기술자료

4-04. 단열재의 종류 및 특징 - 나. 압출법단열재

M 관리자 30 45,672 2011.07.03 11:08
2013년 7월6일 압출법단열재의 온도에 의한 2차발포 현상을 추가
2012년 7월9일 압출법단열판의 KS 기준을 추가함
2011년 8월8일 성능저하 정도를 숫자로 표현하여 추가함
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압출법단열판은 "KS M3808 : 2011 발포 폴리스티렌(PS) 단열재"에 의해 정의되는데 규정 중 성능에 관한 사항은 다음과 같다. 특징은 압출법단열판의 장기 열전도율 변화에 대한 규정을 넣었다는 것이다. 즉, 장기적으로 볼 때 규정이상의 변화가 있으면 안된다는 것인데, 참고해 볼만 하다.




- 압출법보온판
 
 통상 약어로 XPS로 불리우며 아이소핑크 역시 특정 회사의 상표이므로 도면표기시 주의하여야 한다.
여타의 특징은 비드법 단열재와 같으나 통상적으로 흡수율이 거의 없다. 그러므로 직접 물에 닿는 부위에 적용하여도 단열성능을 보장받을 수 있으므로 지하층 외벽에 적용이 가능하다. 단. 지하층의 외단열로 사용될 경우 바닥판은 1호, 측벽은 2호규격이상을 사용토록 한다. (압축강도를 고려)

 



통상의 경우 동일한 밀도의 비드법보온판보다 단열성능이 높다. 그래서 벽체두께를 줄이거나 동일한 두께로 단열을 더 신경쓰는 건축주의 경우 비용이 더 들어라도 압출법보온판으로 외벽의 단열을 원하거나 설계에 반영하는 경우가 있다.
 
그러나 압출법보온판에서 한가지 매우 중요한 사실이 있다. 이 압출법보온판은 시간이 경과하면 단열성능이 떨어진다는 것이다.

<출처 : 이승언,강재식,정영선,최현중, 환경 및 시간경과에 따른 건축용 단열재의 열전도율 변화에 관한 실험적연구,  대한건축학회논문집 19권 12호, 2003년 12월>

 
이 그림에서 보시다 시피 압출법1호 두께 50mm 로 335일 동안 실험체에서 시험을 한 결과 약 60일이 경과를 한 시점에서 법이 정한 단열성능이하로 떨어지는 것으로 실험되었다. 335일 이후의 변화는 알 수 없지만 분명한 것은 단열성능이 다시 올라가지는 않을 것이라는 것은 쉽게 예측이 가능하다.
 
이를 숫자로 표현하면 다음과 같다. 통상적으로 비드법보온판의 단열성능(열전도율)은 약 0.034W/mk 내외 이다.
상기 실험에 사용된 압출법보온판은 실험 초기의 열전도율이 약  0.0238W/mk 정도이다. (0.05/2.1=0.0238) 이는 통상적인 압출법보온판1호의 열전도율인 0.027W/mk보다 많이 높은 값이다. (원래 초기성능을 높게 생산하는 것이지 실험체만 특별히 높은 것인지는 확인할 방법이 없다.)
 
이 단열재가 약120일 경과한 후의 열전도율은 0.05/1.4=0.0357W/mk 로 기록된다. 즉, 동일한 두께 비드법보온판과 성능이 같아진 것이다. 문제는 앞으로 이 그래프는 더 지속적으로 내려갈 것으로 보이는 것이다. 즉, 성능저하가 상기 지점에서 멈춘 것이 아니라는 것이다.
 
그래프의 하락선이 안정화될 때까지 실험을 지속했으면 하는 바램이지만 더이상의 추가 논문은 없는 것으로 알고있다. 
 
압출법보온판은 셀속의 기체가 아주 서서히 빠져나가면서 단열성이 떨어지는 것이다.  60일이면 건물수명에 비해 아주 짧은 시간이다. 겨우 60일이 지났는데 법적 성능이하로 떨어지는 것은 분명 문제가 될 수 있기 때문이다.
제도적으로 보완될 필요가 있다.
 
<출처 : 같은 논문>
 
압출법보온판 특호의 경우는 하강속도가 조금 덜한 것으로 실험되었지만 결국 성능이 법적 성능 이하로 떨어지는 것은 동일하다. (아마 밀도가 높아 기체가 빠져나오는데 시간이 더걸렸을 것이다.) 특호의 경우 약100일이 경과하면 법적성능이하로 떨어진 것으로 실험되었다.
 
