11-02. 콘크리트 지붕의 내단열

최초작성 : 2018. 12. 26

노출배관 규격 변경 : 2024. 03. 01 

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내단열은 하면 안된다. 이 원칙은 지붕도 마찬가지다.

이에 대한 수많은 논리와 과학적 증거가 있지만, 불행하게도 이렇게 적고 넘어가면 한 발짝도 나갈 수 없기에 내단열에서 하자를 막을 수 있는 최소한의 방법 만은 남기려 한다. 

단열의 최우선 원칙

단열에서 가장 중요한 것은 구조체에 단열재가 밀착되어야 한다는 것이다.

여기에 대한 내용은 다른 글에 이미 있으므로 링크로 대신한다. 내단열을 하려는 분들은 이 글을 필독해야 한다.

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=2462 

평지붕 일체타설

평지붕의 내단열을 (시공사가) 선호하는 이유는 거푸집을 시공할 때 단열재를 깔아 주고, 그냥 콘크리트를 타설하면 한번에 단열과 골조가 같이 끝날 수 있기 때문이다.

즉, 오로지 시공사의 편의를 위한 방법일 뿐이다. 물론 이로 인해 공사비가 낮아 지겠지만, 이 것이 과연 건축주의 이득일까?.... 

물론 세입자가 어떤 상황에서 살든 상관하고 싶지 않은 임대사업자라면, 어떠한 편법을 사용해서라도 공사비를 낮추는 것이 좋을 것이다. 그러나 과연 그게 좋을까?...

 건축주에게 이에 준하는 기준과 양심을 요구하는 것은 자본주의 사회에서 불가능한 일이다. 오로지 이의 조정과 최악의 상태를 막는 역할을 전문가가 해야 한다. 그러나 이 건축시장에서 그 전문가라는 사람들은 과연 어디에 있는 것일까... 

평지붕에 내단열을 한다면 이 일체타설을 말릴 방법은 아마도 없을 것이다.

하지만, 한가지는 지켜야 한다. 단열재와 단열재 사이로 흘러 내리는 콘크리트가 있다면 손실이 의외로 크다는 것이다. 그러므로 이 틈새를 제대로 된 테이프로 붙여야 한다. 이 "제대로 된" 테이프는 청테이프도 아니고, 이사짐 테이프도 아니다. 콘크리트를 부어 넣을 때의 압력에 견뎌야 하므로 꽤 비싸다. 

그럼 단열재 사이로 콘크리트만 스며들지 않으면 모든 문제가 해결되는가?

그렇지도 않다. 

평지붕 내단열 일체타설의 최후

아래 사례는 20년된 공공 건축물을 리모델링하면서 찍은 사진이다.

공사 당시 평지붕에 내단열 일체타설을 했던 지붕의 천장 마감을 뜯어 내고 찍은 사진이다.

아래 떨어진 단열재는 일부러 뜯어 낸 것이 아니다.

천장을 뜯어 보니 이렇게 되어 있었다.

이는 직달일사를 직접 받는 평지붕 콘크리트의 수축팽창 거리와 단열재 수축팽창의 거리가 다르기 때문에 필연의 결과일 수 밖에 없다. 이 것이 마감재 속에 있으니 건축주가 알 수 없었을 뿐...

일부 구간은 누수가 생겨서, 콘크리트의 부식이 한참 진행된 부위의 사진이다.

도시의 비가 거의 산성비이기 때문에 누수가 된 빗물이 단열재와 콘크리트 사이에서 장기간 머물면서 콘크리트의 중성화를 가속시켰기 때문이다.

이로 인해, 전혀 예상하지 못했던 구조 보강 비용이 턱없이 많이 들어 갔다.

이 것과 아래의 내용을 다 읽고도 평지붕의 내단열 일체타설을 주장하는 시공사가 있다면.... ... 더 이상 드릴 말씀이 없다.

 그러므로, 콘크리트 평지붕에 내단열 일체타설을 하기 위해서는

 1. 단열재 사이에 콘크리트가 스며들지 않도록 조치

 2. 장시간 후의 단열재 탈락을 예방하기 위한 화스너 고정

 3. 장기간의 건전성을 보장 받을 수 있는 방수를 하되, 시공사로 부터 10년 이상 누수하자 보증서 필요

을 지켜야 한다.

그럼 이 세 가지를 지키면 내단열을 해도 되는 것인가?

아래에 그 모든 것의 답이 있다.

지붕의 열교

건축법에 의해 콘크리트구조의 외단열은 면적 산정에 혜택을 주기 때문에 최근의 소형건축물은 거의 다 외단열을 하고 있는 추세이다. (공동주택 제외)

그러나 지붕의 경우 (공사비 때문이지만) 내단열을 하는 것이 대부분이다. 

