단 열 재

Index 단열재의 정의 단열재의 선정 기준 단열재의 종류 단열재 장,단점 단열재별 특성 국내.외 시장동향

단열재의 정의

열은 전도, 대류, 복사 등의 현상으로 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동. 단열이란 바로 이 열의 이동을 방지하는 것. 겨울에는 주택을 난방 하여 실내의 따뜻한 공기의 손실을 방지하고, 여름에는 바깥의 뜨거운 공기를 차단하여 실내의 시원한 공기를 유지함으로, 난방비 및 냉방비를 절약하는 것이 주택 단열의 목적.

단열은 연료비 절약, 결로의 방지, 배수관의 동결방지 등으로, 특히 온돌바닥 단열재사용은 구조상, 경제상, 환경적으로 단열에 있어서 중요한 부분을 차지. 단열재는 열의 이동을 될 수 있는 한 억제할 목적으로 사용하는 재료를 말하고, 열의 이동을 억제하는 재료로서 저온열에서는 보냉재, 상온 및 중온열 에서는 보온재, 고온열에서는 단열재라 분류하였으나, 최근에는 이들 3가지 모두를 단열재라고 부름.

단열재의 선정 기준

단열성 흡수성 투습성 강도 내열성 물리적 및 화학적으로 안정적일 것 불연성 유해성 시공성

단열재의 종류

외단열과 내단열 비교 구분 외단열 내단열 실온변동 내부 벽체 축열을 통해 실온 변동 줄여줌, 난방 정지시 실온 강하 적음 실온 변동이 외단열에 비해 큼, 난방 정지시 실온 강하가 외단열보다 큼 열교 발생 열교가 잘 발생하지 않음 구조체 접합부에서 단열재가 불연속되어 열교 발생하기 쉬움 표면 결로 내부 벽체 축열을 통해 간헐 난방시 난방 정지중에도 실내표면 온도 하강 작음 외단열에 비해, 난방 정지시 실내 표면 온도 하강 커, 결로 발생 가능성 있음 난방 방식과의 관계 구조체 축열에 시간 걸리므로 단시간 난방 필요한 건물에 불리 사용시간이 짧아 단시간 난방 필요한 건물에 유리

유리면 KSL9102 유리면(Glass Wool)은 석회석, 규사, 소다회 등 유리계 광물질이 주원료로,섬유모양으로 만든 것. 유리면의 안전사용온도는 300℃정도, 비중은 0.01이하, 인장강도는 200㎏/㎝정도이며, 탄성이 적고 전기절연성·내화성·단열성·흡음성·내식성·내수성 등이 우수하며 경량.

유리면을 이용한 제품은 보온판, 보온통, 보온대, 폴리에스테르 수지에 유리섬유로 혼합 보강한 골판 등이 있음. 보온·방음·흡음·방화·전기 전열재 등으로 쓰이고, 비닐·아스팔트 펠트(Asphalt Felt)·루핑(Roofing)·시트(Sheet) 등의 보강재료로도 쓰이며, 경질판으로 만들어 장식재·스크린 등에도 쓰임.

미네랄울 KSL9102 광물질 섬유라고도 함. 천연적으로 얻어지는 석면이나 과학적으로 만들어진 인공암면·글라스울(유리솜) 등이 있음. 식물섬유·합성섬유와 같이 사용되는 섬유의 일종으로, 주로 보온·방음재로 사용.

미네랄울의 제조 공정

석면 아스베스토스(Asbestos)라고도 함. 광물 조성상 두 가지로 나누어지는데, 크리소타일을 주성분으로 하는 온석면은 질이 좋은 것은 실이나 직물로 이용, 각섬석질 석면은, 섬유는 약하지만, 화학약품에는 강함. 건축자재 · 방화재 · 내화재 · 보온재 · 단열재 ·전기절연재 등 용도가 넓음.

