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집짓기를 결심하는 순간부터 인터넷이나, 주변 지인을 통해 건축과 관련된 경험담이나 정보를 수집하게 됩니다. 허나, 이런 경로로 얻어지는 정보들 중 일부는 왜곡된 정보이거나, 1회성 경험에 의한 편향된 것들이기에 정보선택에도 많은 주의가 필요합니다. (주)위빌종합건설은 대다수 예비건축주들께서 궁금해하실 내용을 생동감있는 현장의 이야기로 전해드립니다. 내 집짓기의 진솔한 가이드가 될 알찬 내용들을 만나보세요.

현장소회

열반사단열재의 허와 실

위빌이 2017.11.09

신도시를 중심으로 한 대규모 주택단지들을 지나다보면 다가구나 다세대주택을 중심으로 반짝이는 은색 단열재를 두르고 있는 현장을 쉽게 목격할 수 있습니다.
여기서 말하는 은색 단열재, 열반사단열재입니다. 
시공하는 입장에서 보면 그 성능에 대해 의구심이 들 수 밖에 없는데, 상당히 많은 현장에서 사용되고 있는 것이 현실이기도 합니다.
그래서 오늘은 열반사단열재에 대해 개인적인 의견을 늘어놓아볼까 합니다.

국내 단열재 시장의 구조적 취약점이 주로 안전성 면에서 기준에 못 미친다는 것과 그 기준 자체 마저도 이제는 재고가 필요하다는 것에 대해서는 많이들 인식하시는 것 같습니다.
단열재의 가장 중요한 기능을 딱 2가지만 고른다면 아마도 '단열성'과 '안전성(내화성)'이라고 말해도 크게 문제는 없을 것입니다. 만약 그 2가지 중 우선 기준을 선택해야 하는 과제가 있다면 선진국과 우리나라, 둘 간의 시각차이가 존재할 것 같습니다. 

뻔히 짐작하시겠지만 선진 외국이 안전성을 최우선으로 삼고 그 다음이 단열성이라면 우리나라는 단열성이 우선이고 그 다음이 안전성을 기준으로 삼겠지요. 그 배경에는 우리나라의 독특한 난방 문화 스타일, 그리고 우리나라가 단기간에 이룬 빠른 경제 성장과 그것을 뒷받침하기 위하여 필요했던 인프라 구축과 에너지원으로 사용해야만 했던 값비싼 오일의 문제와도 결코 무관하지 않다고 봅니다.

국가 정책적으로 봐도 저비용으로 쉽게 공장이랑 건물 지을 수 있고 단열 성능도 나름 쓸만한 단열재가 절실했던 상황에서 우리나라가 선택할 수 밖에 없었던 것은 생산 비용 저렴하고 풀빵 찍어내듯이 쉽게 만들어낼 수 있는 '국민단열재' 라는 타이틀을 붙여도 전혀 어색하지 않은 EPS였다고 봅니다. 
화재로 인한 국민들의 희생이 좀 따르긴 했지만 단순히 경제성의 관점에서만 본다면 EPS는 우리나라 경제 발전의 밑거름 역할을 톡톡히 한 일등 공신 중의 하나라 해도 과언이 아닐 것 같습니다.

그런데 최근들어 신축되고 있는 건물들을 보면 그나마 국내 건축업계가 자발적으로 지켜오던 주요한 명제 '멀리 있는 위험보다는 가까이 있는 따스함과 경제성' 이라는 준칙에도 다소 어긋나는 듯한 건축 풍조가 소규모의 사설 건축 시장에서 만연하고 있다는 사실입니다.

그 의구심에 가득찬 따가운 눈총을 받고 있는 제품군이 바로 '열반사 단열재' 입니다.
내화성능과 단열성능 요구가 점점 더 강화되고 있는 지금이지만 한편에서는 그 흐름에 역행하는 듯한 단열재가 여기저기 사용되고 있는 것입니다. 저 얇은 단열재가 건축법 상의 단열기준을 과연 충족할 수 있을 것인가?

