건설교통부 바닥충격음 차단구조 1등급 인정 취득
주택통계편람(대한주택공사, 2001)에 의하면, 전체 주택에서 공동주택이 차지하고 있는 비율은 2000년도를 기준으로 52%에 달하고 있으며 매년 80%이상이 공동주택으로 건설되고 있다.
특히, 서울의 경우 공동주택의 점유율은 40%이상으로 수도권의 대단위 아파트단지의 개발과 함께 이러한 공동주택의 수요는 지속적으로 증가될 전망이다. 공동주택의 양적 팽창과 함께 공동주택내에 거주하고 있는 거주자의 실내환경 수준에 대한 질적 요구가 점차 높아지고 있다. 특히 최근에는 높은 삶의 질을 추구하기 위해 환경친화적인 공동주택들이 출현하고 있기도 하다.
이와 같은 환경친화형 공동주택을 실현하기 위해 실내환경과 관련된 성능, 특히 온열환경, 음환경과 같이 거주자의 건강과 관련이 깊은 부분이 매우 중요한 요소로 부각되고 있다.
실내환경중 쾌적한 온열환경 조건을 충족시키기 위한 성능적 수단의 일환으로서 모든 공동주택에는 온돌 난방시스템이 설치되어 사용되고 있다.
이와 같은 온돌 난방시스템은 난방열을 공급하여 실내에서 쾌적한 열환경을 제공해 주는 역할을 할 뿐 아니라 그 구성층에 의해 아래층으로 전달되는 층간소음을 차단시켜주는 역할을 하고 있기도 하다.
그러나 최근 공동주택의 주거생활에서의 고통 사례의 첫째는 “아파트 층간 소음”인 것으로 밝혀지고 있으며, 이것은 아파트 온돌구조체의 부실 시공에서 그 원인을 찾고 있다.
이 문제를 좀 더 깊이 검토 분석하여 보면, 아파트 시공업체들의 무지와 무성의에 의한 부실시공에서 야기된 것이라기보다는 대부분 경제적(시공 공사비)/기술적 측면에서 합리적인 해결 방안을 갖고 있지 못한 데에 그 원인이 있다고 볼 수 있다.
주거환경적인 측면에서 분류하여 보면, 온돌시스템을 제외한 다른 모든 구조물이 정적 조건의 환경여건을 제공함에 비하여 온돌시스템은 동적 조건의 환경여건을 제공하는 구조물이라고 구분지을 수 있겠다.
여기서 언급되는 정적조건이라 함은 구조물로서 확보되는 단순 주거공간 구성요건을 의미하며, 동적 조건은 주거공간에서 생활을 영위하기 위하여 일어나는 거주자의 행위에 대하여 쾌적하고 편리하게 제공할 수 있는 구성요건 즉, 급배수, 위생, 전기, 정보통신 및 홈네트워크 등의 기능을 의미하며, 난방열의 공급 및 생활행위에 의해 발생하는 소음도 이에 포함된다고 볼 수 있다.
주택이 절대적으로 부족했던 70~ 90년대의 주택 건축 분위기는 안정적인 “주거공간 확보” 조건 충족을 최우선으로 하여, 기본적인 정적 조건만을 보장하는 수준의 주택 물량 확보 공급 시기였다고 할 수 있겠다.
국민소득이 향상함에 따라 선진국 문턱에 있는 현 시점에 있어, 주택 수요자(거주자)의 주택상품 구매 분위기는 좀 더 쾌적한 주거환경조건의 구비를 요구하게 되었고, 건설업계는 이에 부응하여, 이를 개선 발전시켜 왔는데, 주로 공간내부 실내 마감 치장재를 고급화하는 것으로 대응하고 있다고 본다.
그러나 이러한 대응추세는 정적인 주거환경 분위기 개선에는 도움이 됐을지 모르나, 실질적인 주거생활과 삶의 질을 향상시키기 위한 쾌적성 및 편리성을 위한 동적 조건의 개선 정도에는 상대적으로 미흡한 실정이라고 볼 수 있다.
이제는 주거공간 내부 마감의 정적조건 고급화에 상응하도록 “에너지 절약적이고 쾌적한 난방과 아파트 층간소음 저감” 문제를 포함한 동적 조건의 충실화 및 해결방안 대책을 강구하여 거주자들에게 환경친화적이고 건강한 삶의 공간을 제공해야 할 시기인 것이다.
실내 온열환경과 음환경에 큰 영향을 미치는 온돌시스템의 구조를 구체적으로 살펴보면, 1980~1990년대에 설치된 온돌구성층은 축열층을 포함하여 약 180㎜정도를 이루고 있었으나, 최근 시공되고 있는 온돌시스템의 전체적인 구성층의 높이는 약 110~120㎜를 이루고 있다.