유리면·미네랄울과 석면의 비교 구분 유리면 미네랄울 석면(石綿) 비 고 명칭 GLASS WOOL MINERAL WOOL ASBESTOS 제법 유리 원석을 용융 시켜 인공으로 섬유화(Man-Made Fiber) 현무암 등 화성암 을 약 1,500℃이상의 고열로 녹여 인공 섬유화(Man-Made Fiber) 현무암 등 화성암을 약 1,500℃이상의 고열로 녹여 인공 섬유화(Man-Made Fiber) 용도 보온, 단열, 흡음재 보강제, 결합제 색상 황색 갈색 -

구분 유리면 미네랄울 석면 비고 화학조성 SiO2계 SiO2-Al2O3-CaO 3MgO-2SiO2·2H2O (백석면) NaF(SiO2)2-FeSiO2·2H2O (청석면) (Fe.Mg)-SiO3·H2O (갈석면) 백석면의 유해성은 청석면과 갈석면에 비해 비교적 낮은 것으로 알려져 있으며, 국내에서는 청석면, 갈석면의 사용을 법적으로 금지하고 있다.

구분 유리면 미네랄울 석면 비고 물 성 비 교 섬유구조 비결정질 결정질 결정질:체액에 녹지 않음 비결정질:체액에 녹아 배출 섬유형태 원주형 (잔가지가 없고 곧음) 중공관형 (잔가지 많고 구불구불함) 중공관형 섬유는 폐에 칙착되기 쉬움 섬유굵기 5∼10㎛ 5∼7㎛ 0.1∼1㎛ 직경1㎛이하 섬유는 폐에 흡입되기 쉬움 비표면적 0.23 ㎡/g 0.22 ㎡/g 9.7 ㎡/g 비표면적이 클수록 흡착력이 강함 내열온도 300∼350℃ 600∼650℃ 1,200∼1,300℃

암 면 KSF4701 암면(Rock Woll)은 현무암, 안산암 등의 내열성이 높은 규산 칼슘계 광석을 주원료로 1,500∼1,700℃의 고열로 용융, 액화시켜 고속기류나 또는 스피나를 이용한 고속회전원심공법(Rapodly Centrifugal Spinning Process)으로 섬유화 한 후 성형한 것.

암면은 사용온도의 범위가 다른 단열재보다 넓으며 용도에 따라 여러 형태로 생산됨. 보온·보냉,단열, 내화, 흡음, 결로방지 등을 요하는 건축물 및 기계, 차량, 산업설비, 조선공업 등에 사용되는 보온 단열재임.

암면의 사용상 이점 및 특성 내구/내후성 화학적으로 안정된 무기질 재료로 산·알칼리 등 화학품에 강하며 풍화작용에 의한 열화현상이 없고 부패 또는 변질되지 않아 반영구적이고 위생적이다. 시공성 섬유질 재료이므로 유연성이 풍부하여 잘 파손되지 않으며 규격이 정확하고 다양할 뿐만 아니라 가볍고 탄력성이 좋아 칼, 톱 등 보통용구로도 쉽게 재단할 수 있다.

발포 폴리스티렌 KSM3038 발포폴리스티렌(Foom Polystyene)은 우리나라에 1974년에 처음으로 소개됨. 스티로폴(Styropor)은 독일 BASF사의 상표명, 스치로폼(Styrofoam)은 미국 다우케미칼사의 단열재 상품명. 폴리스티렌수지에 펜탄이나 부탄과 같은 발포제를 첨가 시켜 가열,경화 시킴과 동시에 기포를 발생시켜 발포수지로 만든 것으로, 스티렌모노머(SM)를 중합 시켜 제조.

스치로폴 공정소개

경질 폴리우레탄 폼 KSM3809 경질 폴리우레탄 폼은 자체의 단열성, 경량성, 완충성 등의 성질을 활용해 단독 또는 타 재료와 복합화 하여 단열재, 경량 구조재, 완충재 등으로써 광범위하게 사용됨. 경질 폴리우레탄 폼은 실용적인 단열재중에서 열전도율이 최고로 낮아 단열재로써의 응용이 전체의 80~90%를 점유하고 있음.

경질 폴리우레탄 폼의 분류 및 용도 성형품에 따른 분류 - 슬래브 발포폼 : 절단보드, 접합보드, 기타 가공품 - 연속라미네이트 발포폼 : 라미네이트보드, 판넬, 금 속샌드위치판넬 - 주입 발포폼 : 전기냉장고, 냉동기, 쇼케이스, 자동판 매기, 단열관, 아이스박스, 조립식 목욕조, 단열샤시 - 샌드위치 판넬 : 단열덧문, 보드, 합성목재, 장십품, 스포츠용품, 캐비넷, 가구. 도아판넬 등 - 스프레이 발포폼 : 단열관, 목욕조, 등 현장발포 폼에 따른 분류 주입 발포폼 : 일반건축물, 냉장(동)창고, 축열조, 축사, 선박, 차량 - 스프레이 발포폼 : 일반건축물, 냉장(동)창고, 축열조, 축사, 선박, 차량, 플랜트, 포장재

