서 론
건물 기밀성능 측정 및 누기부위 진단
대상 건물
기밀성능 결과
누기부위 진단
건물 기밀성능 확보를 위한 기밀시공 관리 방안
기밀시공 개선을 위한 관리 방안
기밀시공 개선방안
결 론
서 론
건축물 에너지 관련 기준이 단계적으로 강화되어 옴에 따라 건물 부문의 에너지 저감을 위한 노력이 지속되고 있다. 건물의 에너지 요구량은 단열, 기밀, 열교, 일사 조절 등 외피 관련 요소의 영향을 받으며, 이 가운데 단열은 기준 강화의 흐름 속에서 단열재 보강 및 창호 교체를 통해 개선되어 왔다. 단열성능이 일정 수준 이상 확보됨에 따라, 추가적인 에너지 성능 개선을 위해서는 침기에 의한 열손실을 저감할 필요성이 커지고 있다. 실제로 건물 냉·난방 에너지 사용량 중 침기에 기인하는 비율은 약 40%에 이르는 것으로 보고된 바 있다(Jo, 2014). 이에 따라 기밀성능을 확보하기 위한 노력이 이루어지고 있으나, 기밀성능은 개별 재료의 성능이 아니라 접합부와 설비 관통부 등 여러 부위에서 발생하는 누기가 합쳐져 건물 전체의 기밀한 정도로 나타나므로, 일부 부위의 개선만으로는 확보되기 어렵다. 국내에서는 건물의 기밀성능 현황을 분석하고 취약부위 도출을 통해 개선방안을 제시한 연구들이 수행되어 왔다(Ji et al., 2016; Park et al., 2022). 노후주택을 대상으로 한 리모델링에서도 기밀성능 향상을 위해 벽체부, 관통부, 창호부의 기밀시공이 필요한 것으로 제시되고 있다(Lee et al., 2022).다만 현장에서 기밀성능을 실제로 확보하기 위해서는, 확인된 누기 경로에 대응하는 부위별 시공 방안과 현장 적용 조건에 대한 검토가 함께 이루어질 필요가 있다. 아울러 기밀성능은 시공 과정의 품질에 크게 좌우되므로, 시공단계에서 부위별 시공 상태를 확인하고 성능을 검증하는 품질보증 및 품질관리 절차가 뒷받침될 필요가 있다. 본 연구에서는 소형 공동주택의 기밀성능 개선을 위해 현장 누기부위 진단에 기반한 기밀시공 방안을 제시하였다. 이를 위해 리모델링 전·후 세대를 대상으로 기밀성능 측정과 누기부위 조사를 실시하였으며, 단열 보강과 창호 교체를 포함한 리모델링이 수행된 이후에도 기밀성능이 확보되지 않는 부위를 확인하고, 그 결과를 바탕으로 기밀시공의 관리 방안과 부위별 상세 시공안을 도출하였다.
건물 기밀성능 측정 및 누기부위 진단
대상 건물
대상 건물은 중부지역에 위치한 소형 공동주택이다. 1990년에서 1992년 사이에 준공되어, 평면과 입면 구성, 창호를 비롯한 건축재료 및 시공 방법이 유사하다. 대상 세대는 전용면적에 따라 Type A와 Type B로 구분되며, 세대 개요는 Table 1과 같다.
Table 1.
Overview of measured apartment units
| Item | Type A | Type B |
| Exclusive area (m²) | 26.37 | 31.32 |
| Volume (m³) | 55.6–57.6 | 66.2 |
| Existing condition (units) | 13 | 2 |
| Retrofitted condition (units) | 13 | 1 |
대상 세대의 리모델링은 기존 구조체를 존치한 상태에서 벽체의 단열 보강과 창호 교체, 주방 및 화장실 설비 교체를 중심으로 수행되었다. 벽체는 경질폴리우레탄폼과 석고보드를 덧시공하는 방식으로 단열을 보강하였으며, 창호는 복층유리 창호로 교체되었다. Type A의 경우 리모델링 전·후 각 13세대를 측정하였으며, 이 가운데 10세대는 동일 세대를 리모델링 전과 후에 각각 측정한 것이다. 나머지 3세대는 리모델링 전·후가 서로 다른 세대이나, 동일 평면과 동일 시공 조건의 세대이므로 하나의 세대군으로 분석하였다.