압출법보온판 특호는 열전도율이 시험시작점에서는 0.0208 W/mk 이고, 100일이 경과한 시점에서는 0.0278 W/mk, 130일이 경과한 시점에서는 0.0294 W/mk 이고, 물론 법적 성능이하이다. 또한 하락그래프가 진행형인 것도 동일하다.
 
협회에서의 바램은 시간경과에 따른 단열성능의 저하가 안정화될 때까지 지속된 실험과 역시 시간경과에 따른 흡수율의 변화도 연구자가 다루어주었으면 하는 바램이다. 압출법보온판의 경우 흡수율이 낮기 때문에 지면에 별다른 방수대책없이 사용한다고 이야기를 했는데 시간이 경과하면서 흡수율이 높아진다면 공허한 이야기가 될 것이기 때문이다.
 
동일한 논문에서 비드법보온판과 글라스울을 동일한 조건, 동일한 기간동안 실험을 했는데 두 제품은 시간경과에 따른 단열성능에 변화가 없는 것으로 실험되었다. 
 
파주 동패리 패시브주택의 지하층에는 비드법보온판외부에 아스팔트쉬트방수를 하여 시공이 되었다.
그러나, 압출법을 사용한다면, 굳이 단열재 외부로 방수를 하지 않아도 무방하다. 지하층 골조외부에 방수를 처리하고 그 위에 압출법단열재를 두겹으로 덮어주면 단열에 문제가 없다.

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압출법단열재를 외단열미장마감공법에 사용하지 못했었다.
이유는 압출법의 표면 특성상 마감미장의 접착력이 나오지 않기 때문이다. 즉, 몰탈미장이 붙지 않기 때문에 탈락이 되었었다.
그러나, 2013년 초 기준으로 최근에  압출법단열재에도 미장이 되는 몰탈이 개발되어 일부 자재 회사에서 압출법단열재를 외단열미장공법에 적용이 가능하다고 광고를 하는 것을 보았다.

이는 매우 위험한 발상임을 밝힌다.
압출법단열재를 외단열미장마감공법에 적용하면, 마감표면이 파열될 수 있기 때문이다.
압출법단열재는 사용허용온도가 70℃ 이다. 이 온도를 넘기면 압출법단열재는 이른바 내부 발포재에 의해 2차 발포를 시작한다. 즉, 부풀어 오르는 현상이 생긴다는 뜻이다.

아래 사진은 전기온돌판넬아래에 사용된 압출법단열재가 2차발포를 해서 부풀어 오른 모습이다. 


DSC03066_s.jpg

DSC03067_s.jpg

DSC03075_s.jpg

사진에서 보다시피 부분적 고온으로 인해 발포가 된 모습이다.

이 발포의 힘은 대단히 커서 마루바닥이 들떠 모두 벌어진 하자로 이어졌다.

만약 이 압출법단열재를 외단열미장마감공법으로 사용하게 될 경우 외벽의 온도가 70℃를 넘게 되면 이와 동일한 현상이 발생하기 때문에 외벽에는 큰 하자로 이어질 수 밖에 없다.

외단열미장마감공법의 기준에도 언급을 하겠지만, 외단열미장마감공법의 외벽 온도가 70℃를 넘기지 않기 위해서는 반드시 흰색 또는 아주 밝은 미색 정도만 가능하다. 만약 어두운 색으로 외벽이 칠해질 경우 여름낮의 표면온도는 70℃를 넘길 수 있다.
 
이 하자는 비드법단열재도 유사한데 비드법단열재도 역시 허용 사용온도는 70℃이다. 다만, 비드법단열재는 발포가 아닌 단순 휨현상이 나타나는 것이라 접착력이 제대로 확보되어져 있다면 이와 같은 하자가 발생하지는 않는다.

독일에서는 외벽의 온도를 낮추기 위해 일정 밝기 이하의 어두운 색에는 자외선반사재를 섞은 도료를 사용한다.

그러므로, 압출법단열재에 아무리 잘 붙는 몰탈을 개발한다고 하더라도 경시현상이나, 2차발포 등을 고려해 볼 때, 외단열미장마감공법에 쉽게 사용될 수 있는 소재는 아니다.


Comments

G 이승연 2011.08.11 13:19
아.. 결국 지하층에 xps단열재를 사용해야되는지 말아야되는지 갈등되네요. 단열재, 단열재, 그냥 말로만 들어봤지 단열재에 이렇게 복잡한 특성을 가지고 있는지 몰랐어요.
1 김홍범 2011.09.11 16:05
좋은 자료 감사드립니다.
최근에 패시브하우스에 대한 자료를 보고 앞으로 갈 방향이라고 판단 열심히 자료를 수집 공부
하고 있습니다. 기밀과 단열 그리고 자연과 조화를 이루며 에너지 제로로 환경을 생각하는 친환경적인 건축물이 아닌가 생각합니다.
 
