오세민
(Oh Se Min)
1
박선효
(Park Sun Hyo)
1†
정광섭
(Joung Kwang Sub)
1
-
한국시설안전공단 성능관리본부 시설성능실
(Graduate School of Mechanical Engineering, Chungnam National University, Daejeon,
34134, KoreaDepartment of Facility Performance, Korea Infrastructure Safety Corporation,
JinJuSi, 52852, Korea)
Copyright © 2016, Society of Air-Conditioning and Refrigeration Engineers of Korea
Key words
결로(Condensation), 공동주택(Apartment buildings), 결로 하자(Condensation defect), 열교(Heat bridge)
기호설명
AD：급배기 통로(Air Duct)
PD：설비배관용 통로(Pipe Duct)
TDR：온도차이비율(Temperature Difference Ratio)
1. 서론
1.1 연구배경
건물 내 결로 발생은 건축물의 가장 대표적인 하자 중 하나로써, 곰팡이 발생, 실내공기질 저하와 같은 건축 환경 및 실내 쾌적감 측면에서 매우 불리하며,
마감재를 손상시키거나 심할 경우 구조체에 심각한 피해를 발생시키기도 한다.
국토교통부 하자심사·분쟁조정위원회사무국에 따르면 2010년~2015년까지 접수된 하자심사 및 분쟁조정 심사 누적건수는 8,859건으로 매년 증가추이를
보이고 있고, 결로 하자가 약 14%를 차지하고 있으며, 벽체 부문 결로 하자가 가장 큰 비중을 차지하고 있다.
(1) 결로로 인한 피해를 방지하기 위해 국내에서는 국토교통부고시 제 2013-845호 「공동주택 결로 방지를 위한 설계기준」(이하 설계기준)을 제정·고시
하고 2015년 3월과 2016년 5월에 개정·고시하여 현재 주택법 제16조에 따른 사업계획승인을 받아 건설하는 500세대 이상 공동주택의 결로 성능을
평가하고 있다.
(2)
공동주택 내 결로 하자는 건물 이해당사자(사업주체, 입주자 등)간 개별적, 대외비로 해결되는 경우가 많고, 객관화 되지 않아 일반인들이 해당 사례를
찾기 힘들며, 설계기준에 따라 결로 성능이 평가된 공동주택의 사례 또한 실제 입주자가 확인하기는 어려운 실정이다.
1.2 연구 목적 및 방법
본 연구에서는 국내 공동주택 결로 하자 사례를 분석/공유하고 개선방안을 도출함으로써, 공동주택 이해 당사자와 입주민에게 결로 하자에 대한 이해를 높이고,
향후 유사사례 발생방지를 위한 기술 및 설계기준 개선 기초자료로 활용하고자 한다. 이를 위해 2015년 국토교통부 하자심사·분쟁조정위원회사무국에 접수된
민원 중 국토교통부고시 제 2013-930호 「공동주택 하자의 조사, 보수비용 산정 방법 및 하자판정기준」(이하 판정기준)
(3)에 따라 하자로 판정된 결로 하자사례를 중심으로 실시하고자 한다.
2. 결로 하자 사례 조사
2.1 결로 하자 사례 조사 방법
본 연구에서는 국토교통부 하자심사·분쟁조정위원회사무국에 접수된 민원을 바탕으로 자료 조사 하여 발생부위, 경과년도, 지역, 평면타입, 하자원인 등
분류 가능한 발생 유형별 분석을 실시하였고 하자의 분류기준은 다음과 같다.
