결로 곰팡이를 방지하기 위한 방습층의 필요성과 외단열 장점

오대석 건축사(정온건축사사무소)

(사)한국패시브건축협회에서 패시브하우스 관련 컨설팅을 하면서 건축사분들이 많이 문의하셨던 내용이나 실무에서 알아두면 에너지 절감 및 하자를 줄일 수 있는 내용으로 구성했다. 연재 순서는 아래와 같이 진행 예정이다. 

몇 년 전 리모델링 현장에서 발생했던 하자 관련 자문을 하면서, 건축사사무소가 법적인 문제는 피했지만, 설계자가 방습층에 대한 이해가 좀 더 높았으면 피할수 있었던 하자라고 생각되는 사례가 있었다. 이번 기회에 미리 알아두어 의도치 않은 분쟁을 피하는데 도움이 되었으면 한다.

소개할 “A 건물”은 리모델링 후 천장에서 떨어지는 진득한 갈색 액체 때문에 건물을 폐쇄해야 하는 상황이었다. 교수 및 여러 전문가들을 현장에 초청하여 원인을 분석하고 대책을 같이 고민해 보았으나 안타깝게도 근본적인 대책을 세울 수 없었고, 임시 방편으로 하부에 아크릴 판을 설치하여 결로수를 모아 배출하는 상황이었다.

시공사는 “설계도를 준수하여 시공하였다”, 건축사사무소에서는 “법적 기준을 준수하여 설계하였다”며, 서로 책임이 없다고 하니 근본적인 해결책을 도출하기 어려운 상황이었다.

현장을 방문하여 검토한 개인적인 의견으로는 설계자가 규정을 어긴 것은 아니지만, 조금만 더 고민해서 자료를 선정하고 반영했다면, 예방할 수 있지 않았을까 하는 아쉬움이 들었다.

1. 방습층의 필요성

“A 건물”의 하자 원인을 분석해 보면

‘철골조+THK1.2유공데크+T150경질우레탄폼 보온판+THK12내수합판+THK1.4방수시트+멤브레인+THK0.7티타늄아연판 지붕‘의 구성에서 방습이 되어야할 부분에 유공데크가 사용되면서 습기가 내부로 침투하고 투습이 되어 습기가 배출되어야 할 부분에 내수합판+방수시트의 조합이 방습층을 형성하여 결로 하자를 일으킨 것으로 분석하였다.

외기가 건조한 우리나라 겨울철에는 내부의 습기가 상대적으로 수증기 분압이 낮은 외부로 이동하면서 이슬점 보다 낮은 구간에서 결로가 발생하는데, 유공데크를 지난 습기가 데크 사이 사이에 끼워 넣은 우레탄폼 보온판의 틈을 통해 내수합판 까지 올라갈 수 있는 상황이었고, 단열재 윗 부분은 내부의 온기가 차단되어 외기 온도와 거의 동일하기 때문에 노점온도에 도달한 수증기가 물로 변하는 상황이 지속된 듯하다.

내수 합판 상부에 부착된 방수시트는 습기가 통과하지 못하게 댐처럼 막는 기능을 하므로 내수합판 물 속에 있는 것과 같은 상태로 합판 및 방수시트의 접착제 등 물질이 녹아 유공데크 구멍으로 떨어진 것이다. 접착제가 포함된 갈색 물이 계속 떨어지니 보수를 위해 건물을 폐쇄하게 된 것이다.

일반적으로 설계를 시작하면 ‘건축물의 에너지절약설계기준 [별표1] 지역별 건축물 부위의 열관류율표’에 따라 단열재의 종류와 두께는 면밀히 체크하고, 이격거리/면적 등을 검토하며 계획을 시작하지만, 방습층과 기밀층에 대해 규정하고 있는 ‘건축물의 에너지절약서계기준 제6조 건축부문의 의무사항-4.기밀 및 결로방지 등을 위한 조치’는 별도로 검토하지 않는 경우가 많다.

의무사항이지만 ‘제5조(용어의 정의)에서 일정 수준 이상의 투습저항성을 가진 단열재를 방습층으로 볼 수 있다’는 예외 조항으로 유기질 단열재를 사용하는 대부분의 내단열 건축물에서는 별도의 조치를 취하지 않더라도 방습층의 규정을 만족하게 되므로, 인허가 단계에서 문제 삼지 않았던 관습(?) 때문이라고 추측하고 있다.

예전에는 건물의 창호나 단열재의 성능이 좋지 않아 내외부 온도 차도 많지 않고, 공기의 자유로운 이동으로(틈새바람) 수증기로 인한 문제가 발생되지 않았지만 건축물의 단열 및 창의 기밀성능 등 법적 기준이 상향되면서 지금까지는 문제가 되지 않았던 것들이 하자의 요인이 되는 경우가 많아지고 있다.

한 예로 단독주택에서 현행법규 단열수준 + PVC삼중유리 시스템창을 설치하고, 거실 모서리에 디자인을 고려한 알루미늄 코너 창을 설치한 건물이 있었다. 코너창에서 누수가 발생하여 시공사 문책 후 외장재 철거+방수 공사를 했었는데, 추후 알고 보니 집안의 모든 습기가 코너창 주변으로 몰려 내부에서 결로가 발생했던 것이었다. 창호의 시험성적서가 법적 기준을 만족하더라도 금속프레임 또는 골조와 창호가 만나는 부부의 설치디테일에 따른 열교로 발생한 하자였다.