기밀성능 결과
기밀성능 측정은 ISO 9972 (2015)에 따라 블로어 도어를 이용하여 측정하였으며 10 ~ 60 Pa의 압력차에서 10 Pa 간격으로 가압과 감압을 하여 측정하였다. 측정 시 현관문과 창호는 닫고 실내문은 개방하여 세대를 단일 존으로 구성하였으며, 주방 및 화장실의 배기 개구부와 AD/PD의 점검구는 밀봉하였다. 리모델링 전·후의 측정은 동일한 절차와 동일한 개구부 처리 조건으로 수행하였다. Type A 세대의 기밀성능 측정 결과는 Figure 1과 같다. 리모델링 전 세대군의 ACH50은 평균 11.6 h-1, 중앙값 11.4 h-1, 리모델링 후 세대군은 평균 16.2 h-1, 중앙값 15.7 h-1로 나타났다. 동일 세대를 전후로 측정한 10세대 중 9세대에서 ACH50이 증가하였으며, 평균 증가량은 3.7 h-1이었다. Type B는 측정 세대 수가 적어 분포 비교에서 제외하였으며, 리모델링 전 평균 10.6 h-1, 리모델링 후 11.7 h-1로 측정되었다. 두 타입 모두 리모델링 이후 세대군의 ACH50이 더 높게 나타났으며, 국내 기밀성능 기준에서 일반 건물 수준으로 제시하는 5.0 h-1을 크게 상회하였다(KIAEBS, 2013). 단열 보강과 창호 교체를 포함한 리모델링이 수행되었음에도 기밀성능은 개선되지 않았으며, 세대 전반에서 오히려 저하되었다. 이는 리모델링 과정에서 기밀이 별도의 성능 항목으로 관리되지 않았고, 시공 과정에서 새로운 누기 경로가 형성되었을 가능성을 나타낸다. 이에 대한 확인을 위해 누기부위 진단을 실시하였다.
누기부위 진단
누기부위 진단은 ASTM E1186 (2022) 및 ISO 6781-1 (2023)에 따라 실시하였다. 진단은 기밀성능을 측정한 전 세대를 대상으로, 세대 외피를 이루는 벽체, 창호, 설비 관통부 전반에 대하여 수행하였다. 진단은 기밀성능 측정과 동일한 날에 연속하여, 배기 개구부와 AD/PD 점검구를 밀봉한 측정 시의 세대 조건을 유지한 상태에서 실시하였다. 압력차는 기밀성능 측정에 사용한 블로어 도어를 가동하여 형성하였으며, 측정에 적용한 10 ~ 60 Pa 범위에서 부위별로 연기의 거동이 확인되는 조건으로 세대를 가압 또는 감압하였다. 열화상 카메라로 관찰 부위를 선별한 후 연기 발생기를 이용하여 누기 여부를 확인하였다. 진단은 누기량의 정량적 평가가 아닌 누기가 발생하는 위치를 확인하는 것을 목적으로 하였다. 진단 결과 누기는 환기 및 배관 덕트(AD/PD), 창호, 벽체, 기타 설비 관통부의 네 개 부위에서 확인되었다. 리모델링 전·후의 부위별 누기 발생 상태는 Table 2와 같으며, 세대 내 누기부위의 위치와 추정 경로는 Figure 2와 같다. AD/PD에서는 내부의 상부 및 하부 접합부와 수평 설비 관통부를 통한 누기가 확인되었다. 수평 설비 관통부는 벽체 시공이 누락된 상태로 확인되었으며, 주방 배기 설비 관통부와 침실 난방 설비 관통부에서는 실링이 이루어지지 않아 AD/PD를 통한 누기가 발생하였다.
Table 2.
Details of air leakage points identified in the apartment units
| Location | Detail | Existing condition 1) | Retrofitted condition | ||
| AD/PD |
•Slab joint above bathroom •Horizontal service penetration •Kitchen exhaust penetration •Bedroom heating pipe penetration |  |  | ||
| Window |
•Living room and bedroom windows •Wall–window joints |  |  | ||
| Wall | •Piping penetrations and electrical penetrations through the wall |  |  |  |  |
| Other service penetrations | •Outlets, intercom, meter boxes on the interior finish |  |  |  |  |
창호에서는 리모델링 이전에 창호 자체와 벽체 접합부에서 누기가 확인되었으나, 창호 교체와 벽체 마감이 시행되면서 거실 및 침실 창호의 기밀성능이 이전 대비 개선된 것으로 확인되었다. 벽체에서는 복도 및 발코니와 면한 벽체를 관통하는 배관 및 전기 설비 관통부를 통한 누기가 확인되었다. 기존 마감을 철거한 후 재시공하는 과정에서 기밀라인이 설정되지 않아 관통부의 기밀시공이 누락된 것으로 나타났다. 기타 설비 관통부에서는 실내 마감면에 설치된 콘센트, 인터폰, 검침기 등을 통한 누기가 확인되었다. 이는 벽체의 배관 및 설비 관통부를 통해 유입된 공기가 벽체의 단열층과 건식 벽체 내부를 이동하여 실내 측에서 유출되는 것으로 추정된다.