∙일반하자
도면에 준하여 시공되었으나 밀착, 접촉, 시공불량(틈새 및 이음새 시공 등)으로 기능상, 미관상 지장을 초래한 하자
∙변경시공하자
건축물 또는 시설물(설치․시공하는 제품을 포함)이 아래와 같이 해당하여 건축물 또는 시설물의 안전상·기능상 또는 미관상 지장을 초래할 정도의 하자
- 설계도서에 명기된 규격․성능 및 재질에 미달하는 경우
- 설계도서와 다른 저급자재 등으로 시공된 경우
∙누락시공하자
도서상 자재형별이 있음에도 불구하고 일부를 누락하여 시공한 하자
∙미 시공 하자
「주택법」 제22조에 따른 설계도서 작성기준과 해당 설계도서에 따른 시공기준에 따라 공동주택의 내력구조별 또는 시설공사별로 구분되는 어느 공종이 시공되지
아니하여 그 건축물 또는 시설물이 안전상·기능상 또는 미관상 지장을 초래하는 것
2.2 결로 하자 사례 유형 분류
2015년 국토교통부 하자심사·분쟁조정위원회사무국에 접수된 하자심사 세부 사건
Table 1과 같이 총 20,961건으로 나타났으며, 결로 부문은 3,181건으로 나타났다. 이중 하자로 판정된 사례는 총 365건이며, 이중 총 100건을
바탕으로 사례분석을 수행 하였다.
Table 1. Amount of 2015 detailed affair cause by defect
|
Type
|
Amount
|
|
Total affair
|
3,376
|
|
noise
|
8,191
|
|
Malfunction
|
3,993
|
|
Condensation
|
3,181
|
|
Pollution & discoloration
|
1,096
|
|
Separation
|
1,046
|
|
Etc
|
3,454
|
|
Sum
|
20,961
|
본 연구에서는 아래
Fig. 1과 같이 하자심사 판정사례를 조사 분류하고 유형별로 분석하였으며, 유형 분류는 다음과 같다.
Fig. 1. Classification of condensation defect example.
경과년도, 지역, 발생부위, 하자원인, 발생시기, 평면타입 등 총 6가지로 분류하였다. 경과년도별로는 하자담보책임기간 이내 또는 이후로 구분하였고,
설계기준에 근거 3개 지역(지역 Ⅰ, 지역 Ⅱ, 지역 Ⅲ)으로 지역별로 분류하였다. 발생부위별은 표면결로 및 구조체 내부결로로 분류 한 후 벽체,
창호, 문으로 구분하였다. 하자원인별로는 벽체(품질유지불량, 법규 미준수, 검토부족, 난방 배관 미설계, 단열재 훼손, 결로방지재 훼손, 열교, 마감불량,
밀착시공불량, 우레탄 충진 미흡, 변경시공, 누락시공, 틈새시공불량, 사춤불량), 창호(품질유지불량, 부속품 손상, 결로 배출구 없음, 검토부족,
변경시공), 출입문(품질유지불량, 법규 미준수, 사춤불량)으로 분류 하였으며, 초기결로, 일반결로 2개로 구분하여 발생시기별로 분류하였다. 마지막으로
확장형, 기본형 2개로 평면타입별로 분류하여 분석을 진행하였다.
3. 결로 하자 사례 분석 및 결과
3.1 사례 조사 결과
결로 하자사례 총 100건의 발생 유형별 분류표는
Table 2와 같다. 총 100건 중 벽체에서 발생한 하자는 85건, 창호 11건, 출입문 4건으로 조사되어, 우각부위나 외벽과 직접 면하는 벽체에서 결로 및
곰팡이 발생 피해가 창호나 출입문에 비해 상대적으로 많이 발생되었다(
Fig. 2 참조). 이에 따라 벽체에 대한 실질적이고 구체적인 개선 방안이 필요하다고 판단된다.