 
패시브하우스에 대한 자료를 보면서 타 단열재보다 단열성능이 우수한 우레탄 폼은 충진재로서의 역할 밖에 못하는것을 보고 무척 의하하다는 생각이 들더군요

단열재중에 상기와 같이 경질 폴리우레탄 폼 단열재(KS M3809)에 대한 실험한 내용은 없는지
궁금합니다.

다시 한번 중요하고 찾고자하는 자료를 많이 접할 수 있음에 관리자님의 수고에 감사드립니다.
감사합니다.
M 관리자 2011.09.13 12:34
안녕하세요..
말씀하신 경질우레탄폼은 충진 가스에 대한 논의가 아직 진행 중이라 결과를 올리지 못하였습니다.
논의가 어느 정도 정리되면 올리도록 하겠습니다.
의견 감사드립니다.
M 관리자 2013.07.07 11:45
김홍범님//
자료실에 경질우레탄폼의 충진가스를 포함한 기초 자료를 정리하여 올렸습니다.
도움이 되셨으면 좋겠습니다.
3 홍지행 2013.07.07 12:18
관리자님의 xps,eps 단열재의 외단열 시공시 온도와 관련하여 언급한 사항에 대하여
보완된 자재가 있어 올립니다.
3 홍지행 2013.07.07 12:24
EPS표면에 하얀색의 단열재를 붙여서 온도변화에 대응한 제품이며 단, 상기제품은 독일제품이며 아직 국내제품은 없는것으로 알고 있습니다.
국내 단열재 생산업체에서 상기와 같은 제품도 출시되었으면 하는 바램입니다.
또한 국내 단열재 업체중 일부 흑연이 첨가된 검은색 EPS을 생산하는것으로 알고 있는데..
검은색 EPS 단열재 부착후 EIFS 마감시 하자 발생이 예견된 시공법임을 밝힙니다.
M 관리자 2013.07.07 12:47
네. 저희도 비드법2종 (gray-EPS)에 대한 EIFS의 하자에 대해 심증은 가나, 물증이 없어 일단 2013년부터 협회 소속 회원사에게 과학자에 의해 이론적 정황이 밝혀지기 전까지 짙은 색 마감의 EIFS 사용을 금지하는 공문을 보낸 바 있습니다. 독일 쪽 자료도 지속적으로 검색하고 있으나, 조만간 유럽에서 공식적으로 의견이 나올 것이라 생각하고 있습니다.
좋은 자료 감사드립니다.
1 차동광 2013.07.08 08:07
현재 일부 아파트 시공사에서 최하층(하부는 피로티)의 바닥난방 시공시 기존의 단열재+기포+온수파이프+몰탈 시공에서 갱폼의 사용시 공사의 난점을 이유로 단열재+온수파이프+몰탈로 시공을 하는데 이 경우 XPS단열재를 사용한다면 2차발포로 인한 상부 몰탈의 균열등 예기치 못한 하자가 발생할 소지가 있을 것 같은데 비드법2종의 사용이 대안이 될런지?
M 관리자 2013.07.08 08:38
네. 대안이 될 수 있습니다.
다만, 국내 보일러의 온수 공급온도가 최대 60℃로 맞추어져 있기 때문에, 특별한 경우가 아니라면 압출법이 문제가 되지는 않을 것 같습니다.
1 김용철 2013.07.25 15:27
다시 봐도 새로운 지식의 새싹들이 올라오네요. 늘~ 고맙습니다.
G 김영식 2013.08.07 23:30
단지 단열성능만 가지고 판단하면 낭패 볼 수 있겠군요...
전 옥상바닥 단열을 생각했는데.. 시간이 지나면서 단열성능이 저하되고 온도가 높을 경우 자체 발포한다니...
M 관리자 2013.08.08 00:41
옥상에 노출로만 하지 않으신다면 아마도 하절기라 할지라도 70도를 넘을 일은 없으므로 옥상에서 2차발포를 할 경우는 없을 것입니다.
G 이성현 2013.09.12 16:21
위 글 내용은 글쓴이 의도는 아니겠지만 xps 보다 eps 우수하다는 홍보 뉘앙스가 많이 풍기네요.
EPS 글을 보면 단점은 가볍게 여겨지고 장점은 부각되며, XPS는 장점은 가볍게 여겨지고 단점은 글의 표현에 의해 크게 느껴지네요.
위 글에서 XPS 단열 수명 짧고, 고온 발포현상으로 하자발생 여기에 EPS 수명영구, 고온휨현상은 큰 하자 아님
이 글들 보면 과연 가격도 비싼 XPS 선택을 할 수 있을지요.
글을 살짝 바꾸어
XPS 단열 수명이 줄긴 하나 어느 정도 시간경과에는 일정하며, 70도 이상 고온에서 발포현상 발생하나 국내 온도에 검정색 외벽 외에는 무방함, EPS 는 단열 성능이 일정하며, 70도 이상에서는 휨 현상발생으로 단열재 사이가 벌어지는 하자가 발생할 수 있음
EPS 는 북미지역에서는 화재의 위험성으로 외단열재로 사용을 하지 않고, 물에 젖는 현상이 발생함으로 장마철 물에 직접 젖지 않아도 습도 상승의 주범이다. 이에 반해 XPS 는 화재걱정이 없으며, 장마철 물을 먹지 않으므로 습도에 강하다. 장마철 EPS 보다 쾌적함을 느낄 수 있을 것이다. 이것이 XPS 가 EPS 보다 가격이 비싼 이유이면서 강점일 것이다.