하지만 이 것이 마치 표준처럼 굳어지다 보니, 공사비에 여유가 있는, 또는 여유를 떠나서 하자가 없는 건물을 짖고 싶은 건축주라고 할지라도 다른 선택사항이 있다는 사실 조차 모르는 것이 현실이며, 더 큰 문제는 현장에 있는 소위 전문가 집단 조차 이런 사실을 모르고 있다는 것이다. 즉 우리는 언젠가부터 평지붕에 외단열을 할 수 있다는 사실 조차 잊어버린 듯 하다.

콘크리트 평지붕에 외단열과 방수 방법에 대한 글을 아래 링크 참조

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=3038 

콘크리트 수분 증발의 문제

평지붕에 내단열을 선택하고, 지붕에 방수층의 형성할 경우, 콘크리트의 수분이 원할히 건조될 수 없다. 

여기에 더해서 외부 표면의 온도가 매우 크게 변한다는 것이고, 낮에 해가 뜨면 지붕의 표면 온도가 올라가면서 콘크리트 내부의 수분이 기화하게 되고, 부피가 큰 기체의 특성상 상부 방수층을 밀고 올라 오게 된다.

즉 평지붕의 표면에서 수증기가 방수층의 밀어내는 큰 힘이 작용하게 된다는 것이고, 이 이유로 모든 평지붕 불투습 도막방수의 수명이 2년을 넘지 못하는 결과를 초래한다.

외단열과 내단열이 만나는 지점의 열교

위의 그림처럼 외벽의 외단열, 지붕의 내단열이 만나는 지점에서는 항상 열교가 발생한다. 이 열교를 최대한 억제하기 위한 조치는 외벽 쪽에 내단열을 추가하는 것이다.

흔히 내단열을 하는 공동주택에서 열교에 의한 결로를 방지하고자 하는 “결로방지단열재”와 같은 개념이다. 공동주택에서는 통상 400mm 폭에 두께 20mm 압출법단열재를 사용하는데, 이 폭과 두께는 (오랜 연구 끝에 나온 치수겠지만) 정말 “최소한”의 조치에 불과하다. 

여러 가지 경우의 수를 고려했을 때, 이 치수는 “최소” 500mm 이상의 폭에 30mm의 두께는 되어야 한다. 다시 한번 강조하지만 “최소의 치수”일 뿐이다. 

만약 더 보강을 원한다면 두께를 늘릴 필요는 없다. 길이를 늘리는 것이 더 효과적이다. 즉 길이를 600, 700mm 등으로 늘리는 것이 더 효과적이나, 그렇다고 해서 1미터를 넘어가는 것도 별 효과를 보기 힘들다. 

테두리보가 있는 경우에도 이 원칙은 변하지 않는다.

여기서 명심할 것은 이 폭과 두께는 “결로”를 막기 위한 최소한의 조치일 뿐이지, 열의 통과를 효과적으로 막기 위한 조치는 아니라는 것이다. 즉 단열재 두께가 얇을수록 열손실이 많아지는 것과 같다. 

그럼 이 단열재가 두꺼워 지는 것은 도움이 되는가?

열손실을 줄이는데는 도움이 되나, 결로는 막는 목적에는 반대의 양상이 나타난다. 조금 이해되기 어려운 현상이지만.. 내단열의 얇은 단열재는 열손실이 많은 만큼 반대로 콘크리트 쪽에 열이 많이 갈 수 있다. (즉 아이러니하게도 콘크리트의 온도를 올릴 수 있다.) 이 단열재의 두께를 올리면 상대적으로 콘크리트 쪽으로 열이 적게 가면서 콘크리트의 온도를 더 내릴 수 있으며, 결로방지 단열재의 끝 부분의 온도가 더 내려간다.

아래 시뮬레이션 결과와 같다.

경계조건 : 외부 -5℃, 내부 21℃

결로방지 단열재가 30mm 일 때는 결로방지단열재의 표면온도와 콘크리트의 온도 모두 결로 발생 온도를 넘어선다.

하지만...

결로방지 단열재가 180mm로 두꺼워 지면, 결로방지 단열재의 표면온도는 높게 올라가나, 결로방지 단열재 끝단의 콘크리트 온도는 상대적으로 더 내려 간다.

그러므로 결로방지 단열재가 더 두꺼워 지는 것도 능사는 아니다.

