KR20170028590A - 건축 벽체용 복합 단열 판넬 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물 건축 시 내외장용으로 이용되는 벽체를 용이하고 신속하게 설치할 수 있고, 벽체를 경량화하여 건축물의 부하를 경감시킬 수 있는 구조를 가지도록 하는 건축 벽체용 복합 단열 판넬에 관한 것이다.

Description

건축 벽체용 복합 단열 판넬 및 그 제조 방법{Complex insulation panel structure and Method thereof}

본 발명은 건축 벽체용 복합 단열 판넬에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 건물 건축 시 내외장용으로 이용되는 벽체를 용이하고 신속하게 설치할 수 있고, 벽체를 경량화하여 건축물의 부하를 경감시킬 수 있는 구조를 가지도록 하는 건축 벽체용 복합 단열 판넬에 관한 것이다.

종래의 건물의 내외부에 이용되는 벽체의 종류로는 콘크리트나 시멘트 블록을 쌓아 벽을 형성하는 조적 벽, 콘크리트를 압출하여 성형하고 경화시켜 제조하는 콘크리트 압출성형 벽, 또는 석고보드를 여러 장 부착하여 제작되는 석고보드 벽 등이 이용되고 있었다.

상기 블록형의 조적 벽은 자재비는 저렴하나, 인건비는 다른 자재에 비하여 상당히 비싸며, 공기가 길며 공사 후에 폐기물을 많이 생산한다. 그러나 다른 대용방법이 없어서 비교적 많이 사용되고 있으나, 시멘트 벽돌이나 콘크리트 블록은 중량이 커 건물 구조체 하중에 부담을 많이 주는 문제가 있고, 콘크리트 압출성형 벽은 무게가 무거워 시공이 용이치 않고, 이 역시 재질 특성상 그 무게 때문에 건물 구조체에 많은 하중 부담을 주는 문제가 있다.

시멘트나 콘크리트 블록의 중량이 커 건물 구조체 하중의 부담을 많이 주는 문제가 있고, 콘크리트 압출성형 벽은 무게가 무거워 시공이 용이치 않고, 이 역시 재질 특성상 그 무게 때문에 건물 구조체에 많은 하중 부담을 주는 문제가 있다.

석고보드 벽은 가격은 다른 벽과 비슷하고 중량이 무겁지 않고 시공이 용이하고 현장 작업 속도가 빠른 장점이 있으나. 강도가 약하고 파손이 잘 되며 충격, 습기, 차음 등에 취약한 단점이 있다.

상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 최근에는 경량 콘크리트를 이용한 판넬이 많이 시공되고 있으며, 예를 들어 대한민국 공개특허공보 제10-2004-0017144호(2004.02.26 공개)의 "경량콘크리트 및 그 제조 방법"이나, 실용신안등록공보 제20-0338305호(2004.01.02 등록)의 "건축물 내외장용 경량패널"과 같은 벽체 판넬 구조체의 구성이 개시되어 있으나, 여전히 무겁고, 단열, 차음, 습기, 시공에 많은 어려움과 문제점이 있다.

따라서, 건물 건축 시 경량으로 시공에 용이한 구조체 판넬을 이용하는 것이 바람직하나 아직까지 그러한 것을 모두 만족시키는 것은 없었다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 상술한 건축 시공물에 대한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개선된 건축 벽체용 복합 단열 판넬 및 그 제조 방법을 제공하는 것이며, 이를 위하여 경질 발포 폴리우레탄 등을 이용한 벽체 구조를 이용하도록 함으로써, 하중의 부담을 줄이고 다양한 형상과 여러 보강 구조를 가지도록 하고자 하는 것이다.

본 발명에 따른 복합 단열 판넬의 구성은, 하나 이상의 면재와, 측면의 상하좌우 외주면을 따라 홈이 파인 코어 혹은 홈이 파이지 않은 코어와, 결합공이 형성된 복수의 돌출부와 복수의 요입부를 일체로 형성한 백 보드가 결합된다.

상기 백 보드의 상하 측면 및 좌우 측면에는 각각 복수의 돌출부 및 요입부가 형성된다. 상기 상하좌우 측면의 돌출부 및 요입부는 백 보드의 대각선 방향을 따라 서로 대칭 형성되어 이루어진다.

지구 온난화로 인한 기후의 변화에 대처하여 단열 효과가 우수한 자재를 선정하여 건축물의 외벽을 설치하면 혹한, 혹서에 대한 냉난방에 들어가는 에너지를 절약할 수 있으며, 현 정부 시책 중에 오래된 건물에 단열을 하는 그린 리모델링 사업에 이 판넬을 설치하면 에너지를 많이 절약할 수가 있다.

