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 창유리 대신 투명단열재

창유리 대신 투명단열재  
투명단열시스템은 일반 단열재에 비해 아직 고가이다.

[한겨레] 유리건물 난방걱정 끝~


요즘 시내를 다니다 보면 깔끔하게 유리나 철로 지어진 사무용 건물들을 많이 발견하게 된다. 1970~80년대 지어져 냉난방 시설이 잘 안되어 있다면 한여름에는 찜통이 되고 겨울에는 그야말로 냉장고가 따로 없다. 그러지 않기 위해서는 많은 에너지를 건물 유지관리에 쏟아 부어야 한다.

요즘 짓는 유리 건물은 이러한 문제를 해결 할 수 있다. 창유리 대신 단열성이 높은 투명단열재를 사용해 빌딩이나 주택의 냉난방효과를 높이는 것이다.

한냉지에서 사용하면 난방부하를 현재의 40∼10%까지 줄일 수 있다고 한다.

자연형 태양열 시스템 응용분야에 가장 유망한 기술인 투명단열재는 최신 단열시스템 중 가장 실용성이 높은 재료이다. 투명단열재는 열관류율이 낮고 태양광투과율이 높으며, 태양열복사에 대한 열변환 효율이 우수하여 겨울철에 태양에너지를 효과적으로 이용할 수 있다.

투명단열재는 주간에 남측면의 투명단열재를 통하여 검은색으로 처리된 벽 표면에 태양열을 흡수 및 저장하여 야간에 실내로 방출하는 개념이다. 태양열 획득이 가능한 시간과 최대 열손실이 발생하는 시간이 일치하지 않으므로 시간상의 지연을 고려하여 축열체의 밀도가 높아야 한다. 투명단열시스템은 외부유리, 차양장치, 투명단열재, 플라스틱 필름이나 얇은 유리판과 벽체 등의 구성요소들이 프레임에 의해 고정되는 형태가 일반적이다.

외부유리로는 보통 강화유리가 사용되며, 차양장치로는 롤러 블라인더 등이 사용된다. 프레임으로는 낮은 열전도율을 가진 재료를 사용하고, 태양광을 최대로 받아들이기 위해 두께는 가능한 얇게 한다. 외기침투와 시스템내의 대류현상을 방지하기 위해 밀폐된 벽에 부착한다. 단열재 내부는 낮 동안에 50~80℃까지 상승하여 축열체를 가열하게 된다.

최근 개발되고 있는 실리카 에어로겔은 거의 투명하며 밀도는 0.05∼0.2g, 기공률은 90∼98%이다. 1g당 500∼1,000㎡나 되는 다공질로서 표면적이 매우 크다.

또한 태양광 투과율은 3㎜ 두께 판유리가 90%인 것에 비해, 두께가 1㎝인 에어로겔은 94%, 열전도도는 유리섬유 등 통상 단열재의 반 정도의 수치이다.

실리카 에어로겔은 뛰어난 성질을 갖는 재료이나, 실용화에는 기계적인 강도와 제조비용의 문제가 남아 있다.

투명단열재는 채광의 효과를 기대할 수 있다. 이때문에 창을 대신한 채광효과 및 직접적인 공간 난방에도 활용할 수 있다. 또 축열벽을 설치하여 이를 야간에 활용하여 에너지 절약을 기대할 수 있다.

투명단열시스템은 일반 단열재에 비해 아직 고가이다.

그러나 단열과 벽체마감을 동시에 할 수 있으며 한번 시공하면 환경에 부담을 주지않고 지속적으로 에너지를 공급받을 수 있는 장점이 있다. 공간을 나누고 열을 차단하는 기능만 있는 벽체가 아니라 에너지를 받아들여 굴뚝이 없는 건물들로 구성된 도시를 그려본다.

이태구/세명대 건축공학과 교수  


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