천장 속의 높이

 그러나 이 모든 것이 유효하기 위해서는 천장 속의 높이가 최소 500mm 가 되어야 하는데, 보의 높이가 이 것을 보장할 정도라면 괜찮으나, 그렇지 못할 경우 억지로라도 높이를 확보해야 하는데, 이 높이를 지킬 수 있는 소규모건축물은 그리 많지 않다. 

 이 것에 대한 판단은 건축주 또는 이 글을 읽는 관련 전문가가 알아서 해야 한다. “그 높이 보다 적어지면 문제가 생기는가?” 라는 질문은 아무 의미가 없다.

커튼박스

이 부분은 최근 공동주택에서 많은 문제를 야기하고 있는 부분이기도 하다.

이는 커튼박스를 달 때, 단열재를 췌손하는 경우가 많을 수 밖에 없기 때문이다. (커튼 박스는 얇은 철판을 사용하거나, MDF를 사용하는데 철판의 경우 열전달과 무게가 문제 될 수 있고, MDF는 실내공기질에 영향을 미칠 수 있다. 아무도 커튼박스에 사용되는 MDF의 품질을 확인한 적은 없기 때문이다. 이 판재가 E1 이상임을 꼭 확인해야 한다.)

내단열 공동주택의 경우 두꺼운 외벽의 단열재를 뚫고 이 커튼박스를 다는 것은 어려우므로 대부분 결로방지단열재 쪽으로 고정을 할 수 밖에 없다. 이 때 결로방지단열재를 훼손하게 된다. 훼손은 물론 결로로 이어진다.

이 부분은 외단열을 한 소규모 건물 역시 자유로울 수 없다.

결로방지단열재를 500mm 길이로 했다고 하더라도 대부분 이 것을 없애고 커튼박스를 달 것이며, 만약 이 것을 마감과 함께 잘 유지한다고 하더라도 결국 상부의 결로방지단열재를 훼손하고 달아야 하기 때문이다.

그러므로 천장에 충분한 여유가 없는 (평지붕 내단열을 한) 건물이라면 이 마지막 층의 커튼박스는 아예 하지 않는 것이 옳다.

이래 저래 답이 없기 때문이다.

보의 단열

슬라브 증간에 보가 있다면 이 보까지 모두 포함해서 단열을 해야 한다. (법적으로도 그렇다.)

이 단열재 두께는 당연히 법정 단열 두께를 지켜야 하며, 이 부분을 결로방지 단열재를 붙이는 부분과 같다고 보면 안 된다.

번외의 이야기지만, 철골 구조의 경우 이 보의 단열이 쉽지 않다. 철골조는 법에 의해 내화뿜칠을 해야 하는데, 이 뿜칠은 법적 단열 성능을 낼 수는 없다. 

가끔 정신나간 설계사무소에서 내화뿜칠 두께를 법적 단열재 두께만큼 하라고 도면에 명기를 하는 경우가 있는데, 암면뿜칠은 50mm를 넘을 수 없다. 50mm 조차 한번은 안되고 두 번에 걸쳐서 해야 한다.

그러므로 결과적으로 철골구조 지붕의 경우 외단열로 가야 한다. 물론 “외단열을 어떻게?”라고 한다면 다시 제자리일 뿐이다. 

천장 마감을 위한 바탕재 또는 달대

천장 마감을 하기 위해서는 천장을 무언가로 달아 매야 한다. 통상 두 가지 방식을 이용하는데, 한 가지는 각목을 이용하는 것이고, 다른 하나는 철재로 만들어진 달대를 이용하는 것이다. 

각목을 이용할 경우 대부분 아래의 사진처럼 달대를 시공한다. 작은 방의 경우 천장에 매달리는 각목을 최소화 할 수는 있지만 그래도 완전히 없앨 수는 없다.

<사진출처:https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=tjahrtn&logNo=205075301&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F>; 

문제는 평지붕에 내단열을 하면서, 이 각목 달대를 달아야 한다는 점이다.

달대를 먼저 달고 단열을 해야 하는데, 아래 그림처럼 시공이 되는 것은 불가능하다. 그저 그림일 뿐이다.

이 부분의 제대로 하려면 각목 달대 주변으로 최소 30mm 이상의 공간을 두고, 폴리우레탄 단열폼으로 채워야 한다. (접착폼과 단열폼을 구분해야 한다.)

다만 폴리우레탄은 화재 시 위험성이 크기에 (유럽규격을 기준으로) B1 인증의 폼을 사용해야 한다. 