건물 기밀성능 확보를 위한 기밀시공 관리 방안
기밀시공 개선을 위한 관리 방안
기밀성능을 확보하기 위해서는 세대 외피를 따라 기밀라인이 연속적으로 형성되어야 한다. 기밀라인은 벽체, 창호, 설비 등 여러 공종의 부위에 걸쳐 형성되므로, 개별 공종의 시공만으로 확보되지 않으며 접합부와 관통부에서의 연속성이 함께 확보되어야 한다. 또한 기밀라인이 형성되는 부위는 주로 마감 내부에 위치하여 마감 시공 이후에는 확인과 보완이 어렵다. 기밀라인의 단절은 시공 중 어느 시점에나 발생할 수 있고, 각 공종은 별도의 지시가 없으면 자신의 작업이 기밀라인에 미치는 영향을 인지하기 어려우므로, 설계 단계에서 기밀라인과 부위별 처리 방법을 도면과 문서로 명확히 하고 마감 이전에 그 이행 여부를 확인하는 과정이 요구된다(Higgins et al., 2017). 따라서 설계 단계에서 시공 단계에 이르는 전 과정에서의 관리가 요구되며, 이는 시공의 대상과 방법을 계획하고 문서화하는 품질보증(QA)과, 시공 결과를 확인하는 품질관리(QC)로 구분할 수 있다(Figure 3).
QA 단계는 공사 이전에 수행되며, 설계자가 기밀라인을 지정하여 도면에 표기하고, 이질적인 자재가 만나는 접합부와 설비 관통부에 대한 기밀시공 상세도를 작성하여 시방서에 작업 지시사항으로 반영한다. 그 결과물은 기밀시공 시방서와 기밀시공 상세도, 그리고 시공 단계에서 사용할 기밀시공 체크리스트이다. QC 단계는 공사 단계에서 수행되며, 기밀시공 관리와 기밀성능 측정을 담당하는 주체가 마감 시공 이전에 부위별 시공 여부를 체크리스트를 통해 확인하고, 시공 완료 이후 기밀성능 측정을 통해 기밀성능을 확인한다. 측정값이 요구 수준에 미치지 못하는 경우 누기부위 진단을 통해 보완 대상을 확인하고 기밀보완을 실시하며, 보완 사항을 문서화한다. 그 결과물은 기밀시공 품질점검 보고서와 기밀성능 측정 보고서이다.
기밀시공 개선방안
기밀라인은 세대의 기밀 경계를 이루는 부재의 면을 따라 설정하며, 서로 다른 자재가 만나는 접합부에서 연속성이 유지되도록 한다. 기밀라인은 평면뿐 아니라 단면에서도 외피 벽체와 상하부 슬래브를 지나 끊김 없이 이어져야 하며, 기밀라인을 관통하는 설비 관통부는 기밀 자재를 이용하여 연속성이 유지되도록 처리한다. 대상 세대에 설정한 기밀라인은 Figure 4와 같으며, 부위별 기밀라인 상세는 Table 3과 같다. 대상 세대에서 기밀라인은 콘크리트 구조체와 미장이 시공된 조적 벽체의 면을 따라 형성되며, 슬래브와 만나는 접합부, 창호 프레임과의 접합부, 벽체 간 접합부에서 인접 부위의 기밀라인과 연결된다.
조적 벽체는 줄눈과 균열을 통한 공기 유동이 발생할 수 있으므로 미장 층이 끊김 없이 형성되어야 하며, 기밀라인을 가로지르는 설비 관통부는 관통부 처리를 통해 연속성을 확보하여야 한다. 특히 조적 벽체와 창호 프레임은 재질이 상이하고 시공 공종이 분리되어 있어 접합부에서 기밀라인이 단절되기 쉽다.
Table 3.