전 EPS, XPS 둘 다 외벽으로 사용 해 보았는데 가격을 떠나서는 XPS 가 우수함을 느낍니다.
가격대 성능 비로 어떤 게 우수하다고는 개인의 선택일 것입니다.
M 관리자 2013.09.12 19:17
넵.. 의견 감사드립니다.

다만, "XPS가 화재 걱정이 없다"는 것은 잘못된 표현이십니다.
이는 한번 불을 붙혀 보시고, 그 연기를 한번 들이마시면 증명이 되리라 생각됩니다. (아주 극히 짧게 들이마시길 당부드립니다. 두번 시도하시면 생명을 위협할 수도 있습니다.)
1 정원모 2013.12.13 10:11
쭉읽어 오고 있는데...
단열이 가장중요하다고 생각했는데
장기적으로 보면 단열뿐만아니라 습기도 중요한 부분이 되는군요.
좋은글 항상 고맙습니다.
1 김병수 2014.03.20 13:52
이성현 님의 말대로라면 xps도 eps처럼 드라이비트 자재로 쓸 수 있다는 말씀이신것 같은데 불가능 하지 않나요? 저는 불가능 할것이라고 보고 있습니다. 100% 하자로 이어질것이라 믿는데 제가 잘못된 생각을 가지고 있는것은 아닌지 궁금합니다.
  첫째로는 드라이비트와 접합이 안될것이라는 것
  둘째로는 외부 고정못(칼브룩)의 경우 햇빛을 받을경우 70℃이상 올라간다고 볼때 변형이 올수 있지 않을까 우려됩니다.
이것이 제가 잘못 생각하고 있는 것일까요?
G 이성현 2014.09.16 16:57
xps 외단열로 우수하게 시공된 집이 있습니다. 요즘 xps 접합 재료도 있는 걸로 알고 있으며, 독일산 칼블럭도 있는 걸로 알고 있습니다.
칼블럭 변형 eps와 xps 마찬 가지 일 듯 합니다.
eps xps 사용해 본 결과 둘다 아직 변형 없습니다.
일반적인 대부분의 사람들이 xps 재료 부족으로 외단열 어려움이 있을거라 생각 합니다.
드라이비트도 공법이 있는걸로 아는데 저는 아직 안해 봤습니다.
시공된 집 중 칼블럭으로 했으며,  습도면에서 우수 합니다.
최근 모기업 에서 나온 ooo 단열재가 있던데 이것도 열전도률이 낮은 걸로 알고 있습니다.
가격은 더 비싸지만 성능은 eps, xps 보다 더 좋아 보일 듯 합니다.
아직 사용은 안 해 봤습니다.(xxx 는 광고성인 것 같아 표시 했습니다.)
M 관리자 2014.03.20 18:45
네.. 생각하고 계시게 맞습니다.
XPS 는 외단열미장마감공법의 적용은 불가능합니다.
감사합니다.
G 김응두 2014.04.03 11:17
위 글에서 압출법 단열재의 경시변화에 따른 단열성능저하 관련해서 글을 남깁니다.
협회에서는 그 근거로써 '환경 및 시간경과에 따른 건축용 단열재의 열전도율 변화에 관한 실험적연구' 의 논문을 활용했으며, 당시 논문에 참여했던 강재식연구원님이 '건축용 단열재의 장기 경시변화에 따른 열성능특성' 이라는 논문을 작년에 쓰셨습니다. 이번 논문은 2003년도 논문과 달리 실험시료로 압출법단열재만 사용했습니다. 실험 결과는 2003년도와 동일하게 압출법단열재가 경시변화에 따라 KS법적기준의 단열성능을 내지 못한다는 것입니다. 이번 논문은 4000일이상의 장기 경시변화의 내용을 추가로 담고 있지만 제가 이 글에서 말하고자 하는 것은 10년 전이나 지금이나 압출법단열재의 단열성능저하에 문제가 제기되고 있음에도 KS기준이 달라지고 있지 않다는 것입니다. 협회 차원에서 문제점을 인식하고 있다면 이런 사항들을 적극적으로 재고될 수 있도록 개정의사를 내비쳐야 하는 거 아닌가 싶습니다.
M 관리자 2014.04.03 11:59
안녕하세요..

