1. 개요
유럽의 저경사 지붕에 대한 최근 연구에 따르면 광물섬유 단열재(미네랄울 또는 락울이라고도 함)와 연성의 싱글 지붕 방수막을 사용하여 구성된 지붕시스템은 지붕 보행이 발생할 때, 수증기 침입에 노출될 때 심각한 성능 저하 및 실패를 경험할 수 있습니다. PIMA(Polyisocyanurate Insulation Manufacturers Association)가 의뢰한 이 연구는 이전의 연구를 유사한 광물섬유 단열재 및 싱글 방수막의 북미 지붕 설치까지 확대합니다.
이 연구의 결과는 유럽의 연구 결과를 검증하여 지붕 보행 및/또는 수증기가 지붕 시스템의 악화 및 실패로 이어질 수 있는 정도로 광물섬유 단열재의 강도를 감소시킬 수 있음을 시사합니다. 실제로 이전 유럽 연구와 동일한 척도를 사용하여, 이 연구에서 광물섬유 단열재로 검사한 지붕은 “지붕 보행에 적합하지 않음”으로 분류됩니다. 결과적으로 이 연구는 광물섬유 단열재가 높은 습도 및/또는 보행량이 많은 상황에서 싱글 방수막과 함께 사용될 때, 이전의 유럽 경험과 유사한 지붕 문제 및 실패가 북미 지붕 조립에서 반복될 가능성이 있음을 시사합니다.
2. 서론
유럽과 북미에서 TPO 및 PVC와 같은 싱글 방수막은 대부분의 시장을 지배하는 경향이 있으며, 전통적인 아스팔트 및 개량 아스팔트 지붕시스템은 설치 비용과 노동 투입 증가로 인해 시장 점유율이 점차적으로 줄고 있습니다. 유럽 및 북미에서 평평한 지붕 방수시트가 싱글 플라이로 집중되어있는 것처럼 보이지만, 이 선호도의 유사성은 아직 기본 지붕 단열재로 널리 사용되지 않습니다.
북미에서 준불연 경질우레탄폼 단열재 폴리이소시아누레이트(폴리이소 또는 PIR)가 수십 년 동안 지배적인 지붕 단열재였으며, 낮은 경사 지붕에는 70% 이상이 시장 점유율을 차지했습니다. 그러나 유럽 전역에서 낮은 경사 지붕에 가장 많이 사용되는 단열재는 미네랄울 또는 암면으로 알려진 광물섬유 단열재입니다. 그러나 새로운 유럽 제조 능력의 추가와 열효율 개선에 대한 수요 증가로 인해 인해 준불연 경질우레탄폼 단열재 폴리이소 사용은 빠르게 증가하고 있습니다.
유럽 내에서, 독일 시장은 싱글 플라이(이 경우 PVC)에 대한 일반적인 선호가 전형적이며 모든 평평한 지붕 설치의 70% 이상을 차지합니다. 또한 독일은 지붕에 설치하는 태양광발전 시스템(PV)이 크게 성장했으며, 일반적으로 시장을 지배하는 동일한 싱글 지붕 방수막 위에 직접 설치됩니다. 불행히도 이 싱글 플라이 방수막과 PV 시스템의 조합은 예상치 못한 수준의 지붕 문제 및 실패를 초래한 것으로 보이며, 결과적으로 원인과 가능한 해결 방법을 더 잘 조사하기 위한 연구 조사가 시작되었습니다.
이용 가능한 현장보고서에 따르면, 싱글 플라이 지붕 커버와 광물섬유 단열재 조합의 지붕시스템의 문제는 두 가지 주요 요인 중 하나 또는 조합과 관련이 있는 것으로 보입니다.
1) 지붕 내부에 습기가 침투할 때 싱글 플라이 지붕막 아래에 광물섬유 단열재의 열화
2) 옥상 PV시스템 사용에 필요한 유지보수와 관련된 지붕 보행의 영향
자연 풍화에 대한 저항성이 잘 확립되어 있지만, 싱글 플라이 지붕막은 비교적 부드럽고 연질의 소재입니다. 결과적으로 막 아래의 지지 단열재가 손상되거나 위태로울 때, 막 자체는 특히 단열 조인트 및 화스너 스크류 헤드 주위의 천공, 절단 및 마모 가능성이 증가될 수 있습니다. 결과적으로 누수, 단열재의 추가 손상 및 전체 지붕시스템의 손상을 초래할 수 있습니다. 노출된 스크류 헤드가 지붕 방수막의 침투에 따른 지붕 단열재 파손의 전형적인 형태를 보여줍니다.
[빈번한 보행과 싱글 플라이를 관통하는 스크류 헤드로 인해
단열 파손을 보여주는 미네랄울 지붕]
네덜란드 BDA 테스트 연구소는 관찰된 단열 저하와 그에 따른 막 천공의 효과를 정량화하기 위해 16개의 피스톤이 단열재를 자동으로 압축하여 보행이 지붕에 미치는 영향을 시험하는 보행성 시험방법을 개발했습니다. 이 “Marathon Man” 테스트에서 피스톤 헤드는 작업화의 뒷굽에 사용하는 것과 유사한 고무같은 재료로 코팅되었습니다.
피스톤은 지붕 보행에서 볼 수 있는 압력과 유사한 압력으로 단열재를 압축하여 보행시 발 움직임을 시험합니다. 한 사이클은 16개의 피스톤으로 구성되며, 각 피스톤은 사각형 패턴으로 4번 작동했습니다. 시험 결과는 지붕 보행에 적합하지 않은 것(“0”등급)에서 일일 보행 통행량(“3”등급)에 이르기까지 보행 등급으로 지붕 조립품을 분류하는 데 사용됩니다. 구체적인 보행 테스트 기준은 아래 표와 같습니다.
[단열재의 보행성 기준]
“Marathon Man” 테스트와 보행성 등급은 유럽 방수막과 단열재의 다른 조합을 사용하여 지붕 보행량을 어떻게 유지할 수 있는지 이해하기 위해 여러 지붕 조립체를 검사하는 데 사용되었습니다. 결과는 아래 표와 같습니다.
[다양한 멤브레인/단열 조합에 대한 보행성 등급]
상기 표에서와 같이, 더 단단하고, 더 두껍거나 무거운 멤브레인은 모든 단열재에 대한 보행성 등급을 향상시키는 경향이 있습니다. 또한 광물섬유 단열재는 준불연 경질우레탄폼 단열재 폴리이소 및 중간 내지 고밀도 발포 폴리스티렌에 비해 보행성 테스트 시험에서 좋지않게 나타난 것으로 보입니다.
이 초기 테스트에서 관찰된 지붕 실패에 대해 충분히 설명되지 못했기 때문에, 광물섬유 단열재가 70℃에서 48시간 동안 수증기에 노출되어 지붕 멤브레인 아래의 수증기 영향을 시험하는 추가 시험을 수행했습니다. 결과는 아래 표에 나타나 있습니다.
[수분 노출 후 및 보행 하중 적용 후 광물섬유 단열재의 압축강도 변화]
상기 표에서와 같이, 광물섬유 단열재는 48시간 수분 노출 후 평균 압축강도의 37% 이상이 줄었습니다. “Marathon Man” 테스트가 그 후에 적용되었을 때, 광물섬유 단열재는 모든 압축강도가 사라졌으며, 그래서 실제로 샘플들 중 일부는 측정조차 할 수 없었습니다. 이 결과는 이전에 현장에서 보고된 수 많은 지붕 실패의 기본 원인을 설명한다고 믿습니다.