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논문 기본 정보
- 자료유형
- 학위논문
- 저자정보
- 지도교수
- 양근혁
- 발행연도
- 2013
- 저작권
- 경기대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
이용수18
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에너지효율이 높은 건축물을 구현하기 위해서는 고단열 외피가 필수적이고 열교가 없는 단면상세가 구현되어야 한다. 커튼월은 외단열 공법을 채택하고 있어 열교방지(Thermal bridge free), 내부 축열 향상, 부하저감에 유리하고 단열재의 일체화를 통해 단열재 조인트부위의 열교 및 누기를 방지할 수 있는 장점이 있다. 그럼에도 커튼월을 구성하는 앵커체 부분과 구조틀에 의한 단열재의 불연속면이나 단면축소 부위에서 열교가 발생된다. 커튼월 프레임에서 열적 취약성은 국부적인 열손실이나 결로 등과 같은 문제발생에 한정되지 않고 건축물 전체의 열성능에 영향을 미친다. 이에 기존의 보편적인 건식 외장 시스템 구성공법에서 확보하기 어려운 앵커링 유닛에서의 열교차단, 단열재 일체화, 단면축소 부위에서의 열교현상 억제를 실현하여 에너지절약형 건축물을 구축할 수 있는 공법 개발이 필요로 하게 되었다.
본 연구에서는 강선과 아연도 철판으로 구성된 트러스 프레임 내부에 단열재를 충진한 "트러스 단열프레임 유닛을 이용한 건식 외피 구조틀 시스템 개발"을 목표로 하였다. 트러스 단열프레임 유닛은 건축물 외피의 바탕 구조틀로 사용하여 단열재의 연속면을 확보함과 동시에 커튼월에서 요구되는 구조적, 환경적, 사회적, 경제적 요구 성능을 만족 할 수 있게 한다.
성능 확인을 위하여 먼저 기존공법과 개발시스템의 단순열관류율을 산출식에 의하여 계산해보고 2차원 정상상태 열해석 프로그램인 Therm6.3을 이용하여 평균열관류율과 선형열관류율을 계산하여 비교한다. 3차원 형상인 개발시스템 부재는 계산에 의하여 열성능을 확인할 수 없으므로 개발시스템의 트러스단열프레임 부재와 동등한 시험체를 제작하고 KSL9016(2010) 보온재의 열전도율 측정 방법 중 평판열류계법에 의한 열전도율을 측정한 후 그 값을 다시 Therm6.3 프로그램에 입력하여 열성능을 산출하여 비교한다. 이 값들을 상당열관류율 산출식에 대입하여 상당열관류율을 구한 후 그 값들을 비교하므로 열성능의 정도를 알 수 있다. 또한 에너지 경제성 평가를 위하여 가상의 건축구조물을 설정하고 기존공법과 개발시스템의 상당열관류율값을 대입하여 연간 총 열손실량을 산출 비교 한다.
개발된 시스템의 성능평가 결과 기존공법의 철재 구조틀에 비하여 선형열교를 고려한 상당열관류율이 약 60% 낮았고, 가상의 건축물 구조벽체를 통한 연간 총손실열량 산출 비교에서는 에너지 손실량이 기존공법 대비 약 62% 절감됨을 확인 하였다. 또한 외단열 공법에 적용할 수 있는 단열재 선택의 폭을 넓게 할 수 있고 특히 현장에서 용접시공을 배제하므로 화재발생 방지, 감전사고 방지, 공정단축 등의 효과에 우수한 특징이 있다. 본 개발시스템은 외단열을 적용하는 금속커튼월에서 건물에너지 절감에 효과적이며, 시공과정에서 경제성을 확보 할 수 있는 공법이다.
본 연구에서는 강선과 아연도 철판으로 구성된 트러스 프레임 내부에 단열재를 충진한 "트러스 단열프레임 유닛을 이용한 건식 외피 구조틀 시스템 개발"을 목표로 하였다. 트러스 단열프레임 유닛은 건축물 외피의 바탕 구조틀로 사용하여 단열재의 연속면을 확보함과 동시에 커튼월에서 요구되는 구조적, 환경적, 사회적, 경제적 요구 성능을 만족 할 수 있게 한다.
