Research Article

Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems. June 2021. 231-238
https://doi.org/10.22696/jkiaebs.20210020

ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  • 공동주택의 기밀성능 측정

  •   대상 건물 개요

  •   기밀성능 측정 개요

  • 기밀성능 측정 결과

  •   아파트형 및 주상복합형 공동주택 단위 세대의 기밀성능 비교

  •   기밀시공 품질 관리에 따른 기밀성능 비교

  • 결 론

서 론

건물의 에너지 효율 향상을 위하여 패시브 건축기술에 관한 관심이 증가하고 있다. 그중 건물의 기밀성능은 침기와 누기로 인한 에너지 손실을 감소시키기 위하여 중요성이 증가하고 있다(Fernandez-Aguera et al., 2016). 최근 거주자의 삶의 질이 향상됨에 따라 주거 건물의 에너지효율, 실내 온열 환경, 건물 유지관리에 관한 관심이 높아지고 있다(Eom et al., 2021). 국내에서는 다양한 고층의 주거 건물이 건축되고 있다. 아파트형 공동주택뿐만 아니라 주상복합 건물과 같은 복합적으로 건축된 주거 건물도 다양하게 건축되고 있다. 아파트형 공동주택은 철근콘크리트 구조로 펀치드 윈도우 타입(punched window type)의 창호가 시공되는 것이 일반적이며 주상복합 공동주택은 외관의 고급화를 위하여 커튼월 타입(curtain wall type)으로 시공이 많이 이루어지고 있다. 또한, 아파트형 공동주택의 벽체는 콘크리트의 습식형태로 대부분 시공이 되고 있으나 주상복 합형 공동주택은 세대간벽체, 인접 복도 벽체 등이 석고보드 등과 같은 건식 벽체로 시공이 된다(Shin and Jo, 2013; Ji et al., 2020). Lee (2013)는 건물의 실내외 간의 공기 유동이 발생하는 부위를 분류하였으며, 해당 부위에 대하여 기밀성능 확보를 위한 표준화 시공방법을 제시하였다. 주택과 업무시설 3곳의 기밀성능을 측정한 연구(Park et al., 2007)에서는 기밀 설계 및 시공관리의 중요성을 강조하였다.

본 연구에서는 실측을 통하여 아파트형 공동주택과 주상복합형 공동주택의 기밀성능을 비교하였다. 또한, 기밀시공 품질 관리에 따른 기밀성능 값을 비교하였다. 블로어 도어를 이용하여 총 3단지 37세대의 기밀성능 측정을 하였다. 기밀성능 비교를 통하여 아파트형 공동주택과 주상복합형 공동주택의 기밀성능을 비교하였으며, 건식 벽체의 유무에 따른 기밀성능과 기밀시공 품질 관리 여부에 따른 기밀성능 값을 비교하였다.

공동주택의 기밀성능 측정

대상 건물 개요

공동주택의 기밀성능 측정은 총 3단지 36세대를 대상으로 기밀성능을 측정하였다. 각 대상 건물은 2016 ~ 2021년에 준공되었으며, A단지는 아파트형 공동주택으로 철근콘크리트구조로 시공되었으며 창호는 Punched window type으로 설치되었다. B, C 단지는 철골철근콘크리트 구조로 시공되었으며 외피는 Curtain wall type으로 시공되었다. A, B단지는 같은 시공사에서 시공하였다. 대상 건물의 정보를 Table 1에 요약하였다.

Table 1.

Test building Summary

Classification Building A Building B Building C
Year construction 2016 2020 2021
Building use Apartment Mixed-use Mixed-use
Numver of stories 34 ~ 44 storeys 49 storeys 85 storeys
Building structure reinforced concrete structure steel framed reinforced concrete structure steel framed reinforced concrete structure
Building envelope Punched window Curtain wall Curtain wall

각 대상 건물별 기밀성능 측정은 A단지는 26세대, B단지는 5세대, C단지는 6세대를 측정하였다. 아파트형 공동주택과 주상 복합형 공동주택은 외피의 구성에 차이가 있다. 측정 대상 세대의 각 구성 요소의 면적 및 전체 외피 면적에 대한 각 구성 요소들의 면적비(%)를 Table 2Figure 1에 나타내었다.

Table 2.