도 1은 본 발명에 따라 제작되는 건축 벽체용 복합 단열 판넬의 개략적인 외형을 도시한 도면이다.
도 2는 상기 건축 벽체용 복합 단열 판넬에 이용되는 코어 슬라브를 나타낸 것이다.
도 3은 상기 건축 벽체용 복합 단열 판넬에 이용되는 백 보드를 나타낸 것이다.
도 4은 상기 건축 벽체용 복합 단열 판넬의 다단 연결 상태를 도시한 것이다.
도 5 내지 도 9는 상기 건축 벽체용 복합 단열 판넬과 벽체 또는 구조체 간의 결합 상태를 도시한 도면이다.

이하, 본 발명에 따른 구성 및 작용효과를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

여기서, 이하에 기술하는 실시예를 통하여 설명되는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐, 이하에 기재된 실시예의 내용으로 한정되는 것은 아니고, 본 명세서 및 청구 범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명의 건축 벽체용 복합 단열 판넬의 구조는 기본적으로 3개의 면재(불연재) + 코어(단열재) + 백 보드(Back Board)(불연재)로 구성되어 있으며, 구체적으로 측면의 상하좌우 외주면을 따라 홈(4)이 파인, 경질 발포 폴리우레탄과 같은 단열재질의 코어 슬라브(Core Slab)(2)의 정면과 뒷면에 면재(1)와 결합공(7)이 형성된 복수의 돌출부(5)와 복수의 요입부(6)를 일체로 형성한 백 보드(3)가 부착 결합함으로써 이루어진다.

면재(1)는 외벽체 면재로 사용할 수 있는 자재, 혹은 경질 발포 폴리우레탄 코어에 접착 가능한 자재는 모두 사용할 수가 있다. 여기에는 타일, 돌, 금속, 합성 수지 판넬, 알루미늄판, 목재, 세라믹 보드 등등의 불연재를 사용한다.

코어 슬라브(2)에 사용되는 폴리우레탄(Polyurethane) 혹은 페놀(Phenolic) 코어는 밀도가 35㎏/㎥ 이상이어야 한다. 밀도가 35 ㎏/㎥가 되어야 면재(1)와 백 보드(3)를 서로 부착하여 판넬로서의 부착 강도를 유지할 수 있다.

백 보드(3)는 판넬의 코어 슬라브(2)와 부착하여, 판넬 전체를 건축물의 구조체에 연결을 시켜주는 역할을 한다. 백 보드(3)는 마그네슘 보드, 시멘트 보드 등 불연재를 사용하거나, 내화, 내수 합판을 사용한다.

상기 백 보드(3)의 상하 측면에는 각각 복수의 돌출부 및 요입부를 형성하고, 좌우 측면에도 복수의 돌출부(5) 및 요입부(6)를 형성한다. 이 상하좌우 측면의 돌출부(5) 및 요입부(6)는 대각선 방향을 따라 서로 대칭되어 있다. 돌출부(5)와 요입부(6)의 개수는 가로 세로의 길이에 의하여 개수가 결정이 되며, 파인 부분의 높이도 가로 세로 길이에 의해서 정한다.

판넬의 백 보드(3)는 코어 슬라브(2)와 면재(1)를 일체 식으로 볼트, 나사, 못 등을 이용하여 구조체에 설치한다.

이 백 보드(3)의 특징은 상하 좌우의 판넬이 서로 물려서 같은 면에서 양쪽의 판넬을 구조체에 붙일 수가 있다는 것이다. 판넬을 구조체에 부착하는 방법은 판넬 백 보드(3)가 도 4와 같은 형태로 판넬 백 보드(3)의 돌출부(5) 및 요입부(6)가 서로 엇갈려서 맞물리도록 연결되며, 외부 구조체에 부착한 상태에서 판넬 조인트로 나사, 못, 볼트를 사용하여 구조체에 설치한다.

도 5 내지 도 9 모두는 상기 건축 벽체용 복합 단열 판넬과 벽체 또는 구조체 간의 결합 상태를 도시한 실시예를 나타내었다.

도 5는 건축 벽체용 복합 단열 판넬과 건물의 구조체 간의 결합 상태를 도시한 실시예를 나타낸 것으로, 상기 건축 벽체용 복합 단열 판넬의 백 보드(3)에 나사(8)를 체결하여 우드 블럭(11), 메탈 스터드(12) 및 각파이프(13)로 이루어지는 건물의 구조체에 결합 부착하는 것을 나타내었다.