Table 2. Number of 100 counts of condensation defect example according to category(Including overlaps)
|
Classification
|
Rigion
|
Rigion Ⅰ
|
Rigion Ⅱ
|
Rigion Ⅲ
|
|
5
|
48
|
47
|
|
Plan type
|
Extended plan
|
Basic plan
|
|
100
|
0
|
|
Position of occurrence
|
Suface
|
Inside
|
|
98
|
7
|
|
Cause of occurrence
|
Wall
|
Material
|
Poor quality
|
|
|
|
|
|
9
|
|
|
|
|
|
Design
|
Violation of building code
|
Design fault
|
Non-Design piping of heating
|
|
|
|
5
|
3
|
3
|
|
|
|
Construction
|
Damage of insulation
|
Damege of material of condensation prevention
|
Heat bridge
|
Finish construction fault
|
Contact construction fault
|
|
6
|
1
|
45
|
2
|
12
|
|
Urethane form packing fault
|
Revision construction
|
Omission construction
|
Crack construction fault
|
Filling construction fault
|
|
12
|
23
|
5
|
18
|
1
|
|
Window
|
Material
|
Poor quality
|
Damage of component
|
Non-condensation outlet
|
|
|
|
4
|
2
|
1
|
|
|
|
Design
|
Design fault
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
Construction
|
Revision construction
|
|
|
|
|
|
4
|
|
|
|
|
|
Door
|
Material
|
Poor quality
|
|
|
|
|
|
2
|
|
|
|
|
|
Design
|
Violation of building code
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
Construction
|
Filling construction fault
|
|
|
|
|
|
1
|
|
|
|
|
|
Time of occurance
|
Lower term of warranty liability
|
Upper term of warranty liability
|
|
76
|
24
|
Fig. 2. Amount of affair cause by position
3.2 유형별 사례 결과 분석
3.2.1 경과 년도 및 발생 시기별
총 100건 중 하자담보책임기간 이내 발생건수가 76건으로, 이는 준공 후 1~2년 사이에 발생한 결로 하자로 콘크리트는 재료 자체의 수분 함유량이
높으며, 함수율이 높기 때문에 초기 결로 발생의 위험성이 크다. 준공 후 1~2년 사이 수분이 충분히 제거되지 않은 상태에서 입주함에 따라 하자로
이어지는 경우가 많은 것으로 파악된다.
3.2.2 하자 원인별
발생 원인별 분석 결과 벽체의 경우 자재나 설계상의 오류로 인한 결로 하자 발생 보다는 시공상의 문제점으로 인한 세부 원인이 상대적으로 많은 분포를
보이고 있다. 특히, 단열성능이 저하 되거나 열교에 의해 발생한 결로 하자 발생이 가장 많았으며, 현장 에서 단열재 설치나 틈새 시공 불량, 우레탄
충진 미흡과 같은 시공 기술상의 문제점도 결로 하자를 발생 시키는 주원인으로 조사 되었다. 설계기준상 착공 신고 전에 평가가 이루어지며 이는 설계
도서로 평가하게끔 되어있지만, 추후 결로 방지를 위한 평가 이행 검토나 현장에서 시공상의 오류를 최소화 할 수 있는 제도적/기술적 요소가 설계기준에
반영될 필요성이 있다고 판단된다.
창호의 경우 자재 자체의 성능 불량이 가장 큰 원인으로 뽑혔고, 설계도서와 상이시공도 주원인으로 조사됐으며, 출입문의 경우 상대적으로 적은 하자 개소가
발생하였고 자재 품질유지 불량이 주원인으로 꼽혔다.
3.2.3 발생 부위별
100건 중 대부분의 경우에서 표면 결로가 발생하였고, 내부결로는 7건의 결로가 발생한 것으로 조사 되었다. 결로 및 곰팡이 발생이 실내 습도와 온도에
영향을 많이 받고, 대다수의 경우가 단열재간 이음부위 처리 미흡이나, 우레탄 충진 미흡, 틈새 시공 불량 등으로 인한 단열 성능 저하로 의한 열교로
인해 표면 온도 저하로 발생하는 경우가 많음을 확인할 수 있었다.
3.2.4 평면 타입별
평면 타입별 분석 결과 총 100건 중 모두 확장형에서 결로 와 곰팡이 하자가 발생된 것으로 조사되었고 기본형의 경우, 발코니가 실외와 난방공간의
열적 완충 공간을 형성하여 결로 발생률을 낮추는 효과가 있지만, 발코니 공간의 불투명 재료의 품질유지 불량(도장 탈락, 변색, 오염 등)으로 인한
하자 대책 마련이 필요한 것으로 판단된다.
