전문가 칼럼
투습의 정도
투습의 정도"이 제품은 투습율이 좋습니다. 이제품은 다른 제품에 비해 증발양이 높습니다." 이제는 적어도 이런 막연한 주장으로 재료를 광고하고 판매하는 시절은 좀 지나간 것이 아닌가 싶다.
그러한 이유에서 많은 회사들이 각각의 제품에 (특히 수입산의 경우) 투습저항(Sd)이라고 독일어 권에서 많이 표현을 하며, 또 이와 상관된 증발량은 어떠한지를 표기하는 경우가 많다. 보통 시험성적서라고 한다.
시험성적서에는 필요한 각각의 값이 표기가 되어 있는데, 특히 페인트나 미장제품의 경우는 함수량 또한 절대적으로 표기가 되어 있어야 한다.
ISO에 따른 국제적인 표기가 독일어권의 EN이나 DIN 혹은 스위스의 SIA와 같은지는 개인적으로 더 조사는 하지 않았지만 의미의 전달은 같다고 보기에 DIN EN 1062-1의 표현을 빌어 투습저항과 관계가 있는 Sd 값과 V(증발량)과의 상관성을 언급하려고 한다.
흔한 경우는 아니지만 어떤제품의 증발량이 이것이다 라고 표현이 되는 것은 실험실에서 23℃의 온도하에서 상대습도가 100%에서 50%사이에서 측정된 값이라는 것이다.
DIN EN 1062-1에 따르면
Sd 값 = 21÷V 값
V 값 = 21÷Sd 값으로 표현이 가능하다.
즉, 만일 어떤 미장용 제품의 Sd값이 0.43m 라면 23℃의 조건에서의 증발양은 21÷0,43 = 48.84 g/m²·d 로 즉, 하루에 제곱미터당 약 48.84 g이 증발이 가능하다는 수치이다.
이는 주변조건상 여름(23℃, 상대습도 50%이상이므로)에 해당하며 환절기 같은 기간(온도가 10℃정도)에는 증발양은 반으로 줄고 온도가 겨울평균온도의 3℃로 보면 증발양은 4분의 1로 줄어들게 된다. 즉, 외기온도 3도의 조건에서는 12.21 g/m²·d 만이 증발을 할 수 있다는 말이 된다.
여기서 외벽의 페인트를 예로 들어보자.
만일 선택된 페인트의 Sd 값이 0.20m 이고 각 재료의 함수률을 표시하는 w 값이 0.1 kg/m² h0.5 (0.5는 시간의 루트로 약 4.9 혹은 단순하게 5 를 나타냄. 그러나 이 값은 사실 건축가나 시공자에게 바로 다가오는 수치가 아니기에 w 값에 4.9 혹은 5를 곱하면 이 재료를 통해 강수시 마감재가 흡수 또는 통과하는 물의 양을 알 수가 있다) 계산해보면 24시간에 이 재료가 함유할수 있는 물의 양은 100그램x4.9 = 약 500 g/m² d 이 되며 증발량은 21÷0.2 = 약 105 g 이 된다.
이는 23℃의 외기에서 하루에 증발 가능한 양이므로 약 5일후면 모든 수분을 증발 할 수 있기 때문에 전혀 문제가 되지 않는 제품인것 같지만, 만일 온도가 3℃에서는 어떤가? 증발량이 단지 26 g/m² d 으로 약 19일이 지나야 겨우 증발을 할수가 있다는 말이 되기도 한다. 만일 w 값이 0.2 kg/m² h0.5 라면 1,000g 가까이 되므로 문제의 심각성을 알 수가 있다. (한달이 넘도록 마감재 내부에 수분이 존재한다는 이야기가 된다)
언급하고 싶은 말은 특히 미장과 페인트의 성별에서는 이 Sd 값과 함수량 W 그리고 증발이 가능한 양 등을 전반적으로 알아야 위의 공식으로 계산을 해서 문제 가능성의 여부를 알 수가 있다.
이 증발시간이 지연될수록 물이 오랫동안 증발하지 못하고 입면에 있게 되므로 주변의 먼지를 정전기처럼 모으게 되고 결국은 균조류 같은 곰팡이가 발생될 위험이 높아진다.
