로 만들어 질 수 있으며, 기존 구조물 (벽돌)을 비와 결로 및
온도 변동으로부터 보호합니다.
② 바닥 및 칸막이에서 열교현상을 제거합니다.
③ 열 질량 효과가 향상됩니다.
④ 작업을 수행하기 위한 접근이 더 쉽습니다.
[외부 단열재 개보수]
[외부 단열재 및 마감 시스템]
[외장 금속 패널]
[석조 벽의 외부 단열재 개보수: 창 디테일]
[주거용 석조 건축물의 외부 우레탄 스프레이 폼으로 개보수]
선택에 따라 외부 단열재(외부 단열 및 마감시스템/EIFS, 단열재 및 멤브레인 등의 배수 패널시스템과
같은 외장 형태)는 항상 위험성이 적은 개보수이어야 합니다.
3) 질량 벽돌 구조의 내부 단열
외부 단열의 장점에도 불구하고, 역사적 보존, 구역 설정 또는 공간 제한, 미학과 같은 이유로 많은 건물을
내부에 개보수해야 합니다. 하중 지지용 석조 건물은 종종(항상은 아님) 외관 개선을 제외하고 역사적인
중요성과 고도의 가치를 지닌 미학을 지니고 있습니다.
하중을 받는 석조 건물의 내부 개보수는 종종 외관을 보존하는 것이 바람직합니다. 가능한 많은 접근법이
있으며, 전반적으로 잘 이해되고 있습니다. 단열재 추가, 기밀성 증가, 창문 교체 및 빗물 제어 개선은
일반적으로 개보수에 포괄적인 사항입니다. 추운 기후(특히 습하고 추준 기후)에서 석조 건물의 벽에
단열재를 추가하면 성능 및 내구성 문제, 특히 부패 및 동결 융해(Freeze-thaw, FT) 손상이 발생할 수
있습니다.
석조 벽을 성공적으로 내부를 개보수하기 위해서는 반드시 따라야 하는 특정 수분조절 원칙이 있습니다.
이 측정 지침의 목표는 내구성 위험이 높은 특정 세부 사항에 대한 논의와 함께 석조 벽의 습기 안전
개보수 측면에서 현행 최신 지침을 제공하는 것입니다. 이 지침은 질량 벽 조립의 내부 단열재로 인해
발생하는 동결 융해(Freeze-thaw, FT) 손상의 위험을 평가하고, 최소화하기 위한 엔지니어링, 건축 및
시공자 지침을 제공합니다. 또한 내장 목재 구조 부재의 부식 위험을 평가하고 관리하기 위한 유사한 지침
을 제공합니다.
[질량 벽돌에 내부 우레탄 스프레이 폼 단열재의 다양한 개보수 설치]
4) 이전 연구
외부 단열은 내구성과 성능에 이상적인 조건을 제공한다고 오래 전부터 알려져 왔습니다.
이 접근법은 Lstiburek(2007a)에 의해 더 자세히 기술되어있습니다.
https://www.nrel.gov/docs/fy12osti/53441.pdf
내부 개보수를 보다 광범위하게 전개하는데 있어 많은 어려움은 외부 열 흐름 감소 및 내부 건조 감소로
인한 동결 융해(Freeze-thaw, FT) 손상에 대한 우려와 질량 조립품에 내장된 목재 구조용 프레임 부재
(일반적으로 바닥 들보)의 부식 가능성을 포함합니다. 내부 개보수에 관한 문제와 사례 연구는 Gonçalves
(2003), Maurenbrecher et al.(1998), Straube and Schumacher (2002, 2004)와 같은 실무자들에 의해
개략적으로 설명됩니다.
석조물 동결 융해(Freeze-thaw, FT) 문제는 Mensinga et al.(2010), 제한된 상태 설계 접근법을 사용하여
온도와 습기에 관한 모의시험에 대한 입력으로 물리적 특성 시험의 사용을 제안했습니다. 내장된 바닥 들보
의 부식 문제는 일부 전문가(Dumont et al., 2005; Morelli 2010)에 의해 연구되었지만 아직 해결되지 않은
문제가 많습니다.
5) 미국의 목표 구축을 위한 관련성
미국 에너지부(DOE) 미국 건물에서 목표는 가정용 에너지 사용을 30%~50% 줄이는 것입니다.
(2009년 신축 에너지법 및 기존 주택에 대한 사전 재건축 에너지 사용량과 비교) 단열되지 않은 지상 상/
하부 석조 벽은 모든 난방이 지배적인 기후에서 중요한 열 손실의 원인이 됩니다.
이것은 단열 및 기밀이 없이 이러한 목표를 달성하기 어렵습니다.
그러나 실내 공기질(IAQ)(곰팡이나 기타 미생물 성장으로 인한)의 저하, 구조의 손상, 또는 건물 외부의
미적 문제가 발생하는 등 바람직하지 않은 결과를 초래하는 개보수를 피하는 것이 중요합니다.
상당 수 이러한 개보수 작업이 문제와 관련되면, 이것은 개보수 프로그램에 대한 부정적인 홍보를 초래할
수 있습니다.
따라서 이러한 개보수에 대한 안전 기준 및 지침을 결정하는 것이 필수적입니다.
이 연구에서 이익을 얻을 수 있는 대부분의 건축물은 오래된 건물(질량 벽돌 건물)이 있는 위치입니다.
이러한 종류의 건물들이 전국적으로 분명히 존재하긴 하지만, 동부 해안과 중서부(추운 기후)에서 가장
높은 집중도를 보이고 있습니다. 잠재적으로 수백만 개의 주택 단위가 내부 개보수과 관련된 습기 위험과
위험을 줄이는 방법에 대한 더 나은 이해를 통해 이익을 얻을 수 있습니다.
기존 건물의 외관을 개보수하는 것 가장 좋은 기술적 해결책입니다. 외부 단열은 가장 높은 수준의 내구성,
에너지 효율성 및 편안함과 가장 낮은 기술적 위험을 제공합니다. 외부 개보수가 불가능한 경우 추운 기후
(특히 춥고 습한 기후)에서 벽돌 건물 벽에 내부 단열재를 추가하면 성능 및 내구성 문제, 특히 부패 및
동결 융해(Freeze-thaw, FT)가 발생할 수 있습니다.
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