개정에 관한 의견제시는 여러 방법으로 접근을 하고 있습니다.

다만 이 문제는 KS만의 문제는 아닙니다. 이미 잘 아시고 계시겠습니다만,  KS 에 "생산 후 ~~ 이상 경과한 시료로 시험을 한다." 와 유사한 내용 또는 그 시험방법이 들어간다고 해서 해결될 문제는 아닙니다.

KS 규격으로는 의뢰자가 맡기는 시료의 생산일로 부터의 경과시간을 강제할 방법이 없다는 것입니다.
다른 방법은 의뢰 받은 후 시험기관에서 일정기간 보관 후에 시험하는 방법이 있겠지만, 이 것 역시 현실적으로 쉽지 않은 방법입니다. 시험기관의 법적 성적서 처리기간도 수정을 해야 하고, 제출한 시료를 어떻게 보관하고 있을 것인가 부터 시작해서 수많은 문제가 존재합니다.

아니면 압출법은 시험성적서의 숫자에 강제적으로 얼마를 곱해서 발급하는 방법도 있겠지만, 이 역시 합리적 방법도 아니며, 형평성의 문제에도 직면할 수 있습니다.

저희도 이 경시변화에 대한 내용이 최대한 합리적으로 제도 개선이 되길 희망하고 있습니다.
저희가 부탁드리는 것은 이 불합리함이 빠른 시일 내에 개선되기 위해서는 개정방향에 대한 의견을 함께 주셨으면 하는 바램입니다.

감사합니다.
G 구자옥 2014.06.24 08:52
안녕하세요.

지하층을 만들고 있는 건축주입니다. 작성하신 내용에 XPS의 단열성능 저하에 대한 부분이 있는데 지하층 외부 방수의 경우 이에 대한 대안이 있는지요?
M 관리자 2014.06.24 10:16
성능저하와는 무관하게 현재 지하에 사용할 수 있는 단열재는 XPS 가 유일합니다.  그리고 지하에서는 지상부와는 성능 하락의 정도가 줄어들 것으로 예측하고 있습니다.
G 홍종화 2014.10.14 18:54
기술자료 어디에선가 지하층에서 10년간 사용한 xps의 경시변화가 거의 없었다는 논문이 있다는기사를 본것같은데 ...혹시 그논문을 구할 수 있는지요.. xps에 관심이 많아서요
M 관리자 2014.10.14 21:01
다른 글의 동일한 질문글에 답을 드렸습니다. 감사합니다.
G 사토 2016.10.22 10:33
거실의 외부 출입문을 나무로 직접 짜서 만들고자 하는데요, 단열을 위해 xps 보드를 넣을까했는데 안되겠네요. 적당한 단열재를 추천해주실 수 있으시면 부탁드립니다.
G 사토 2016.10.22 10:40
우드락은 어떤건가요? 듣기로는 스티로폼을 압축해서 만든다는데 그럼 xps랑 같은건가 해서요.
M 관리자 2016.10.22 11:45
네..
아니여요.. 그냥 XPS 사용하셔도 되요.. 특히 외부출입문이므로..
단열성능이 하락되기도 하나, 단열재가 아닐 정도의 하락은 아니여요..
G 사토 2016.10.23 10:36
네~ 고맙습니다 .^^
1 쌩크 07.06 13:41
결론은 습기 때문에 사용되는 XPS가 결국 단열효과 하락으로 제역할을 못하니
아스팔트시트 등을 이용해 방수조치를 병행하는 비드법단열재를 사용해야 한다..가 되나요?
M 관리자 07.07 00:20
그렇지는 않습니다.
압출법단열재의 열전도율하락은 동일밀도 비드법단열재 보다 더 하락하지는 않습니다.
그러므로 물에 직접 닿는 부위는 그래도 역시 압출법단열재만 유효합니다.