그래서 페인트 생산업체에서는 이 문제를 가리기 위해 무엇을 섞어서 페인트를 생산해 낼까? 다름아닌 살충제 혹은 농약같은 독을 섞는 것이다. 그러나 이러한 약품은 조균류나 곰팡이로 인한 피해를 줄여야 하기에 물에 녹는 성격이 있다(수용성이어야 균류와 접촉이 가능하기 때문에). 즉 빗물에 씻겨 내려간다는 것이다.
이를 가급적이면 억제하기 위해 꼭 화학재를 섞어야 하는데, 이 화학재가 Polymer라는 것으로 이를 사용하면 불행하게도 Sd 값이 올라가는 즉, 투습력이 저하가 되게 된다. 그러므로 독일에서 들어오는 페인트 제품은 반드시 이에 대한 검토가 필요하다.
당연히 시험성적서에는 농약이니 기타 인체에 해로운 표시는 살짝 포장이 되어 있다. 보통은 무슨 코팅제라 표현이 되어있다. 모든 시스템이 다 그렇다는 것은 아니다. 전혀 문제가 없는 시스템도 있다. 단 다른 형태의 제품보다 보통 silicate 계열의 제품이 이러하다.
독일산이라도 실리콘 계열의 페인트의 경우 반드시 점검하기를 권유한다. 에너지 절감의 목표로 환경을 보호한다는 슬로건아래에 사실은 알고보면 다른 하나의 자연을 다른 형태로 파괴하고 있는 것이다.
독일은 비교적 외부 환경이 좋기에 곰팡이 그리고 조균류가 상당히 많다. 그래서 5년동안 외기에서 곰팡이류가 번식하지 않아야 하는데 이 5년을 견디기 위해서 이런 처리 방법이 사실 필수 불가결하다.
새로운 그런 친환경적인 대체안이 필요하지만 아직 거기까지는 아닌듯하다. 우리는 이들처럼 상수원이 많이 분리되어 있는 조건이 아니기에 그 장기적 여파는 더 심하리라 개인적으로는 본다.
다시 투습으로 돌아가서 보통 하우스 랩이라 부르는 투습방수지의 경우는 조금은 다르다. 왜냐하면 일단은 외기로부터 보호되므로 직접적인 우수의 영향이 전혀 없기 때문에 함수량은 그리 중요한 인자가 아니지만 표기된 증발량에 겨울철을 고려하여 나누기 4를 하면 겨울이나 환절기의 상황을 더 잘 이해할수가 있다. 한국에 요즘 공급되는 회사의 제품 중에 Sd가 최고 0.01 m에 이르는 제품이 있다. 이를 증발량으로 보면 21÷0.01 = 약 2,100 g/m²·d 이 되고 증발에 불리한 3℃의 경우에는 2100÷4 = 약 525 g/m² d 의 습기가 외부로 증발이 가능하다는 것을 알 수가 있다.
다른 유사제품으로 이 Sd 값이 약 0.15 m인 제품은 140g/m²·d 정도가 23℃에서 하룻동안 증발을 하고 3℃에서는 단지 35 g/m²·d 이 증발할 뿐이다. 어떤 제품이 습환경면에서 더 안전한지 꼭 얘기할 필요는 없으리라 본다.
위에 언급한 단위의 서로 연관성을 잘 이해를 해야 습기로 인한 하자를 막을수가 있다. 이 관계는 계속해서 설명을 하려 한다.
요즘 특히 목조 건물을 보면 외부에 알루미늄 계열의 복사필름 그리고 이지씰이라는 것을 많이 시공하는데 물리적으로 전혀 맞지 않는 그런 구조이다. 여기에 방습지가 단순 비닐이거나 혹은 역결로를 우려해 그것마저 설치를 하지 않았다면 결과는 불보듯 뻔하다. 여기에는 토론의 여지가 없다.
단열은 추운곳에 방습은 더운쪽에 설치하는 것이 바른 시공이다. 우리는 당연히 캐나다처럼 춥지는 않지만 겨울이 있는 기후는 반드시 방습층이 필요하다.