발포 폴리에틸렌 발포 폴리에틸렌(Foom Polyethylene)은 폴리에틸렌수지에 발포제를 배합해 압출, 발포 시킨 후 냉각한 판상의 단열재로, 자기 소화성을 갖춘 보온판, 보온통으로 제조. 폼은 가교 폼과 무가교 폼으로 구분. 가교 폼은 신장력, 탄력성, 가공성이 우수하나, 재생이 불가능하며, 무가교 폼은 물성을 유지하며 재생이 가능하다는 특징을 가짐.

<P.E 폼의 일반적 특성> 전기 절연성. 무독, 무취 값이 싼 경제적 이점 열융착, 절단, 절곡 등 가공이 쉽다 반경질의 독립기포 폼이다

특징 뛰어난 단열성, 흡음성 및 방염성 풍화에 의한 대기 비산이 없고, 내구연한이 반 영구적(형태 안정성) 뛰어난 배수성(흡음, 단열 성능의 저하가 없음) 인체 무해(취급 및 시공의 용이성) 100% Recycling 가능 연소시 유독 가스가 발생하지 않음.

펄라이트 펄라이트(Perlite)는 진주암, 흑요암 또는 이에 준하는 성질을 갖는 암석을 분쇄하여, 소성 팽창시켜 제조. 보온단열재에 있어서 가장 중요한 점은 발수기능. 아무리 완벽한 단열시공을 하여도 보온재 자체가 습기를 흡수하고 있다면 단열성능을 상실. 펄라이트 보온재는 타제품과는 달리 제품내부까지 완벽한 저면 발수기능을 가짐.

특징 초경량 단열성이 뛰어남 무독성 사용온도의 광범위성 불연성

질석 질석(Vermiculite) 은 운모와 매우 흡사한 광물로 여러 개의 얇은 층으로 되어 있음. 이 광석을 일정한 크기로 분쇄하여 로에서 650∼1000℃로 가열하면 원래의 크기보다 30배까지 팽창하여 수천 대의 폐쇄된 독립기공을 갖게 되며, 보온효과를 가짐.

PET 흡음-단열재(SKYVIVA) SKYVIVA는 SK케미칼에서 생산한 차별화된 폴리에스터 소재인 저융점 Fiber와 일류수준의 R&D 및 제조기술을 접목한 환경친화 단열재로서, 흡음, 단열효과는 물론 내구성 및 작업성이 우수하고 특히, 잡업공정상 오염원이 전혀 없고, 시공후 100% 재활용이 가능한 신소재.

각종 단열재 장,단점

구 분 발포폴리스티렌 폴리우레탄폼 우레탄폼 암면 유리면 장점 -방습,방수성 우수 -기계적 강도 높다 -열전도율이 낮다 -가공성 양호 -내외단열 시공용이 -단열두께 임의조정 가능 -독성위험 없음 -내구, 안전성 양호 -기존 주택전용 가능 -내충격성 -압축강도가 높다 -가공이 쉽다 -내구안정성 양호 -현장 직접 발포 -불연재 -독성이 없다 -열에 강하다 -독성이 없 다

-프레온(CFC)가스 함유로 인한 환경 문제 발생 발포폴리스티렌 폴리우레탄폼 우레탄폼 암면 유리면 단 점 -열에 약하다 -프레온(CFC)가스 함유로 인한 환경 문제 발생 -인체에 해롭다 -수축이 심하다 -수분흡수가 심하다 -시공부위 한정 -성능이 점차 감소 -열전도율이 나쁘다 -흡수성이 크다 -결로 발생 -시공시 피부보호 필요 -외단열 불가 -기존건물 적용불가 -장기저장 불가

단열재의 사용 부위 및 특성

구분 유리면 암면 난연스치로폴 핑크보드 우레탄폼 바르는 단열재 용도 벽, 천정 벽, 바닥, 천장, 지붕 벽, 바닥, 천정 펑글라브지붕, 지붕밑 외벽, 경사 지붕위 특성 가격이 싸고, 천장위에 좋다 가격이 싸고, 시공이 쉽다 시공이 쉽고, 효과가 좋다 단열 효과가 좋고, 방수됨 시공이 쉽다, 외부공사시 방수시공요함