이 방식이 현실에서는 최선이나, 나무가 습기에 의해 손상되는 것까지는 막을 수 없다. 물론 이 나무가 상해서 천장의 구조에 영향을 미칠지 그렇지 않을지, 미친다면 그 시간이 얼마나 걸릴지.. 그 모든 것은 그저 막연한 추측이며 확률이다. 분명한 것은 쉽게 망가지지도 않겠지만, 영원히 안정적이지도 않을 것이라는 점이다.

달대없이 할 수 있는 방식도 있다. 

아래 사진처럼 달재 자체를 구조체로 만드는 방식이다. 사진에서 느끼겠지만 문제가 될 확률이 극히 적어 진다.

그러나, 단독주택이나, 천장 속 공간의 어떻게든 최소화하는 소규모건물에서 이 방식을 택할리는 없을 것이다.

<사진출처:http://prologue.blog.naver.com/PostThumbnailView.nhn?blogId=designmecca&logNo=120039918947&categoryNo=50&parentCategoryNo=242>; 

그나마 추천할 수 있는 방법은 철재 달재 (헝거볼트)를 이용하는 방식이다. 공사비는 올라가지만 천장의 결로와 구조적 안정성을 고려하면 최선의 방식이다.

다만 이 때도 행거볼트 주변에 단열폼을 채워 넣어야 하는 것은 같다.

<사진출처:http://egloos.zum.com/arctrus/v/2499645>; 

공배관

마지막으로 천장 조명을 위한 전선과 그 전선을 시공하기 위한 공배관 내부의 결로이다.

콘크리트 구조에서 조명을 위한 전선은, 전선 자체를 매립하는 것이 아니라 전선이 들어갈 수 있는 공배관을 매립한다.

(콘크리트 속에 매립이 된다면.. 이 배관은 금속관이 아닌 난연CD관을 사용한다. - 노출이면 금속관을 사용해야 한다. - 시중에 있는 이 CD관 얼마나 불에 잘 타는 것들이 돌아다는지 거의 신기에 가깝다. 더 신기한 것은 이 모든 CD관 표면에 난연CD관이라고 인쇄되어져 있다는 것이다. 우리나라 모든 건물이 다 타버리지 않는 것은 기적에 가깝다. 그러므로 정직하게 난연관을 제조하는 업체의 사정이 어려워 질 수 밖에 없을 것이고, 이 모든 것의 피해는 고스란히 소비자의 몫이다. 건축 근처에 이런 것이 얼마나 많은가.. “싸게 싸게는” 결국 우리 스스로에게 방아쇠를 당긴다.)

대게의 경우 전선을 다른 곳으로 연결하기 위해 아래 사진처럼 철재 또는 플라스틱의 전선상자(아울렛박스)를 매립하며,

거푸집을 탈거하면 아래와 같이 상자만 남고, 그 공배관 속으로 전선을 삽입하면 된다.

문제는 평지붕 (즉 마지막층) 속에 매립된 전선의 공배관으로 실내의 공기가 들어가고, 겨울철 이 배관 속의 온도는 외기 온도와 같기 때문에 (내단열이기에!!!) 배관 속에서 결로가 생긴다는 것이다.

결로 하자가 난 사례는 아래와 같다.

이 사진처럼 전선의 이음이 규정대로 되었다면 그 나마 괜찮겠지만, 규정을 어기고 대충 이은 전선은 결로수에 의한 합선으로 이어지며, 그 결과는 “불을 본 듯” 뻔하다.

이 경우는 위의 달대 등과 같이 배관을 무언가로 막고, 단열폼으로 채우고... 하는 등의 방식은 최선의 방식이 아니다. 

전선은 늙기도 하고, 예상치 못한 이유로 전선을 교체해야 할 일도 생기며, 말 그대로 “전선”이기에 전선 주변의 온도를 올리는 행위는 좋지 않다. 특히 그 것이 (화재로부터 민감한) 폴리우레탄폼이기에 안전을 우선으로 고려한다면 권장하는 방법은 아니다.

가장 옳은 방법은 마지막 층 전선 배관을 슬라브에 하지 않는 것이다. 즉 매립하지 않는 것이 유일한 방법이다. 

이 때 전기사업법 기술기준에 의해 모든 배관은 난연CD관으로 시공되어야 하며, 천장면에 직접 닿아서도 안된다. 즉 공배관을 달대에 묶어서 천장 속을 지나가도록 해야 한다.

이 때는 공배관이 노출되어야 하기에 금속 후렉시블 관이어야 한다.

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이 모든 것을 지키면서 까지 내단열을 해야 하는지는 스스로 결정을 해야 한다. 우리나라 건축법에서는 여기에 대한 아무런 내용이 없기 때문이다. 

그냥 외단열로 하자... 

모든 문제가 해결되기 때문이다.