3.2.5 지역별
지역별로는 지역Ⅰ이 상대적으로 악조건 이지만, 지역 Ⅱ, 지역 Ⅲ 에 국내 인구가 밀집되어있고, 그에 따라 공동주택 분포가 많음에 따라 발생 건수도
많은 것으로 조사되었다.
실제로 2010년~2015년 시도별 신청현황은
Fig. 3과 같으며, 지역 Ⅱ, 지역 Ⅲ에서 다수의 신청건수가 발생한 것을 확인할 수 있다(
Fig. 3 참조).
Fig. 3. Apartment building defect evaluation applications by province in 2010~2015.
발생위치별 대표 결로 하자사례는
Table 3과 같으며, 제 4장에서 상대적으로 발생위치가 많은 벽체의 결로 하자사례 및 개선방안을 도출함으로써, 반복적으로 발생하는 하자 발생 저감자료의 활용과
설계기준의 개선방안을 제안하고자 한다.
Table 3. Representative condensation defect example for each type
|
Classification
|
Actual inspection of place
|
contents
|
|
picture 1
|
picture 2
|
|
Wall
|
Region
|
Region Ⅱ
|
|
|
·Urethane form packing depth at insulation joint : 8mm
·Non-urethane form packing of high density in insulation joint
|
|
Plan type
|
Extended plan
|
|
Position of occurrence
|
Suface condensation
|
|
Cause of occurrence
|
Urethane form packing fault
|
|
Time of occurance
|
Lower term of warranty liability
|
|
Window
|
Region
|
Region Ⅲ
|
|
|
·mold through of condensation in window sealant
·Poor quality material(glass, sealant) in window
|
|
Plan type
|
Extended plan
|
|
Position of occurrence
|
Suface condensation
|
|
Cause of occurrence
|
Poor quality material
|
|
Time of occurance
|
Lower term of warranty liability
|
|
Door
|
Region
|
RegionⅠ
|
|
|
·Condensation liquid water on the door-frame & door-leaf
·Rust in the bottom ofdoor-check & door-frame thorough the condensation
·Dissatisfaction of design plan & building energy saving plan code
|
|
Plan type
|
Extended plan
|
|
Position of occurrence
|
Suface condensation
|
|
Cause of occurrence
|
Violation of building code
|
|
Time of occurance
|
Lower term of warranty liability
|
4. 벽체 결로 하자 사례별 개선방안
4.1 열교에 의한 하자 개선방안
실제 결로 하자로 판정된 벽체 사례 중 실내 천정부위 결로 발생 사례를 조사하였다(
Fig. 4 참조). 대상 벽체는 내단열 공동주택으로, 층간 슬래브로 인해 벽체 단열재가 끊긴 열교발생 부위에 천정 결로방지재 누락과 도면과 상이하게 AD/PD
벽체에 시공 누락 되어 열적 완충공간의 부재로 표면 온도 저하가 결로 발생의 주원인이었다(
Table 4 참조).
Fig. 4. The bathroom plan(AD/PD construction omission)
Table 4. Example of opaque wall’s condensation 1
|
Region
|
Plan Type
|
Position
|
Detailed cause
|
|
Region Ⅱ
|
Extended plan
|
Surface, Inside
|
Change construction
|
|
Picture 1
|
Picture 2
|
|
|
|
|
Ceiling surface condensation
|
Inside ceiling condensation
|
천정틀 내부는 외기와 직접 면하고 열교가 발생하는 부위이며, 거주자가 사용하거나 쉽게 확인할 수 있는 부위가 아니라서 변경이나 시공누락의 가능성이
있는 공간이다. 천정 실내 표면의 결로 발생은 천정 내부에 열교나 시공누락, 단열성능 저하로 인해 이미 결로가 발생한 후와 같다.
