A Study on the Core Design Principle of High Insulation Curtain-Wall

고단열 커튼월 핵심 설계 원리에 관한 연구

As the proportion of newly built office buildings with curtain-walls has increased so has the need to improve the thermal performance of curtain-walls. Most curtain-wall structures are composed of aluminum frames and high-performance glazing making them more difficult to achieve higher insulation performance levels compared to typical non-glazed insulated walls. However with the growing use of low-e and vacuum glass and the development of various thermal breaks, the U-value of curtain-walls have greatly improved. This paper presents the findings of a research project into a high-performance curtain-wall system suitable for zero-energy buildings through the core design principle of a thermally improved curtain-wall frame. Typical core technologies are summarized as follows. The thermal performance of an aluminum frame curtain-wall can be improved by 19% when a thermal break is implemented at least two times over the frame's section and it can be improved by 25% if the inner space of the glazing pocket is divided into multiple compartments. In addition, the use of polyamide, which has excellent structure and fire resistance properties, can further improve thermal performance by more than 4%. This material can improve glazing workability and minimize internal convective heat loss by utilizing double extrusion technology. Higher insulation performance can be realized when designing a curtain-wall using these design principles which can contribute to energy savings towards the realization of zero-energy buildings.

최근 신축되는 업무용 건물 가운데 커튼월 구조를 갖는 건물의 비중은 갈수록 증가하는 추세에 있다. 그러나 대부분의 커튼월 구조는 알루미늄 프레임과 고성능 창유리로 구성되어, 일반 벽체와 같은 고단열 구조를 갖는데 한계가 있다. 그러나 Low-e 유리와 진공유리의 보급 그리고 다양한 열교차단재의 개발 등으로 커튼월의 단열값도 크게 향상되고 있다. 이에 본 논문에서는 커튼월 프레임의 단열값을 향상시키는 핵심 설계 원리를 통해 제로에너지 건물에도 적합한 수준의 고단열 커튼월 시스템을 개발하는데 목적이 있으며, 대표적인 핵심 기술을 요약하면 다음과 같다. 알루미늄의 열교차단은 최소 2번 이상 구현을 통해 19%의 성능 향상을 도모하고, 창유리 결합 부위에 있어 가능한 한 많은 다중 격실을 갖도록 설계해 최소 25% 이상의 성능 향상을 기대할 수 있다. 또한 상대적으로 구조 및 내화성능이 우수한 폴리아미드를 적용할 경우 이중압출 기술을 활용하여 유리 시공성을 향상시키고 내부 대류 열손실을 최소화하는 설계를 수행할 경우 추가적으로 4% 이상의 성능 향상을 기대할 수 있다. 본 설계 원리를 활용하여 커튼월을 설계할 경우 보다 향상된 단열성능을 구현할 수 있을 것이고, 이러한 고단열 커튼월이 시장에 보급 활성화될 경우 업무용 건물의 에너지 절감과 제로에너지 건축물 구현에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다.