단열재 정의 및 원리, 건축물의 에너지 절약 설계 기준

단열斷熱의 한자를 그대로 직역하면 '열을 끊다'이다. 이를 건축에 대입하면 어떻게

해석할 수 있을까. 건축에서 단열은 '일정한 온도가 유지되도록 외부로의 열 손실이나 열 유입을 최소화하는 것'으로 쉽게 말하면 열을 차단해 실내 온도를 일정하게 유지하는 것이다. 그러나 완전한 열 차단이란 불가능하기에 우리는 재료를 통해 최소화하고자 하며 이를 바로 단열재라고 부른다. 단열재 역할은 크게 세 가지로 설명할 수 있다.

첫째, 내벽 표면 온도를 실내 온도와 비슷하게 조절해 불쾌감을 없애고 외벽에 외기 변화와 햇빛에 의한 영향을 줄여 쾌적감을 높인다.

둘째, 내외부의 열 이동을 차단해 에너지 사용량과 냉난반 설비시설의 용량을 줄인다.

셋째, 내벽 표면 온도를 이슬점 온도 이상으로 유지해 결로 현상을 방지한다.

단열의 정의와 역할에 대해 가볍게 훑어봤다면 단열 성능은 과연 어떻게 높일 수 있을까. 단열재의 원리에 대해 이해해야 한다. 단열재의 원리는 크게 '저항형 단열'과 '반사형 단열'로 나뉘며 최근에는 두 가지를 혼합해 사용하기도 한다.

저향형 단열은 가장 일반적인 방법으로 비드법 등의 단열재를 이용하는 것이다. 공기는 다른 재료에 비해 열전달이 잘 안되기 때문에 단열재는 대체로 공기층을 형성할 수 있는 재료로 만들어진다. 이런 원리로 비드법이나 글라스울이 만들어지며 같은 무게에서 최대한 부피를 크게 해 내부에 공기층을 형성하는 것이 바로 스티로폼이다. 반사형 단열은 열반사 단열로도 불리며 거울처럼 반짝이는 금속성 재질의 막을 이용해 햇빛과 열을 반사하는 원리다. 두께가 얇아 중량이 가벼우며 벽체 두께를 줄일 수 있지만 공기층을 확보하지 않으면 단열 효과를 거두기 어려우므로 시공 시 주의해야 한다.

한편 우리나라는 사계절이 비교적 뚜렷해 지역별로 온도가 다르다. 건축물도 이에 맞춰 단열 기준을 충족해야 하는데 물론 집을 직접 시공하는 업체에서 유의해야 할 점이겠지만 적어도 내 집인 만큼 '혹시 단열 기준은 충족되나요?'라고 넌지시 말할  수는 있어야 하지 않을까. 

이렇게 지역별 단열기준을 충족하기 위해 국토부에서는 '건축물의 에너지 절약 설계 기준'을 고시한다. 국토부가 고시한 건축물의 에너지 절약 설계 기준에서는 지역을 중부1지역, 중부2지역, 남부지역, 제주도로 분류해 그 기준을 제시한다. 다음은 건축물의 에너지 절약 설계 기준에서 제시한 '지역별/부위별 단열재의 두께 기준'이다.