실내 표면 접합부 뿐만 아니라 천장틀 상부의 콘크리트 벽체와 슬래브 접합부와 같이 실제로 열교가 발생하는 부위에 대한 평가 방법이나 저감대책이 설계기준에
고려되어야 한다고 판단된다.
4.2 미 시공에 의한 하자 개선방안
Fig. 5와
Table 5는 단열 취약부위 결로방지재의 누락으로 인해 곰팡이가 발생한 사례이다. 대상 부위는 외부 단열과 내부 단열이 교차하는 외피의 모서리 부분으로 결로방지재
등 최소한의 열저항을 갖도록 시공되어야 하나, 실제 점검용 망치를 이용한 점검 결과 결로방지재 없이 철근콘크리트 벽체로 시공됨에 따라 냉기 유입 및
결로의 영향에 따라 곰팡이가 발생된 사례이다.
Fig. 5. Mold&Condensation of corner of wall.
Table 5. Example of opaque wall’s condensation 2
|
Region
|
Plan Type
|
Position
|
Detailed cause
|
|
Region Ⅱ
|
Extended plan
|
Surface
|
Non-construction
|
|
Picture 1
|
Picture 2
|
|
|
|
|
Mold & Condensation 1
|
Mold & Condensation 2
|
현재 설계기준상 사업주체는 설계기준 제9조에 의해 「공동주택 결로 방지 상세도 가이드라인」에 따라 단열 취약부위의 외기에 직/간접으로 면하는 모든
천장슬래브와 경계벽에 결로방지재(열전도율 0.036 W/m·K 이하, 폭 300 mm, 두께 10 mm 이상)를 시공하는 경우가 대부분이다. 주단열재가
끊기는 경계벽의 경우 열교취약부위를 결로방지재로 인해 결로 위험성을 줄여주지만, 현재 설계기준상 설계도서로만 평가를 하게 되어있고, 설계기준과 평가에
따른 이행 여부를 확인할 수 있는 제도적 장치는 없는 상황이다. 실제 결로 하자는 제 2장에서 언급하였듯이 창호나 출입문 보다 상대적으로 벽체부분에서
많이 발생하며, 설계기준과 평가에 따른 이행 여부를 활인할 수 있는 제도적 장치나 시공 이행여부의 확인이 필요하다.
4.3 현장 시공 오류로 인한 하자 개선방안
벽체부문 발생원인을 분석한 결과 열교뿐만 아니라 현장시공상의 오류(마감불량, 밀착시공불량, 우레탄 충진 미흡, 틈새시공불량, 사춤불량)로 인한 하자도
총 45건으로 큰 비중을 차지하고 있다.
아래는 벽체 모서리 부분 단열재의 이음부위의 우레탄 충진과, 틈새시공의 불량으로 인한 하자 사례이다(
Table 6 참조).
Table 6. Example of opaque wall’s condensation 3
|
Region
|
Plan Type
|
Position
|
Detailed cause
|
|
Region Ⅱ
|
Extended plan
|
Surface, Inside
|
Urethane form packing fault
|
|
Picture 1
|
Picture 2
|
|
|
|
|
View of boudoir
|
Mold of wallpaper
|
|
Picture 3
|
Picture 4
|
|
|
|
|
Finishing material breakup (mold position)
|
Condition of Urethane form packing fault
|
단열재나 건물 틈새간 건물의 기밀이나 결로에 미치는 영향은 매우 크며, 실제로 「건축물의 에너지절약설계기준」에서도 이를 방지하기위해, 방습층의 설치나
단열재의 이음부는 단열성능 저하가 최소화될 수 있도록 의무사항으로 정하고 있다.
(4)
이러한 시공상의 발생원인은 실제 공사를 진행하는 현장 기술자의 숙련도도 중요하지만, 실제 시공상에 필요한 표준상세도나 시방서, 틈새 및 단열재 이음부등의
디테일 시공 처리 가이드라인/매뉴얼 등으로 관리가 필요할 것으로 사료된다.