흡수계수(량)의 단위도 DIN 과 동일한 kg/m² h0.5 를 사용합니다. (여기서 "h0.5 - 루트시간" 은 측정시간이 아니라 흡수량을 추정하기 위한 테일러법칙에 준한 측정방법 (Root Time Method)을 따른 것 입니다. 비슷한 개념의 측정방법으로는 Log Time Method가 있습니다.)
투습계수는 "KS F 2607 :2007 - 건축 재료의 투습성 측정 방법"으로 정의되어져 있습니다. 다만 DIN EN 1062-1에 설명되어져 있다고 하는 "Sd = 21÷V" 의 상관식은 아직 우리나라의 표준에 들어와 있지는 않습니다.
그러나 KS F 2607, KS F 2609 의 정의가 모두 DIN EN 1062-3 의 규정을 참조하여 정의되었으므로 상기의 "Sd = 21÷V" 수식을 차용하여 사용해도 무방하리라 판단됩니다.
한가지 더 사족을 달자면 흡수량의 계산 방법은 에너지로 따지면 정상상태의 해석입니다. 즉, 대기압에 의해 표면에 수직으로 힘이 전달되는 상태에 대한 "정적해석"의 결과입니다. 그러므로 외기에 노출된 벽체에는 다양한 방향과 힘으로 빗물이 부딪침으로 인해 흡수량과 증발량이 현저히 달라질 수 있습니다. (현대 응용물리에서도 Terzaghi에 의한 압밀이론이 수평이동하는 표면수의 흡수량에 대한 유효성이 있는 것이지 아직 증명되지 못하였습니다.)
즉, 흡수량과 증발량은 생각보다 악영향이 덜할 수도 있지만, 계산치보다 더 악영향을 끼칠 수도 있습니다. 그렇기 때문에 더더욱 원칙과 표준이 필요합니다. 건축은 그래서 어려운 것 같습니다.
단위는 간단히 설명드릴 수 있을 듯 합니다.
SD값 : 등가공기층두께, 즉 제품이 습기를 통과시키는 정도입니다.
0.2m 면 아주 잘 통과시키는 것이고, 100m를 넘으면 방습소재라고 볼 수 있습니다.
흔히, 석고보드가 0.2m 정도의 성능을 가지고 있습니다.
V값 : 흡수량(계수), 어떤 제품이 물을 머금는 정도입니다.
하나는 통과정도이고, 하나는 머금는 정도입니다. 이 둘사이의 관계는 설명글에 있습니다.
V값의 단위는 g/m²·d 또 kg/m² h0.5 를 사용합니다. 이 둘은 같은 개념의 단위입니다. 즉, 둘다 (무게/ m²시간) 이고, 앞의 단위는 d를 사용해서 하루 24시간을 나타낸 것이고, 뒤의 것은 이 시간을 루트제곱한 것입니다.
루트 24 = 4.9 가 나오게 됩니다. 반대로 4.9를 제곱하면 24가 나오게 됩니다.
단위에 루트시간을 사용하는 이유는 2차방정식의 포물선 곡선을 직선으로 보이게 하여 이해를 쉽게 하고자 함입니다. 즉, 실제 사용에 있어서의 하루 증발량을 비례식으로 쉽게 나타나게 끔 하기 위해서입니다.
한가지만 더 질문 드리겠읍니다 21÷v(g/m²·d )를 한경우 sd값(m)이 되는데 21의 의미와 단위는?
페인트들을 규정합니다.
상당히 복잡하지요. 그러나 더 중요한것은 이런 기준이 아니라 상부에 표시된 계산식과 온도에 따른 증발량의 저하입니다. Sd(투습저항을 공기층 두께로 환산한 수치) 수치는 쉽게 구할 수가 있는 것으로 압니다.
자세하게 설명을 첨부하신 최소장님에게 감사드립니다.
알기 쉬운 설명으로 친절한 가르침 감사합니다.
혹시 KS F 2607 투습저항(SD) 를 의뢰 하는 곳을 알수 있을까요?