잘 알려져 있는 우레탄 발포폼계 제품(PU/PIR)이나 발포스티렌(EPS/XPS)계 제품들, 심지어는 최근 많이 부각되는 페놀폼(PF)과 같은 제품으로 대변되는 경질 발포 단열재의 경우에는 왠만큼 건축에 대한 상식이 있으신 분이라면 두께와 열전도도, 열관류율 등을 따져 충분한 단열 성능을 확보할 수 있는지 등을 꼼꼼이 체크하시는데 반해 이 열반사 단열재라는 제품군은 그와 같은 잣대가 잘 적용되고 있지 않다는 것입니다. 아이러니한 사실입니다.

건축박람회장 등에서 상당히 자랑스럽게 '우주선에 쓰이는 단열재'라며 과대 광고를 하고 있고, 인터넷을 통해 접하게 되는 소개자료 또한 그 쪽 계통의 분들이 그럴싸하게 포장을 해 놓아서인지 자꾸만 현혹될 수 밖에 없습니다.
첨단 우주 과학을 소재로 만든 SF영화 '인터스텔라'라는 영화가 외국보다도 유독 우리나라에서 히트를 쳤다는 후일담과 같은 맥락으로 봐야할 지 '신상'과 '첨단'을 좋아하는 우리나라의 사고방식이 건축 단열재에도 그대로 적용된다고 봐야하는 것인지 난감하기만 합니다.
 
하지만, 감리를 하시는 분들은 열반사 단열재에 대하여 회의적인 의견을 표명하는 분들이 많고 실제 시공된 건축물들을 지켜보면 단열성능에 대하여 의심하게 된다고 합니다. 왜일까요?



먼저 '열반사 단열재'의 원리를 알아보겠습니다.
열반사 단열재는 획기적인 단열 성능을 보일 만큼의 신소재를 쓴 것이 아닙니다. 얇고 유연한 폴리에틸렌발포수지 위에 은박지를 붙인 것 뿐이고 열전도율만 따져보면 거의 단열성능이 없는 것과 마찬가지입니다.

그런데, 이런 재료가 어째서 우주선 단열재로 쓰이는 것일까요?
이유는 단 하나, 재료명에서도 알수 있듯이 은박지(금속박피)가 열을 반사하는 성질을 이용했기 때문입니다.
우주 공간은 '진공'상태이다보니 즉, 우주공간에서는 열이 이동하는 방법은 복사열 뿐입니다.
공기가 없어 대류의 영향도 없고 우주선 바깥으로는 당연히 전도에 의한 영향 또한 존재하지 않습니다.
일반적으로 지구 궤도권 근처의 우주공간에서 양지는 표면온도가 135도에 달하고, 음지는 표면온도가 영하 80도에 내려간다고 알려져 있습니다. 우주공간에서는 지구상에 흔히 쓰이는 다공형 단열재는 오히려 쓸모가 없게 됩니다.

결국 복사열을 반사시키는 단열재가 더 효율적이게 됩니다.
(물론 우주선의 경우, 대기권을 통과할 때 발생하는 마찰열로 인해 수천도에 달하는 표면온도를 견디어야 합니다.)
현재 판매되는 열반사 단열재도 복사열을 95%까지 차단해주는 것으로 알려져 있습니다.

건축물의 특성 상 낮시간 동안 고스란히 일사량을 받아들여 건물은 복사열에 의한 온도상승은 늘 에너지효율상 큰 부하를 주기때문에 열반사 단열재가 상당한 효율을 나타내긴 합니다. 특히 일사량이 많은 여름철에는 더더욱 그러겠죠.
그러나, 이는 복사열에 한정된 성능일 뿐입니다. 
일반적으로 알려져 있다시피 열이 전달되는 경로는 복사열,대류열,전도열인데 과연 열반사 단열재가 대류열과 전도열에 단열성능이 있을것인가가 주제의 핵심포인트 일 것 같습니다.