4.4 단열 성능 저하 하자 개선방안
벽체 우각부의 경우 점형과 선형 열교부위보다 상대적으로 외피면적이 커지며 외기와 내부가 3면이 만나는 기하학적 열교가 발생
(5)하게 되며(
Fig. 6(좌)), 실제 하자 현장의 열화상 카메라 관찰 결과도 건전부위의 표면온도 보다 모서리부가 낮게 나타나는 것을 확인할 수 있다(
Fig. 6(우)).
Fig. 6. Heat bridge by part(left)&suface temperature of corner of building envelop(right).
이는 주로 벽체 우각부위의 틈새로 인한 단열성능 저하가 주원인으로 꼽힌다. 이에 따라 설계기준에서도 외기에 직접 접하는 부위의 벽체 접합부를 평가
대상으로 삼고 있으며, 반턱 단열재의 활용이나 우레탄 폼 충진, 기밀테이프의 활용 등으로 우각부위의 단열재 이음 시공이나 틈새로 인한 단열성능 저하에
특히 유의해야 한다(
Fig. 7 참조).
Fig. 7. Half lap joint insulation(left) urethane form packing in corner of building envelop(right).
5. 결 론
본 연구의 수행 결론은 다음과 같다.
(1) 벽체 우각부위에서 창호나 출입문 부위보다 상대적으로 결로하자가 많이 발생하며, 이에 따라 실내 표면 접합부뿐만 아니라 천장틀 상부의 콘크리트
벽체와 슬래브 접합부와 같이 실제로 열교가 발생하는 부위에 대한 평가방법이나 저감대책이 설계기준에서 고려되어야 한다.
(2) 벽체의 결로 하자는 설계나 자재 보다는 현장시공의 문제점으로 인해 대다수 발생함에 따라, 설계기준과 평가에 따른 이행 여부를 확인할 수 있는
제도적 장치나 시공 이행여부의 확인이 필요하며, 추가적으로 현재 500세대 이상 공동주택으로 한정되어 있는 평가대상의 확대도 필요하다고 사료된다.
(3) 현장 시공상의 문제로 인한 결로 발생원인은 형장 시공 기술자의 숙련도도 중요하지만, 실제 시공상에 필요한 표준상세도나 시방서, 틈새 및 단열재
이음부등의 디테일 시공 처리 가이드라인/매뉴얼 등으로 관리가 필요할 것으로 판단된다.
(4) 벽체의 틈새로 인해 단열 성능 저하에 따라 결로 발생 위험이 증가하며, 시공상 반턱 단열재, 우레탄 폼, 기밀테이프 등의 활용으로 단열재 이음
부위나 틈새시공에 유의해야한다.
본 연구의 결로 하자 사례는 ‘생활밀착형 공동주택 성능 향상 연구단’ 포털(http://www.wincfree.re.kr)에 2017년 2월부터 공개될
예정이며, 결로 방지를 위한 최적 설계와 벽체 우각부위 TDR 값의 영향을 미치는 변수들의 민감도 분석을 수행할 예정이다.
후 기
본 연구는 국토교통부 주거환경연구사업의 연구비지원(16RERP-B082204-03)에 의해 수행되었습니다.
References
Song S. Y., 2016, ‘Development of Building Technology to Improve the Living Performance
Closely Related with Lifestyle to Realize the Housing Welfare’ Research Group Report(2-year),
Ewha Womans University, Vol. 3, pp. 33
Ministry of Land Infrastructure and Transport , 2016, Standard of a design for preventing
the condensation in multi-residential house, MLIT criteria 2015-238
Ministry of Land Infrastructure and Transport , 2014, Standard of Method and Judgment
for Apartment defect of investigation, Repair cost Estimate, MLIT criteria 2014-930
Ministry of Land Infrastructure and Transport , 2015, Standard of Building Energy
Saving, MLIT criteria 2015-1108
Ministry of Land Infrastructure and Transport, and Green Remodelling Creation Center
, 2013, Technique Elements Guideline for Green-Remodelling Revitalization