현재 공동주택의 온돌시스템으로 사용되고 있는 공법을 살펴보면 [그림 1]과 같다. [그림 1]의 (a)에서 보는 바와 같이 최근까지 슬래브 바닥에 경량기포콘크리트를 현장에서 타설하고, 온수배관재를 설치한 후에 마감모르터로 미장을 하였다.
이 때, 경량기포콘크리트는 바닥의 수평을 유지하면서 단열재로서의 기능을 하게 된다. 2001년 6월에 건축법의 단열기준이 강화되면서 공동주택의 아래세대로 열이 손실되지 않도록 단열재를 설치하는 공정이 추가되었다.
또한 최근에는 층간 소음문제가 사회적인 문제로 대두됨에 따라 일부 건설업체에서는 층간소음을 줄이기 위해 단열재 대신에 완충재를 설치하는 공법도 적용되고 있다. 그러나 이와 같은 공법들은 온돌시스템이 갖고 있는 근본적인 문제점들을 해결해주고 있지 못하다.
이와 같은 온돌시스템에 대한 문제를 해결하기 위해서는 첫째, 온돌 구조물은 그 건축 목적상 난방을 위한 열 에너지를 사용하는 구조체이고 전국적으로 가장 넓게 분포된 “열교환기”이므로, 가계 및 국가 경제 에너지절약 정책상 그 효율성이 우수하고 보장되어야 하는 바, 이를 위하여 현 온돌구조를 분석 검토하여, 가장 합리적인 방안이 제시되어야 한다.
둘째, 최근 사회적 문제로 대두되고 있는 공동주택의 상하층간 층간소음으로 인한 거주자들의 불만이 심화되고 있다. 공동주택 층간소음의 발생 요인은 여러 가지 있겠으나, 온돌구조체 위에서 발생되는 “아파트 층간소음” 문제를 해결하기 위한 방안을 검토하여 이를 기술적 측면에서 일정 수준 이상까지 개선시킴으로써 수요자(거주자)의 불만 고통사례를 해소하는데 기여해야 한다.
셋째, 주거생활의 쾌적성을 주거공간의 고급화 수준에 비례하여 급변하는 가정정보화에 대응하기 위해서는 동적 여건(생활용수, 전기, 정보통신 및 홈네트워크용 배선)에 해당하는 부분을 거주자가 필요에 따라 쉽게 변경하여 융통성, 편의성이 실현될 수 있는 공간을 제공하는 시스템이 제시되어야 한다.
넷째, 목표로 하는 기술은 건축물의 설계, 시공, 유지관리, 리모델링 및 폐기에 이르기까지 LCA(Life Cycle Assessment) 측면에서 에너지 및 자원의 절약을 도모하면서 인간의 건강과 쾌적성을 증진시키는 기술이 적용되어야 한다.
한국건설기술연구원에서는 국책과제의 일환으로써 건설기술연구개발사업을 통하여 거주자의 주거환경 측면에서 에너지 효율적이면서 층간소음을 저감시키고, 자원절약을 도모하기 위한 환경친화형 이중바닥 온돌시스템(EO2 System)을 개발하였다.
한국건설기술연구원 조동우 박사 연구팀과 (주)금강하이텍이 공동으로 개발한 EO2 온돌시스템은 이중바닥구조로 이루어져 있으며, 마감공사를 제외하고 모든 공정을 건식화한 패널형 온돌시스템이다.
그동안 많은 시행착오와 실험을 거쳐 완성된 본 시스템은 건설교통부 고시에서 정하는 경량 바닥충격음 차단성능을 39-41dB, 중량 바닥충격음 차단성능을 43-44dB로 달성하여 최초로 건설교통부 고시에 의한 바닥충격음 차단구조 1등급 인정을 취득하게 되었다.
EO2 온돌시스템은 음성능을 향상시킬 수 있을 뿐 아니라 기존 온돌공법 대비 약 10%의 방열효율을 향상시키는 에너지 절약구조로도 개발되었다. 본 이중바닥온돌시스템은 바닥슬래브 두께 150mm 조건에서 1등급을 달성한 것이어서 그 의미가 더욱 크다고 하겠다. 이 시스템을 채택하게 되면 온돌층 구조하중을 8%정도 줄일 수 있으며, 표준바닥구조 대비 약 40%의 하중을 줄일 수 있는 것으로 알려져 있다. 이와 같은 특징으로 이중바닥온돌시스템은 특히 공동주택의 리모델링공사에 적합하다고 조동우 박사는 설명하고 있다.
본 기술은 최종 미장모르터를 제외한 모든 부품이 공장에서 제작되고 현장조립에 의해 시공이 이루어지기 때문에 시공이 간편하며 온돌공사의 전체적인 품질관리를 확보할 수 있게 된다.
본 개발시스템은 이중바닥구조의 하부가 개방된 공간으로 구성되어 있어 이를 적절히 응용할 경우 전기배선 및 통신배선의 자유로운 이동과 재설치를 위한 경로를 확보할 수 있다. 또한 거주자가 향후 증설, 보수, 교체를 원활히 수행할 수 있게 됨으로써 공간별, 부위별 문제발생을 최소화시킬 수 있게 된다.