Analysis of envelope component for measurement unit (m2)

Classification Building A Building B Building C
A Type B1 Type B2 Type C1 Type C2 Type
Slab
(floor and Ceiling)
345.22
(65.7%)
362.5
(66.1%)
482.56
(66.5%)
404.42
(63.9%)
422.5
(46.0%)
Punched window 23.62
(4.5%)
- - - -
Curtain Wall - 60.25
(11.0%)
121.21
(16.7%)
151.76
(24.0%)
306.64
(33.4%)
Concrete wall 139.83
(26.6%)
73.63
(13.4%)
107.85
(14.9%)
49.49
(7.8%)
152.70
(16.6%)
Dry wall 12.52
(2.4%)
47.41
(8.6%)
9.58
(1.3%)
22.22
(3.5%)
30.31
(3.3%)
Door 4.00
(0.8%)
4.54
(0.8%)
4.54
(0.6%)
4.77
(0.8%)
6.54
(0.7%)

/media/sites/kiaebs/2021-015-03/N0280150301/images/Figure_KIAEBS_15_3_01_F1.jpg
Figure 1.

Area ratio of each component according to the building type

측정 대상 세대의 외피 구성 요소 중 창호(또는 커튼월)의 면적비는 아파트형 공동주택은 4.5%, 주상복합형 공동주택은 11.0 ~ 33.4%로 구성되어 있다. 이 중 C2 type의 경우 복층의 평면 타입으로 커튼월의 면적이 다른 타입에 비하여 높다. 건식 벽체의 경우, 주로 세대간벽, 실외기실 벽, AD/PD 벽체로 구성된다. 아파트형 공동주택(A단지)의 경우 실외기실 벽만 있어 건식 벽체의 비는 2.4%이다.

B단지의 경우, 벽체 면적 비율이 다른 두 개의 type으로 분류되었다. B1 type은 인접 세대가 있는 경우로 건식 벽체 비율이 8.6%이며, B2 type은 인접 세대가 없는 경우 건식 벽체 면적 비율이 1.3%가 된다. 주상복합형 공동주택 중 C단지는 기밀품질 관리 여부에 따라 두 개의 type으로 분류 되었다. C1 type은 기밀품질 관리가 이루어지지 않았으며, C2 type은 기밀 품질 관리가 실시되었다. 기존 연구(Ji et al., 2016)에 의하면 주방 배기용 덕트, 화장실 배기용 덕트, 배관 설비와 같은 설비 관통부는 아파트형 및 주상복합형 모두 유사한 계획을 하고 있어 본 연구에서는 고려하지 않았다.

기밀성능 측정 개요

기밀성능의 측정은 ISO 9972 (2006)에서 제시하는 Method B의 측정 조건에 준하여 단위 세대의 기밀성능을 측정하였다. 측정 장비는 가압/감압을 위하여 Blower Door System을 사용하여 실시하였다. 측정에 사용한 장비는 Table 3에 나타내었다. 기밀성능의 측정은 세대의 현관문에 Blower door를 설치 후 10 ~ 60 Pa의 압력차를 5 ~ 10 Pa의 간격으로 측정하였다. 측정 세대에서 외부로 연결되는 창문은 모두 닫았으며, 세대 내의 실내문은 모두 열어진 상태를 유지하였다. 또한, 세대간벽을 공유하고 있는 인접 세대가 측정 세대의 기밀성능에 미치는 영향을 없애기 위하여 인접 세대의 모든 개구부를 열어 외기조건의 상황으로 설정하였다. 또한, 기밀성능 측정 후 연기 발생기를 사용하여 누기 부위에 대한 조사를 실시하였다.

Table 3.

Summary of the measuring equipments

Equipment Model name
Blower Door system Retrotec Q5E
Digital barometer Model PTB330 Class A
Smoke generator Fog 2010
Smoke puffer Air current tester
Digital thermometer Testo 174H

기밀성능 측정 결과

아파트형 및 주상복합형 공동주택 단위 세대의 기밀성능 비교

아파트형과 주상복합형 공동주택의 기밀성능 비교를 위해, A단지와 B단지의 기밀성능 측정 결과를 비교하였다. 측정 결과값은 Table 4Figure 2에 나타내었다.

Table 4.

