Research has been conducted in many fields for the zero energy of domestic buildings. Among them, the development of insulation has become an essential element. Accordingly, researches are being made to improve the performance of organic insulating materials, and PF boards having the lowest thermal conductivity among organic insulating materials have been in the spotlight. However, problems have arisen due to the problems of durability of insulation materials such as PF boards and past acidification, and the durability of insulation materials is deteriorated when moisture or water enters due to crack gaps during the insulation of the basement layer or the external insulation method. In regard to the durability of the insulation, when the organic insulators of different kinds were placed in water, the pH was weakly basic in all organic insulation materials except PF, and the PF was about 4 pH. As a result, the PF should be continuously reviewed, and further analysis should be carried out to determine what causes acidification.
건축용 단열재는 에너지 절약을 목적으로 적용되며 불연 및 내화성능이 요구되는 부위는 무기계 섬유를 주재료로 사용하는 미네랄울 및 글라스울 소재가 적용된다. 하지만 무기계 소재인 미네랄울이나 글라스울은 특성상 수분에 취약하여 뭉침 및 처짐 현상 등이 발생하여 단열효과가 떨어지며 유기계 소재인 폴리스티렌폼이나 우레탄폼 등은 화재에 취약하고 일산화탄소 발생에 의한 가스유해성 등으로 적용에 한계를 갖고 있다. 본 연구에서는 폐유리분말과 플라이애시를 사용하여 가볍고 열전도율이 낮은 무기계 경량 발포소재를 제조하고 물리적 특성을 분석하여 단열용 제품으로서의 가능성을 확인하고자 하였다. 연구결과 폐유리분말과 플라이애시를 사용한 경량 발포소재는 균일한 공극을 형성하며 발포하였고 경량이며 불연재료이므로 불연성능 요구되는 부위에 사용이 가능하다.
To prevent energy waste in buildings used heat insulator. Heat insulator materials can be classified inorganic and organic. The organic material is be toxic gas emission, when a fire occurs. And it has lower water resistance. The inorganic material is heavy and worse thermal performance than organic materials. This study focused on thermal conductivity and density of inorganic foam material for using industrial by-products materials.
Insulation material absorption rate is closely related to thermal conductivity. In Korea, there is no study on the change of insulation material in a long-term continuous exposure environment. In this study, basic data on the long-term durability of insulation materials were obtained by measuring the absorption rate of insulation materials over time. For the purpose of providing, as a result of the measurement, PIR class2 No.2 and PIR noncombustible show similar absorption rate trends, which is thought to be due to the fact that both are made of rigid urethane foam, and flame retardant EPS has the highest absorption rate except for PF. This is thought to be because there is a space for absorption between the beads and the beads. In the case of XPS, it is thought that the reason for showing the lowest absorption rate is that because it is produced by extrusion, it has a high density and thus has less space for moisture to penetrate.
To improve the fire vulnerability of the organic insulation sandwich panel core, which is the main culprit of the large-scale fire disaster, an experiment was conducted to examine the thermal conductivity properties of the core material mixed with the organic insulation material EPS Bead and the inorganic insulation material glass wool. As the Additional ratio of glass wool increased, the thermal conductivity decreased, and it was determined that the replacement of glass wool of 3% or more had little effect on the decrease in thermal conductivity. In addition, it can be seen that the most ideal thermal conductivity is exhibited when 1% Replacement ratio of EPS and 3% glass wool are added. The core material of such organic and inorganic insulation materials is judged to be a core material that can compensate for the fire vulnerability of existing insulation materials. Therefore, in order to determine whether it is used as a core material for sandwich panels, additional studies such as fire resistance experiments and sound absorption experiments are needed in the future.
Recent government policies are increasing interest in zero-energy housing, a building that minimizes energy consumption (90% reduction). As the importance of building passive performance is emphasized, the role of insulation is increasing as a way to reduce indoor heat loss in order to minimize the use of cooling and heating energy. There are two main types of insulation. Organic insulation is widely used for various construction structures such as construction and industrial due to some merits such as the convenience of construction and construction cost. However, it has been pointed out as a main cause every time a fire accident occurs, Jecheon Sports Center', the fire damage of buildings caused by the use of organic insulation materials is expanding to social problems, so it is urgent to research on nonflammable inorganic insulation materials.