성능 확인을 위하여 먼저 기존공법과 개발시스템의 단순열관류율을 산출식에 의하여 계산해보고 2차원 정상상태 열해석 프로그램인 Therm6.3을 이용하여 평균열관류율과 선형열관류율을 계산하여 비교한다. 3차원 형상인 개발시스템 부재는 계산에 의하여 열성능을 확인할 수 없으므로 개발시스템의 트러스단열프레임 부재와 동등한 시험체를 제작하고 KSL9016(2010) 보온재의 열전도율 측정 방법 중 평판열류계법에 의한 열전도율을 측정한 후 그 값을 다시 Therm6.3 프로그램에 입력하여 열성능을 산출하여 비교한다. 이 값들을 상당열관류율 산출식에 대입하여 상당열관류율을 구한 후 그 값들을 비교하므로 열성능의 정도를 알 수 있다. 또한 에너지 경제성 평가를 위하여 가상의 건축구조물을 설정하고 기존공법과 개발시스템의 상당열관류율값을 대입하여 연간 총 열손실량을 산출 비교 한다.
개발된 시스템의 성능평가 결과 기존공법의 철재 구조틀에 비하여 선형열교를 고려한 상당열관류율이 약 60% 낮았고, 가상의 건축물 구조벽체를 통한 연간 총손실열량 산출 비교에서는 에너지 손실량이 기존공법 대비 약 62% 절감됨을 확인 하였다. 또한 외단열 공법에 적용할 수 있는 단열재 선택의 폭을 넓게 할 수 있고 특히 현장에서 용접시공을 배제하므로 화재발생 방지, 감전사고 방지, 공정단축 등의 효과에 우수한 특징이 있다. 본 개발시스템은 외단열을 적용하는 금속커튼월에서 건물에너지 절감에 효과적이며, 시공과정에서 경제성을 확보 할 수 있는 공법이다.
목차
제 1 장 서 론 11.1 연구배경 및 목적 11.2 연구의 내용 및 범위 3제 2 장 외피시스템에 요구되는 제도 및 기존공법 현황 72.1 외피시스템에 요구되는 성능 72.2 국내외 건축물의 에너지 절감 관련 제도 82.2.1 건축물의 에너지 절감과 관련된 정책 방향 82.2.2 국내 제도 현황 9(1) 건축법 9(2) 건물에너지절약 설계기준 10(3) 건물에너지효율등급 인증제도 11(4) 에너지이용 합리화법 12(5) 저탄소 녹색성장 기본법 13(6) 친환경 건축물 인증제도 132.2.3 해외 제도 및 규제 현황 14(1) 일본 14(2) 미국 15(3) 홍콩 15(4) 싱가포르 16(5) 영국 16(6) 독일 17(7) 유럽연합 18(8) 기타 182.3 외피시스템에 대한 기존 공법 현황 192.3.1 일반적인 적용 공법 19(1) Stick System 19(2) Unit Wall System 20(3) Unit and Mullion System(Punched Window and Panel - System) 202.3.2 공법의 특징 22(1) 일반적인 특징 22(2) 열적 성능상의 특징 232.3.3 패시브건축물 적용 공법 292.4 소결 34제 3 장 트러스 단열 프레임유니트 시스템 개발 373.1 개발공법의 제안 373.1.1 트러스 단열 프레임의 구조 개요 373.1.2 구성 재료 37(1) 아연도금 강판 37(2) 철선 40(3) 세트앙카 40(4) 육각볼트, 너트 40(5) 직결나사 41(6) 단열재 413.1.3 구성부재 41(1) 트러스단열프레임 41(2) 앵커링 유닛 부재 42(3) 횡고정용바 및 횡고정용바클립 443.2 개발시스템의 조립 및 시공 463.2.1 앵커링 유닛 부분 463.2.2 개발시스템의 조립 및 시공 49제 4 장 성능 및 경제성 평가 514.1 단순 열관류율 산출 514.2 실험에 의한 트러스단열프레임의 열전도율 산출 574.3 선형 열관류율(ψ, Linear Thermal Transmittance)산출 604.4 가상 건축물 외피에서의 경제성 비교 664.5 기존공법 대비 개발시스템의 특징 714.6 소결 73제 5 장 결론 74참고문헌 76Abstract 78
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