Airtightness measurement result of building A and B

Building Unit type Numbe
r of unit
ACH50 (1/h) Correlation,
r (%)
Standard deviation
Building A A Type 26 1.00 ~ 1.92 (Average : 1.48) 99.92 - 99.99 0.236
Building B B1 Type 3 3.54, 3.88, 3.98 (Average : 3.80) 98.70 - 99.10 0.231
B2 Type 2 1.62, 1.80 (Average : 1.71) 98.90 - 99.50 0.127

/media/sites/kiaebs/2021-015-03/N0280150301/images/Figure_KIAEBS_15_3_01_F2.jpg
Figure 2.

Comparison of airtightness between apartment type multi-unit dwelling and mix-used dwelling

A단지의 기밀성능 값은 1.00 ~ 1.92, 평균 1.48회로 측정되었으며 B단지는 평균 2.96회로 측정되어 약 2배의 차이를 보였다. 이는 외피의 구성에 따른 차이로 보인다. 즉, 아파트형 공동주택은 창문의 제외한 외벽, 간벽, 슬래브가 콘크리트 벽으로 구성되어 있고, 주상복합형 공동주택은 커튼월과 건식 벽체로 주로 구성되어 있다. 일반적으로 기밀하다고 여겨지는 커튼월에서 연기 발생기를 통한 누기 부위 조사 결과, 주로 커튼월 프레임 부위에서 누기가 빈번하게 발생함을 확인하였다(Figure 3).

/media/sites/kiaebs/2021-015-03/N0280150301/images/Figure_KIAEBS_15_3_01_F3.jpg
Figure 3.

Leakage of curtain wall

B단지의 기밀성능 측정 결과에서는 건식 벽체의 시공에 따른 기밀성능을 비교 할 수 있었다. 건식 벽체의 비율이 높은 B1 타입의 기밀성능은 평균 3.80회로 건식 벽체가 거의 시공되지 않은 B2 type의 평균 1.71회보다 약 2.2배의 기밀성능으로 측정되었다. 이는 건식 벽체의 시공 시 석고보드 간의 접합부, 슬래브와 석고보드 벽체와의 접합부, 석고보드 설비 관통부의 기밀시공이 제대로 이루어지지 않으며, 연기 발생기를 통한 누기 부위 검토를 통하여 해당 부위에서 많은 누기가 발생함을 확인하였다(Figure 4).

/media/sites/kiaebs/2021-015-03/N0280150301/images/Figure_KIAEBS_15_3_01_F4.jpg
Figure 4.

Confirmation of leakage area using smoke generator

기밀시공 품질 관리에 따른 기밀성능 비교

C단지의 C2 type은 누기 부위 검토 결과를 바탕으로 기밀시공 품질 관리가 이루어졌다. 품질 관리의 내용으로는 설계 단계에서는 Figure 5와 같이 기밀 시공이 필요한 부위에 대하여 기밀화 구획선(a)을 지정하였으며, 주요 부위에 대하여 기밀시공 상세도(b)를 작성하였다. 시공 단계에서는 Figure 6와 같이 탄성도막 가변형 방습제(a)를 이용하여 주요 부위에 대하여 ADA (Airtight Drywall Approach) 방식(b)의 기밀 시공을 실시하였다.

/media/sites/kiaebs/2021-015-03/N0280150301/images/Figure_KIAEBS_15_3_01_F5.jpg
Figure 5.

Airtight quality assurance in the deign stage

/media/sites/kiaebs/2021-015-03/N0280150301/images/Figure_KIAEBS_15_3_01_F6.jpg
Figure 6.

Airtight quality assurance in the construction stage

C단지의 기밀성능 측정을 통하여 기밀시공 품질 관리에 따른 기밀성능을 비교하였다. 기밀성능 측정 결과 C1 type은 2.32, 3.15회로 측정되었으며, C2 type은 0.73, 0.77, 0.80, 0.89회로 측정되었다. C단지의 측정 결과값을 Table 5에 나타내었다.

Table 5.

Airtightness measurement result according to airtight quality construction

Building Unit type Number of unit ACH50 (1/h) Correlation,
r (%)
Standard deviation
Building C C1 Type 2 2.32, 3.15 (Average : 2.74) 99.90 - 99.97 0.587
C2 Type 4 0.73, 0.77, 0.80, 0.89 (Average : 0.80) 99.18 - 99.93 0.068

기밀시공 품질 관리가 이루어진 세대는 품질 관리가 이루어지지 않은 세대와 비교할 때 약 30% 수준의 기밀함을 보였다. 또한, 아파트형 공동주택인 건물 A의 기밀성능보다 기밀시공 품질 관리가 이루어진 주상복합형 공동주택의 기밀성능이 약 50% 수준의 기밀함을 확인하였다. 건물의 유형보다는 설계 및 시공 단계의 기밀시공 품질 관리가 세대의 기밀성능에 많은 영향을 미치는 것을 확인하였다.