도 6 및 도 7은 건축 벽체용 복합 단열 판넬 사이의 틈새 작업을 나타낸 것이다. 건축 벽체용 복합 단열 판넬의 돌출부(5) 및 요입부(6) 사이의 틈새는 방수 효과를 기대할 수 있도록 발포 테이트(23), 백업재(22) 및 코킹(21) 순서로 끼워 넣고 충진하여 이루어진다.

이 판넬의 구조는 아래와 같은 장점이 있다.

1. 코어 슬라브(2)는 현재 상용되고 있는 최고의 단열재인 폴리우레탄이나 페놀을 코어 슬라브(2) 자재로 사용하여 단열재끼리 연결되어 외부단열을 일체 식으로 하므로 열교현상(Heat Bridge)이 없다.

2. 열교현상이 없으므로 온도차에 의해서 벽체 안쪽에 생길 수 있는 결로 현상이 없고, 습기로 인한 각종 문제점, 각종 곰팡이 냄새, 또는 인체에 해로운 피부병이 없어진다.

3. 폴리우레탄이나 페놀은 경질 발포 재질로서 무색무취의 친환경 자재이다.

4. 이 판넬은 구조에 바로 시공이 쉽고 공정이 줄어 공기가 단축된다. 즉 7 ~ 8 공정의 벽체공정을 3 공정으로 축소를 시켜 공기 단축 및 건축비가 기존의 방식보다 절감된다.

5. 기존 벽돌벽체나 콘크리트벽체보다 무게가 20%정도 밖에 안되는 초경량 판넬이다.

6. 단열재 코어 슬라브(2)의 단열계수(0.022)가 높아서 건축법에서 요구하는 단열기준을 만족하며 최소의 벽두께로 만들 수 있다. 즉 벽체의 두께를 최소화하여 넓은 사용 공간을 만들 수 있다.

7. 최고의 에너지 절감의 효과를 내 이산화탄소의 생성을 줄이는 친환경적인 건축 판넬이다.

8. 현재 대부분의 건축물은 드라이비트라는 스티로폼 위에 얇은 미장을 하여 건축물 외부를 마감해 놓은 상태이다. 이 외부의 스티로폼은 화재가 쉽게 나는 자재로서 많은 위험이 있다. 그래서 이 판넬을 그 위에 시공을 할 때 화재의 위험 때문에 용접을 안 하고 판넬을 설치할 수 있다. 도 8에서 보여 주듯 기존 드라이비트 마감 위에 "U" 형태의 브래킷을 2개의 금속 앵커 볼트(Steel Anchor Bolt)로 설치하여, 그 안에 수직 각파이프(13)를 셀프 스크루로 고정 후에 기 제작된 수평 각파이프(13)를 설치하여 직사각형의 프레임을 기존 드라이 비트 표면에 설치하여, 그 위에 이 판넬을 시공하여 마감을 한다.

이 설치방법은 화재에 대한 위험을 피해 기존의 단열재를 제거하지 않고 이 판넬을 시공할 수 있는 방법이다.

상술한 본 발명의 판넬 제조 방법은 아래와 같다.

1. 건축법상 필요로 하는 단열계수를 자재 구성에 의해서 계산 후 폴리우레탄 코어나, 페놀 코어의 슬라브(밀도는 35 ㎏/㎥ ~ 100 ㎏/㎥)를 제작한다. 즉, 첨부 도면과 같은 판넬을 제작하여 상하좌우에 1㎝×1㎝의 홈(4)을 파서 기본 판넬 코어 슬라브(2)를 만든다. 혹은 홈(4) 없이 판넬 코어 슬라브(2)를 만들기도 한다. 상기 코어 슬라브(2)의 두께는 대략 75㎜ 정도이며, 가로 길이는 대략 300 ~ 1200㎜, 세로 길이는 대략 600 ~ 2400㎜ 이다.

2. 첨부 도면의 판넬에 두께 10㎜의 면재(1)를 접착제로 이어 붙인다. 면재의 크기는 가로 세로 대략 300 ~ 1200㎜이다.

3. 상기 판넬에 백 보드(3)를 접착한다. 백 보드(3)의 크기는 상기 코어 슬라브(2)의 크기보다 가로 및 세로가 50㎜ 정도 더 크다.

4. 면재(1), 코어 슬라브(2), 백 보드(3)를 접착제로 붙인 후 프레스에 집어넣어 일정한 두께와 폭을 ??춘 후에 요구되는 접착강도가 나왔을 때 사용한다.