실제 단열성능 인증서를 보면, 같은 두께의 일반 단열재보다 뛰어난 성능을 인정받고 있습니다.  놀라울 따름입니다.
그런데, 우리는 열반사단열재의 단열성능 인증서 상의 단열 구조나 상태를 유심히 보아야 합니다.

열반사 단열재가 단열성능 시험하는 상황은 대개 이렇습니다. 콘크리트구조체 + 열반사 단열재(필름) + 밀폐된 중공(대개 5cm~7cm) + 열반사 단열재(필름) + (혹은 외장재) 입니다.
여기서 주목할 점은 바로 밀폐된 중공이라는 점입이다. 
(여기서 중공이라는 부분의 개념이 중요한데 흔히 뽁뽁이라고 불리는 '에어캡' 단열재가 여러겹으로 해서 5~7cm 두께로 들어가 있다고 생각하시면 이해가 쉽습니다.)

일반 단열재가 단열재만으로 단열성능을 인정받는 것과 달리, 열반사 단열재는 단열재와 단열재(혹은 외장재) 사이에 밀폐된 중공(공기가 통하지 않는 빈공간)이 들어가 있습니다. 위에서도 언급했듯이 열반사 단열재는 은박지(금속박피)의 특성으로 인해 복사열을 95% 반사하는 성능을 가질 뿐, 전도열과 대류열을 막지 못합니다. 따라서 단열성능 시험시 전도열과 대류열의 단열성능을 높이기 위해 공기를 단열재로 활용합니다. 즉, 열반사 단열재는 일반적인 단열재가 그 자체로 단열성능을 인정받는 것과 달리.. 단열성능 시험 당시와 같은 시공을 해야 단열성능을 인정받는 것입니다.

그림으로 부연 설명하자면..



위와 같은 시공을 하여야만 단열재로서 인정받는다는 점입니다. 감리하시는 분들이 열반사 단열재의 단열성능에 회의적인 이유는 바로 이부분입니다. 많은 시공업자들이 저렴한 가격 및 운반용이, 시공용이 등을 이유로 열반사 단열재를 선호하고 있지만, 실제 시공이 용이한 단열재가 아닌데도 그 이미지만을 빌려다 사용한다는 것입니다. 열반사 단열재 관련하여 몇몇 시공사례를 살펴보면..문제점을 더 정확하게 파악할 수 있습니다.









중공층 없이 벽면 내지 온돌바닥 시공 시공업자는 물론 설계자 역시 열반사 단열재에 대한 시공방법을 전혀 모르고 있다는 점입니다. 중공(특히 밀폐된 빈공간)이 없는 열반사 단열재 시공은 그저 10여mm 스티로폼을 시공한 것에 불과한 단열성능을 나타냅니다. 반면, 중부/서울의 경우 외벽단열두께는 2013년 개정된 열관류율 기준을 만족하기 위해서 가장 성능이 좋다는 경질발포폼( PU, EPS, PF )도 통상 70mm 이상 들어가야만 단열성능을 만족하는데 이와 같은 시공은 단열재 시공을 아예 안했다고 보는 것이 타당합니다.




 