건식 벽체에 따른 기밀성능 수준, 기밀시공 품질 관리 여부에 다른 기밀성능 수준의 의미 있는 기밀성능 향상을 확인할 수 있었다. 다만, 본 연구에서 다루어진 기밀성능 측정 대상의 개수는 다소 제한적이므로 기밀성능 대표값 제시 및 기밀성능 향상 수준의 정량화를 위해서는 보다 많은 유형의 공동주택 및 다양한 평면 타입, 다수의 측정 표본을 대상으로 한 연구의 보완이 요구된다.

결 론

본 연구에서는 아파트형 공동주택과 주상복합형 공동주택의 기밀성능 및 기밀시공 품질 관리에 따른 기밀성능을 비교하였다. 총 3단지, 37세대의 기밀성능 측정을 통하여 각 유형에 따른 기밀성능을 비교하였다. 측정을 통하여 아파트형 공동주택이 주상복합형 공동주택의 기밀성능보다 기밀한 기밀성능 값을 나타냄을 확인 할 수 있었다. 또한, 건식 벽체가 많이 시공된 주상복합형 공동주택의 기밀성능은 습식으로 시공된 건물에 비해 좋지 않은 기밀성능 값을 보였다. 이는 건식 벽체와 슬래브 접합부, 건식 벽체 설비 관통부 등과 같은 이질 재료 접합부의 기밀시공관리가 이루어지지 않음으로써 많은 누기가 발생함을 누기 부위 검토를 통하여 확인하였다. 기밀시공 품질 관리 실행 유무에 따라 3배 수준의 기밀성능 차이를 확인하였다. 또한, 기밀시공 품질 관리가 이루어진 경우, 아파트형 공동주택보다 우수한 기밀성능 값을 보였다. 이는 건물의 외피 벽체 유형보다는 설계 및 시공 단계에서 기밀에 대한 관리가 이루어지면 기밀성능을 향상할 수 있음을 시사한다.

Acknowledgements

이 논문은 국토교통부 도시건축연구사업의 연구비지원(20AUDP-B106327-06)에 의해 수행되었습니다.

References

1
Eom, Y.S., Park, B.R., Kang, D.H. (2021). Correlation Analysis of Building Airtightness and Outdoor Particle Infiltration Index in Apartment Buildings. Journal of KIAEBS, 15(1), 63-74.
2
Fernandez-Aguera, J., Dominguez-Amarillo, S., Jose Sendra, J., Suarez, R. (2016). An Approach to Modelling Envelope Airtightness in Multi-family Social housing inMediterranean Europe based on the Situation in Spain. Energy and Buildings, 128, 236-253. 10.1016/j.enbuild.2016.06.074
3
Ji, K.h., Shin, H.K., Han, S.W., Jo, J.H. (2020). A Statistical Approach for Predicting Airtightness in Residential Units of Reinforced Concrete Apartment Buildings in Korea. Energies, 13(14), 3598. 10.3390/en13143598
4
Ji, K.h., Shin, H.K., Jo, J.H. (2016). Analysis of Airtightness Characteristics and Investigation of Leakage Point in High-rise Residential Buildings. Journal of KIAEBS, 10(4), 307-312.
5
Lee, Y.G. (2013). Airtight construction guidelines for airtight passive houses. The Magazine of the Society of Air-Conditioning and Refrigerating Engineers of Korea, 42(8), 88-93.
6
Shin, H.K., Jo, J.H. (2013). Air Leakage Characteristics and Leakage Distribution of Dwellings in High-rise Residential Buildings in Korea. Journal of Asian Architecture and Building Engineering, 12(1), 87-92. 10.3130/jaabe.12.87
7
Park, S.H., Won, J.S., Jo, J.H. (2007). The present status of the building airtightness according to construction workmanship. Fall Conference of KIEAE, 7(1), 81-54.
8
ISO 9972. (2006). Thermal performance of buildings - Determination of air permeability of buildings - Fan pressurization method. International Organization for Standardization.
페이지 상단으로 이동하기