국내 시장동향

1. 시장동향 국내의 단열재 시장은 유기질계 단열재(스티로폼 55%, 압축보드 6%, 폴리우레탄폼 29%)가 71%를 차지하고 있으며, 무기질계 단열재(유리면, 암면)는 29%정도의 시장점유율을 나타내고 있다 1) 연도별 국내 발포폴리스티렌 사용량 추이 구분 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 건축용단열재 154,112톤 165,028톤 181.369톤 194.158톤 208,547톤 218,420톤 237,256톤 구성비 68.4% 67.9% 58.1% 59.9% 61.8% 67.6% 계 225,309톤 243,046톤 265,160톤 334,179톤 348,158톤 353,430톤 350,970톤 자료 : (사)한국발포스티렌재활용협회

2) 경질 폴리우레탄 폼의 수요동향 ( 단위 : 톤 ) 용도 2002 2006 2007 2008 2010 냉장고 61,200 58,600 64,000 53,000 71,000 컨테이너 4,000 6,800 8,200 7.000 9,000 건축자재 30,000 28,000 31,000 40.000 5,100 목재 4,500 5,000 7,000 3,800 기타 3,000 2,000 3,200 5,200 합계 102,200 99,900 111,400 111,000 94,100

3) 발포폴리에틸렌 4) 유리면 ( 단위 : 억원 ) 2000 2002 2004 2006 2008 2010 시장규모 920 3) 발포폴리에틸렌 ( 단위 : 억원 ) 2000 2002 2004 2006 2008 2010 시장규모 920 1,080 1,250 1,460 1,210 1,520 4) 유리면 ( 단위 : 톤, 백만원 ) 구분 2003 2004 2005 2006 2007 2008 수량 42,000 45,200 52,000 58,000 63,000 69,000 금액 77,880 87,200 96,200 107,300 116,200 127,300

5) 암면 ( 단위 : 톤, 백만원 ) 구분 2003 2004 2005 2006 2007 2008 수량 57,500 62,500 65,000 70,000 72,500 75,000 금액 30,166 32,450 34,450 37,100 39,000 41,000

2. 단열재 시장의 문제점과 향후 대책 단열재 시장의 과제와 향후 방향 ㆍ차세대 에너지 절약 기준대응(고성능화) ㆍ환경보전 대응 ㆍ코스트다운 ㆍ고부가가치, 복합화 상품전개 ㆍ시공의 최적화 ㆍ신분야 개척

1) 유리면 ㆍ타소재와 경합 대책 ㆍ수입품의 증가에 의한 제품의 차별화 ㆍ외단열과 바닥 등 종래 유리면이 그다지 적용되지 못 한 분야로 범위를 확대함.(내장용 화장재) ㆍ품종 확충 2) 암 면 ㆍ유리면과의 차별화 전략수립(에너지 절약측면에서 고 단열성능, 내수ㆍ내열 등의 기능, 리사이클 등의 특성 을 홍보) ㆍ고기밀ㆍ고단열 주택 니즈에 대한 인지도 제고 ㆍ외단열 공법용 고발수 상품의 개발ㆍ보급

3) 발포폴리스티렌폼 ㆍ환경 리사이클, 에너지 절약, 식크 하우스를 키워드로 한 개발형 고부가가치 신제품의 전개를 가속화 ㆍ전방산업의 영역 확대(건설산업에서 다양한 분야로 범 위확대) ㆍ에너지 사용의 합리화를 기반으로 고단열화가 가속되 고 있는가운데, 기존 용도 이외에도 신상품, 신공법을 개발해 주택의 단열 구조화를 추진함. ㆍ단열 건재제품의 VOC 함유량을 억제시킨 제품으로 교 체

4) 경질 폴리 우레탄폼 ㆍ시장 코스트 경쟁이 극심하므로 취급하기 쉽고 간단한 공법의 신제품의 개발 ㆍ리사이클, 환경문제(프레온 등) ㆍ재래공법을 타켓으로 개인주택에 대한 사업전개 강화 5) 고발포 폴리에틸렌폼 ㆍ오존층 보호를 목적으로 한 프레온 삭감 등의 기술확 립 ㆍ저코스트, 고부가가치 ㆍ주요한 수요분야인 주택, 가전용에서 에너지 절약, 공 간 절감을 테마로 상품개발을 추진