판넬 제조 시 세부사항은 다음과 같다.

1. 이 판넬은 면재(1) + 단열재 코어 슬라브(2) + 백 보드(3)를 합한 복합 단열 판넬로서 3가지 자재가 합쳐서 하나의 판넬로 이루어 구조체에 설치되어 건축물의 벽체 판넬로서의 역할을 하기 위해서는 각부재의 연결이 가장 중요한 역할을 한다. 또한 최고의 부착 강도를 위해 코어 슬라브(2)와 같은 폴리우레탄 1액정 접착제를 사용하여 폴리우레탄이 발포하여 부착할 때와 같은 효과를 볼 수 있다. 즉, 1액정 접착제는 폴리우레탄을 만들 때 섞는 2가지의 구성액 중 완전히 양생된 코어 슬라브(2) 위에 적용하면, 기존의 양생된 코어 슬라브(2)가 접착제가 적용된 부위에 녹아, 폴리우레탄을 발포 접착하는 효과와 거의 같아 좋은 접착강도를 얻을 수 있다.

2. 이 판넬의 백 보드(3)는 서로를 톱니처럼 만나게 되어 있어 외부에서 판넬을 쉽게 설치할 수 있다. 특히 상하좌우를 쉽게 구조체에 연결할 수 있도록 나사, 못을 사용할 수 있다.

3. 코너 판넬의 제작은 도 8과 같이 판넬 백 보드(3)에 래치(31)를 설치하여 코너 각도에 맞게 래치(31) 안에 들어가는 각파이프(13)를 제작하여 양쪽의 래치(31) 안에 집어넣어 그 위에서 래치(31)와 각파이프(13)를 셀프 스크류로 고정하여 양쪽 코너 판넬을 연결을 한다. 이는 현장에서 코너 판넬 설치는 상하좌우를 맞추기 위해서 시간이 많이 걸리나, 이는 쉽게 설치하고 견고하게 코너 판넬을 잡을 수 있다.

4. 도 9와 같은 안쪽으로 들어간 코너 판넬의 제작 방법은 안쪽 코너의 백 보드(3) 상하단에 백 보드(3) 두께와 같은 각파이프(13)를 90도로 만들어 상하를 고정하여 설치를 쉽게 하도록 제작한다.

본 발명은 성분, 사이즈 등을 원래 사이즈의 2 ~ 3배로 크게 할 수도 있으며, 성분은 원래 재질이 아닌 조금 더 변경을 하여도 되는 것으로 할 수 있다. 본 명세서에 기재된 크기에 한하지 않고, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자가 생각하여 사용할 수 있는 범위에 속하는 것을 모두 포함하고 있다.

1. 면재 2. 코어 슬라브
3. 백 보드 4. 홈
5. 돌출부 6. 요입부
7. 결합공 8. 나사

Claims (4)

1. 하나 이상의 면재와,
   측면의 상하좌우 외주면을 따라 홈이 파인, 폴리우레탄(Polyurethane) 또는 페놀(Phenolic) 재질의 코어 슬라브와,
   결합공이 형성된 복수의 돌출부와 복수의 요입부를 일체로 형성한, 백 보드가 결합되어 이루어지고,
   상기 백 보드의 상하좌우 측면에는 각각 복수의 돌출부 및 요입부가 형성되고, 상기 상하 측면 및 좌우 측면에 형성된 복수의 돌출부 및 요입부는 각각 백 보드의 대각선 방향을 따라 서로 대칭 형성되는 것을 특징으로 하는 복합 단열 판넬.
2. 제 1항에 있어서,
   건축 벽체용 복합 단열 판넬의 돌출부 및 요입부 사이의 틈새에 발포 테이트, 백업재 및 코킹을 끼워 넣어 밀봉하는 것을 특징으로 하는 복합 단열 판넬.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 코어 슬라브는 측면에 홈이 파이지 않은 것을 특징으로 하는 복합 단열 판넬.
4. 폴리우레탄(Polyurethane) 또는 페놀(Phenolic) 재질의 코어 슬라브를 제작하고,
   상기 코어 슬라브 측면의 상하좌우 외주면을 따라 홈을 형성하고,
   백 보드의 대각선 방향을 따라 서로 대칭되도록, 백 보드의 상하 측면 및 좌우 측면에 각각 복수개의 돌출부 및 요입부를 형성하고,
   상기 코어 슬라브 정면에 면재를 부착하고, 후면에 상기 백 보드를 부착하는 것을 포함하는 복합 단열 판넬의 제조 방법.

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