즉, 이와 같은 구조는 향후 증가가 예상되는 홈네트워크 정보가전을 갖추고자 하는 인텔리전트 아파트 분야에서 필수적인 세대내 배선망 구축을 위한 인프라구조로서 적극 활용될 수 있을 것이다.
EO2시스템에 대한 현장시공성을 파악하기 위해 2004년 6월에 아파트 현장에 샘플시공을 실시한 바가 있으며, 시공을 참관했던 건설사의 현장관리자는 현장적용성 뿐 아니라 공기단축에서도 유리한 것으로 평가하고 있다.
EO2 시스템은 현재 우리나라 공동주택에서 갖고 있는 여러 가지 당면 문제점을 해결하였다고 볼 수 있으며, 조속히 아파트 건설현장에 적용될 경우 바닥충격음 문제점을 해결할 수 있는 최선의 대안이 될 것으로 판단하고 있다.
본 시스템은 주거생활의 유형이 우리나라와 유사한 일본에서도 사회적으로 이슈가 되고 있는 바닥충격음 문제를 해결할 수 있는 최선의 대안이 될 것으로 기대하고 있다.
본 시스템에서의 현장측정결과를 일본 주택품질확보에 관한 법률(주택성능표시제도)에 근거한 경량 및 중량충격음등급과 비교해 볼 때, 일본에서도 달성하기 어려운 최상위인 5등급수준을 모두 만족하고 있는 것으로 분석되고 있다.
최근 일본에서도 우리나라 온돌구조와 같은 바닥복사난방시스템에 대한 관심이 높아가고 있으나 대부분 건식으로 비용이 높아 보급이 어려웠으나, 본 시스템을 이용하는 경우 최소의 비용으로 최적의 난방시스템과 최고성능의 바닥충격음을 차단시킬 수 있는 시스템을 쉽게 도입할 수 있을 것이다.
이와 같은 이중바닥구조 시스템은 우리나라의 이중바닥구조 난방패널시스템기술을 상품화하여 일본으로 수출하는 데에 큰 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
▶ 현재 온돌시스템의 구성 및 공법에서 발생하는 문제점들을 살펴보면 다음과 같다.
1) 현재 시공되고 있는 온돌공법만으로는 사회적인 문제가 되고 있는 바닥충격음(중량충격음)을 차단시킬 수 없는 것으로 밝혀지고 있다. 즉, 층간 소음을 줄이기 위해 완충재를 설치하고 있으나 이는 층간소음의 원인이 되고 있는 중량충격음을 줄이지 못하는 것으로 조사되었다.
2) 모든 공정이 습식으로 이루어져 기포콘크리트공사 및 마감모르터 공사를 위한 양생이 별도로 필요하여 전체적인 공사기간이 늘어나게 되며, 특히 동절기 공사를 수행하는데 어려움이 발생한다.
3) 모든 구조가 습식으로 이루어지며 구조체와 일체가 됨으로서 하자 발생시 적절한 대책이 없다.
4) 완전 습식공사로 인해 향후 리모델링이 요구될 때 교체공사가 매우 어렵고, 부분 리모델링시에 민원발생의 원인이 된다.
5) 연약한 기포콘크리트구조에 의해 양생시에 균열발생 그리고 이로 인해 미장마감 모르터의 균열을 야기시킬 수 있다. 이는 장판지나 바닥재 들뜸 현상을 초래하게 된다.
6) 건축법의 단열기준 강화 및 층간소음 민원발생으로 온돌공사의 공정이 과거보다 매우 복잡하게 되었다.(경량충격음 차단을 위한 완충재 공사 →단열재공사 →기포콘크리트공사 →배관공사 →미장마감공사)
7) 모든 공정이 현장에서 이루어짐으로서 적절한 품질관리가 이루어지지 않는다. 즉, 다수의 전문건설면허업체(미장방수, 배관설비, 단열 등)에서 공종별로 공사가 수행됨으로써 열성능, 차음성능, 내구성능, 구조 안전성능 등의 성능을 종합적으로 달성하기 어려우며, 문제발생시 해결방안 도출이 거의 불가능하다.(예, 바닥충격음의 경우 다층구조에서 문제가 발생하여 공종별로 서로 책임전가)
8) 바닥난방시스템이 열교환기 기능을 갖고 있어야 함에도 불구하고 현행구조에서는 단열층에 맞닿아 있음으로 인해 열효율적인 구조를 갖고 있지 못하다.
9) 기포콘크리트를 타설하는 공법에서는 수평 정밀도가 확보되지 못하여 온수배관내 온수의 순환효율을 떨어뜨릴 수 있으며, 이는 순환모터 및 보일러의 가동시간을 증가시키게 됨으로써 난방비의 증가를 초래하게 된다.
10) 모든 공정이 습식공사로 이루어져 구조체 자중이 증가하게 된다.
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