열반사 단열재 위 패스너 등 철물 시공 일견 바깥 부분의 외장재와 열반사 필름의 사이에 빈 공간이 있어 마치 중공의 효과를 주는 것처럼 착각할 수도 있으나 이것은 단열성적서 상의 중공과는 무관하며 단열효과가 별로 없는 시공법이라 보시면 되겠습니다. 물론 열반사필름의 바깥 층에는 아래 시공 사례 사진과 같이 일정 공간의 갭이 있어야 반사된 열이 내부로 침투하지 않도록 한다는 점은 사실이나 저와 같은 시공법은 건축학의 기초인 '열교'라는 현상을 전혀 이해하지 못한 시공법이라는 점입니다.
외장 석재를 고정하기 위하여 단열필름을 관통하여 콘크리트에 고정시킨 금속재 화스너(fanstner)는 열을 전달시키는 통로 역할을 하며 아무리 좋은 단열재로 시공을 한들 그 단열 효과를 일거에 무용지물로 만들어 버립니다.
또 다른 문제점은 열반사 단열재의 재료적 특성을 무시한 사례라는 점입니다. 열반사 단열재에 붙어있는 얇은 금속박피 (통상적으로 5~8 미크론, 0.005~0.008 밀리미터) 는 산과 알칼리에 취약하며, 특히 타 금속과의 접촉시 급속한 부식을 가져옵니다. 특히 얇은 금속박피이기 때문에 부식이 빠르며, 1롤(보통 50m)로 길게 시공되기 때문에 1롤 전체에 부식이 빠르게 전개되어 열반사 효과가 금새 사라져버립니다.
또한, 외장재 부착철물의 열교를 막을 수도 없어 부착철물에 발생하는 결로에 따른 추가부식 및 오염이 예상됩니다.
(참고로 우레탄발포폼이나 페놀폼으로 만들어지는 덕트보드와 같은 제품에 사용된 알미늄 호일은 부식방지 코팅이 되어 있고 호일의 두께도 열반사 단열재의 알미늄 코팅층에 비해 10배 이상 두껍습니다.)


 



열반사 단열재의 시공 및 유지관리 시 오염 열반사 단열재의 금속박피가 오염되어 열반사 효과를 내지 못하는 사례입니다. 오염된 부분의 경우 오히려 복사열을 집중적으로 흡수하여 단열성능이 사라져버립니다. 결과적으로 사례1의 경우와 큰 차이가 없다고 할 수 있습니다. 설령 열반사 필름면에서 눈에 보이지 않는 반사 효과가 발생했다고 쳐도 반사된 열은 바깥은 벽돌이나 석재 외장재를 통과하여 다시 대기중으로 방출되는 것이 아니라 고스란히 전도의 형태로 건축재 속으로 흡수되어 버리고 맙니다. 그 다음부터는 복사 효과는 완전히 배제된 상태로 대부분 전도에 의하여 다시 안으로 열이 침투하게 되는 원리입니다. 단열원리를 따져보면 열반사 단열재는 상당한 매력이 있는 단열재이긴하나  이는 정해진 공법에 의해 시공을 완벽히 하였을 경우에 한하여 적용되는 사례이므로 시공 전후 관리가 각별히 필요한 건축자재라 하겠습니다.




 
'열반사 단열재'를 판매하는 업자나 쇼핑몰 등에서 광고하는 것처럼.. "운반용이, 보관용이, 시공용이" 하지 않습니다.
단열성능 성적서 상에 나와 있는 구조대로 제대로 원리를 알고 시공하시는 분 거의 없다고 보시면 됩니다. 만약 원칙대로 규정을 지켜 제대로 시공하면 공간 절약 효과 사라지게 되고, 시공된 모양도 마치 벽에 반짝거리는 은박비닐 봉지가 다닥 다닥 주렁 주렁 매달린 형상으로 밖에는 시공이 안될 겁니다. 
(상상이 안가네요...과연 어떻게 시공이 될지...)
 
"얇아도 단열성능 뛰어난 단열재" 또한 절대 아닙니다. 
밀폐 중공층 만큼의 단열 두께가 (최소 5~7cm이상)  필요합니다. 흔히 열반사 단열재 안 쪽에 붙어있는 폴리에틸렌 발포 소재 (폴리올레핀이라고 소개되어 있기도 합니다. 같은 의미죠) 는 엄격하게 얘기하면 밀폐 중공층을 갖는 단열재가 아닙니다. 일종의 충격 완충용 포장재로 사용되던 재료가 열반사 필름과의 합작(?)으로 건축용 단열재로 둔갑을 한 것이지요.
 
"값싼 단열재" 싼만큼 손해입니다. 
저렴하지만 성능좋은 단열재라는 광고 또한 폴리에틸렌에 알미늄 박막 붙어 있는 것만 놓고 보면 맞기는 하나 원칙대로 제대로 된 단열 효과 내기 위해서는 단열 구조도 바뀌어야 하고 추가적인 단열재를 사용해야 하기때문에 비용도 무조건 싸다고만 볼 수는 없습니다.