건축물의 에너지 절약기준이 강화되면서 외단열 공법의 적용과 단열재 두께가 증가하고 있다. 유기계 단열재는 시공성, 경제성 등 시공비용 절감 효과와 뛰어난 단열성능을 가지고 있다. 하지만, 유기계 단열재 특성상 열에 매우 취약하므로 화재 발생 시 급격한 화재확산과 유독가스 발생으로 심각한 피해가 발생한다. 무기계 단열재는 기본적으로 불연성능을 가지나 무겁고 유기계 단열재에 비해 단열성능이 떨어진다. 글라스 버블은 소다 라임 보로실리케이트 유리로 밀도가 매우 낮고, 내부가 비어 있는 구형의 입자로 볼베어링 효과로 유동성이 개선된다. 또한, 무기계 단열재에 혼입하여 사용할 경우 밀도와 단열성능이 개선된다. 본 연구는 시멘트계 재료와 글라스 버블을 혼합하여 무기 단열재를 제조하였고 단열, 난연 및 불연성능을 평가하였다. 연구 결과, 글라스 버블의 혼입률이 증가할수록 열린 기공을 형성하고 있으나, 기공 및 셀 벽에 분포됨에 따라 충분한 단열성능을 보인다. 또한, 글라스 버블의 혼입률은 10% 이하로 사용하는 것이 바람직하다.
The fire resistance of thermal insulation and interior finishing materials is recently much emphasized after the fire accident at the Icheon Cold Store in January 2008. Three kinds of thermal insulation are used in buildings. They are Organic, Non-organic and cellulosic insulation. Organic insulation such as polystyrene foam board and urethane foam has high thermal resistance but it has no fire resistance. While non-organic insulation such as rockwool and glassfiber has high fire resistance, it has lower thermal resistance than organic insulation. Cellulose insulation is primarily manufactured from recycled newsprint or cardboard using shredders and fiberizers. Despite of its environmental friendliness and high thermal resistivity, its domestic use has not much increased because of the prejudice that paper can easily burn. However, the cellulose insulation as a product is about 80 wt.% cellulosic fiber and 20 wt.% chemicals, most of which are fire retardants such as boric acid and ammonium sulfate. It is required to secure its fire safety for more consumption as a building insulation in Korea. Therefore, this study investigates the fire resistance of Korean cellulose insulation according to the rate of fire retardant and finally presents the optimum rate of fire retardant in cellulose as building insulation. The fire safety test was conducted according to the ASTM C 1485-00. The test results indicate that above 18 wt% of fire retardant is necessary to secure the fire safety of cellulose insulation.
본 연구는 유기계 기재에 무기계 바인더 소재를 함침시킴으로써 유기계 수준의 경제성을 가지며 우수한 단열성능 및 화재 안전성을 보유한 유무기 융합형 단열재 개발을 목적으로 한다. 유기계 기재는 폴리우레탄 소재의 상용 스펀지를 사용하였고, 함침용 무기 바인더 용액은 재활용 석고 부산물에 물과 첨가제를 혼합하여 제조하였다. 개발 소재의 성능평가 결과 열전도율 0.051W/mK 이하의 우수한 단열성능 뿐만 아니라 국토교통부 고시 제 2015-744호 기준에 명시된 준불연 재료임을 확인할 수 있었다. 또한 본 개발 소재는 제조 공정 과정에서 밀도 제어에 따른 열전도율 및 난연성 조절이 가능하여 다양한 용도의 단열재에 적용 가능할 것으로 판단된다.
현재 건축구조물에 사용되는 단열재의 단열성능은 초기성능을 기준으로 설계 시에만 반영하고 있으며, 장기 내구성 저하에 따른 단열성능 감소는 반영되고 있지 않다. 본 연구에서는 가속내구성 시험을 통해 단열재의 내구성 저하에 따른 단열성능 저하를 검토하였다. 연구결과, 발포폴리스티렌 단열재 비드법의 경우 표준환경 조건 및 실험실 가속 시험 조건에서는 경시변화에 따른 성능저하가 나타나지 않았으나, 동결 융해 시험 조건에는 성능이 저하하는 것으로 나타났다. 반면, 압출법의 경우 동결 융해 시험 조건에서는 단열성능 저하가 작았지만, 경시변화 초기에 내부 가스의 방출로 급격한 성능저하를 나타내었다. 또한, 경질 폴리우레탄 폼 단열재의 경우 다른 단열재에 비해 초기 단열성능이 매우 뛰어났으나, 실험실 가속 시험조건 및 동결 융해 시험 조건에서는 성능이 다소 저하하는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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