Airtightness line details by location
| Location | Detail | ||
| (a) AD/PD |
Section
 |
Section
 |
Section
 |
| (b) Window |
Section
 |
Section
 |
Plan
 |
| (c) Wall |
Section
 |
Section
 |
Plan
 |
| (d) Other service penetrations |
Plan
 |
Plan
 |
Plan
 |
부위별 기밀라인을 확보하기 위한 시공 방법과 활용 가능한 기밀 자재는 Table 4와 같다. 조적 벽체와 같이 면 단위로 이루어지는 부재는 모르타르 미장을 통해 벽체를 통한 누기를 저감한다. 조적 블록은 블록 자체와 줄눈을 통한 공기 유동이 발생하므로 연속적인 미장 층의 확보가 요구된다(Jaggs and Scivyer, 2006a). 구조체 간 접합부와 자재 간 접합부는 우레탄폼을 충진한 후 실란트로 마감하며, 설비 관통부는 바탕면의 재료와 관통부의 크기에 따라 모르타르 또는 우레탄폼을 충진한 후 실란트로 마감한다(Jaggs and Scivyer, 2006b). 전기 설비 관통부는 배전반 인입부의 특성을 고려하여 난연 우레탄폼으로 마감한다. 각 시공 방법에 대해서는 대체 적용이 가능한 기밀 자재를 함께 제시하였다. 탄성도막 가변형 방습제는 접합부와 관통부에 연속적으로 도포하여 기밀층을 형성할 수 있으며, 기밀 테이프와 관통부용 기밀 패드는 접합부 및 배관 관통부에 적용할 수 있다. 전기 설비 관통부에는 전선 인입부용 기밀 캡과 컴파운드형 기밀 자재를 적용할 수 있다. 제시한 시공 방법과 자재는 각 부위에 일반적으로 적용되는 것 가운데 대상 세대에서 적용 가능한 것으로, 부위별 시공의 내용과 자재의 종류를 제시하는 범위에서 다루었다.
Table 4.
Airtightness sealing details
부위별 시공 방법은 설계 단계에서 시방서에 반영할 지시사항인 동시에, 시공 단계에서 부위별 이행 여부를 확인하는 점검 항목으로 활용할 수 있다. 리모델링 과정에서 확인된 누기부위는 앞서 제시한 설계 단계의 기밀라인 설정 및 부위별 시공 상세의 작성과 시공 단계에서의 확인 절차를 통해 대응할 수 있다. 이러한 절차가 적용될 경우 기존 공사 범위 내에서도 기밀성능의 개선을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
결 론
본 연구에서는 소형 공동주택의 기밀성능 개선을 위해 리모델링 전·후 세대의 기밀성능을 측정하고 누기부위를 진단하였으며, 그 결과를 바탕으로 기밀시공의 관리 방안과 부위별 시공 방안을 제시하였다. 기밀성능 측정 결과 리모델링이 수행된 세대에서도 기밀성능이 개선되지 않은 것으로 나타났다. 누기부위 진단 결과 누기는 AD/PD, 창호, 벽체, 기타 설비 관통부의 네 개 부위에서 확인되었으며, 확인된 누기부위는 대부분 구조체 간 접합부와 설비 관통부에 해당하였다. 창호는 교체를 통해 부재 자체의 기밀성능이 개선되었음에도 세대 전체의 기밀성능은 확보되지 않았으며, 이는 주요 누기부위인 접합부와 관통부에서의 기밀작업에 대한 구체적인 지시사항과 확인 과정이 부족하였기 때문으로 판단된다. 이러한 부위는 여러 공종에 걸쳐 있고 마감 내부에 위치하므로, 기밀성능을 확보하기 위해서는 다음의 품질보증(QA) 및 품질관리(QC) 과정이 요구된다.
•품질보증(QA): 기밀시공의 대상 부위와 시공 방법을 계획하고, 시방서 등 문서로 지시사항을 명확화(상세도면 및 문서 작성)
•품질관리(QC): 공사 단계에서 마감 이전에 부위별 기밀작업의 이행 여부와 시공 상태를 확인(기밀성능 측정 수행)
이에 대상 세대의 기밀라인을 설정하고, 누기부위별로 부재와 접합부, 관통부를 구분하여 적합한 기밀시공 방안과 기밀 자재를 제시하였다. 제시한 시공 방안은 설계 단계에서 시방서에 반영할 지시사항인 동시에, 마감 시공 이전에 부위별 이행 여부를 확인하는 체크리스트 항목으로 활용할 수 있다. 다만 본 연구에서 제시한 기밀시공 방안은 적용 후 기밀성능 측정과 누기부위 진단을 통한 확인이 이루어지지 않았다. 향후 제시한 방안과 관리 절차를 리모델링 과정에 적용하여 기밀성능의 확보 수준을 검증하는 연구가 요구된다.