결과적으로, 열반사 단열재는
 

1. 앞과 뒤의 열반사 필름 사이에 성능이 우수한 밀폐 단열재 층이 반드시 존재해야만 합니다.

2. 외벽단열시공에 사용될 경우, 외장재 내부로 침습한 우수로 인한 오염 및 부식을 방지하는 대책이 필요합니다.
 
3. 금속박피의 부식을 보완하여 내구성을 좀 더 높여야 합니다. 필름이 찢어지면 수분이 쉽게 침투합니다.
 
4. 열반사 단열재의 적용에 대한 관련 법규의 정비와 정부의 엄격한 관리 감독이 뒤따라야 합니다.
 
5. 내화성능, 처음부터 포기했었다고 밖에는 설명할 방법이 없습니다.
   얇은 알루미늄팩 속에 비닐봉지로 된 불 쏘시개가 여러장 말려 들어있다라고 보시면 됩니다.



지붕의 유리창이나 투명플라스틱 소재, 얇은 패널과 같이 복사열을 피하기 힘든 경우라면 열반사 단열재가 분명 어느정도 효과를 발휘합니다만 빛이 잘 투과하지 않는 일정한 두께 이상의 지붕재로 덮여 있는 상황(대부분의 일반 건축물 지붕) 이라면 표면층을 통과하여 안으로 흡입되는 열은 대부분 대류와 전도에 의해 전달되기 때문에 열반사단열재의 효과가 사장됩니다.
 
그럼에도 불구하고 열반사 단열재의 SF적 매력에 홀릭되는 바람에 꼭 적용해 봐야 되겠다고 생각하시는 모험의식 강하신 소비자들이 계시다면 빈공간이 없는 벽체보다는 빈 공간이 있는 지붕재 쪽에 적용하는 것이 그나마 단열 효과를 좀 더 볼 수 있고 콘크리트 건물보다는 목재주택이나 경량 조립식 주택에 적용하는 것이 좀 낫다고 말씀드릴 수 있겠습니다.  그것조차도 별도의 추가적인 단열재(열반사단열재가 아닌)를 사용한다는 전제 조건이 붙어야만 합니다.

결과적으로 단열 성능 떨어지는 열반사 단열재보다 확실한 단열 성능이 나오는 EPS가 차라리 낫다는 결론입니다.
 
최근 많이 개량되었다고는 하나 대다수의 열반사 단열재가 단열 성능면에서 여전히 기대 수준에 못미치다보니 그러한 부분을 보완하기 위하여 폴리에틸렌 발포층을 2중, 3중으로 붙이거나 두께를 많이 올려서 만든 상품들이 시중에 많이 유통되고 있는데, 결론은 발포폼으로 사용되는 폴리에틸렌 단열재가 원래부터 단열성능이 거의 없는 통기성을 가진 소재이기 때문에 양면이 열반사 필름으로 밀봉되어 있다고는 해도 단열 성능을 내는데에 한계가 있습니다.
 
부언하여 다시 한번 강조하자면 알루미늄 반사 필름과 같은 단열소재는 일종의 '양날의 검'과 같습니다.
반짝이는 표면에서 복사열을 반사하는 성질이 있는가 하면 알미늄 자체는 금속 중에서도 열전도성이 매우 높은 소재이기 때문에 표면을 타고 열이 전도되는 경로역할을 하게됩니다. 현행 건축법 상에는 이러한 표면 열전도에 대한 기준 자체가 없습니다. 바깥 필름층에 의한 전도열을 차단하면서 열교현상을 막으려면 안쪽과 바깥 층 사이에는 반드시 층이 구분되어 있는 중공층이나 별도의 단열층이 존재를 해야만 합니다. 우리는 우주 공간에 집을 짓는 것이 아닙니다.






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