‘지금까지 문제 없었어’라는 말을 언제까지 쓸 수 있을지 두려워지는 시기이다.

◆ 습기 투과성을 고려한 벽체 레이어 구성 기준

필자는 철근콘크리트조와 같이 자체적으로 방습 및 기밀층을 형성하는 경우가 아닌 건식구조의 건물 벽체나 지붕의 레이어를 구성할 때 기본적으로 지키고자 하는 기준이 있다.

① 마감전 내부측에 방습 멤브레인을 설치하여 벽체 내부로 습기가 침투하는 것을 1차적으로 막고,

② 외부에 배치되는 건축자재의 습기투과율을 확인하여 가능하면 투습성능이 높은 자재를 외측에 배치한다.

내부로 침투한 습기가 외부로 이동하여 벽체 내부가 증발하도록 하는 것이데, “A 건축물” 사례처럼 방수시트와 같이 방습성능을 가진 자재가 배치되면 필연적으로 습기가 막혀 댐처럼 결로수가 모이는 하자가 발생한다.

③ 내부에 방습층을 설치하지 못할 경우(스틸하우스나 중목구조 등)

주 구조체 외부에 부착하는 합판 조인트 부분을 방습기밀테이프를 적용하여 방습층을 형성하고, 스터드 사이에 단열재를 배치하지 않는 전체 외단열로 구성한다. 그래야 내부의 습기가 방습층인 합판면까지 접근 하더라도 온도가 내부 온도와 비슷하기 때문에 결로나 곰팡이가 발생하지 않기 때문이다.

하자를 예방하기 위한 지붕 구성은

지정 지붕마감재+멤브레인+방수시트+합판+통기층+투습방수지+(구조 및 단열재 구성)으로

투습방수지위 통기층으로 습기가 배출될 수 있도록 열어주는 구성이어야 한다.

◆ 추천하지 않는 목조주택 외벽 구성 사례

단열 성능이 강화된 이후 목조 건축에서

T9.5 석고보드2겹 + 2“x6”스터드(글라스울) + T11.1 OSB + 투습방수지 + T100 EPS1종3호 + 외단열 미장 마감 또는 벽돌타일 마감

으로 부족한 단열 성능을 외부에 유기질 단열재를 추가하여 보완하는 경우가 있다.

이 경우도 내부의 방습층이 없어 침투한 습기가 외부로 이동하다가 외부의 유기질 단열재를 만나 막히면서 전단력을 담당하는 OSB합판이 썩어 구조적인 문제를 발생시킬 수 있다.

그리고 이를 방지하기 위해 투습 방수지와 EPS단열재 사이에 좁은 합판을 수직으로 배치하여 틈을 주면 외부 찬 공기가 순환되면서 단열성능이 의미 없어지는 상황이 발생된다. 외단열을 추가한다면 미네날울이나 글라스울과 같은 투습성능이 좋은 단열재를 추가하는 것이 바람직하다.

2. 외단열의 장점

외단열의 일반적인 장점으로는 골조의 중심으로 면적기준을 산정할 수 있어 내부 공간을 좀 더 확보할 수 있다. 단열재가 골조를 감싸고 있기 때문에 심한 일교차로 팽창 수축을 반복하면서 발생하는 균열을 줄일 수 있으며, 이러한 균열로 산성비가 침투되는 것을 막아 콘크리트 중성화도 늦춰주고 균열로 침투된 물이 얼면서 팽창하여 균열 폭을 키우는 현상을 막아주는 등 장점이 많다.

무엇보다 골조 자체의 온도를 내부 온도와 비슷하게 유지해 주기 때문에, 환기나 제습 등 설비를 통해 예방하는 방법을 제외하면 외단열을 적용하는 것이 결로나 곰팡이 하자를 줄이는 가장 효과적인 방법이라고 생각한다.

내단열 건축물의 경우 외벽과 슬라브가 만나는 부분, 외벽과 내벽이 만나는 부분과 같이 구조물로 단열재가 끊기는 부분에서 열교가 발생하면서 결로 및 곰팡이 발생 하자가 생기기 때문에, 다수의 국민이 거주하는 공동주택의 경우 ’공동주택 결로 방지를 위한 설계기준‘을 별도로 만들어 출입문, 벽체접합부, 창의 설계기준으로 상세히 관리하고 있다.

하지만 대부분 내부에 유기질 단열재를 설치하고 별도의 방습층을 형성하지 않기 때문에 단열재 틈으로 침투한 습기가 차가운 콘크리트벽을 만나 결로가 발생하는 상황이라 벽체를 해체해 보면 검은 곰팡이가 퍼져있고, 물이 흐른 흔적을 쉽게 볼 수 있는 상황이다.

내단열을 적용할 경우 적어도 의무사항인 아래 내용이 현장에서 잘 적용될 수 있도록 도면에도 한번 더 강조하고, 감리시 현장에서 잘 지도해 주신다면 하자를 줄이는데 도움이 되리라 생각된다.

’건축물의 에너지절약설계기준 제6조(건축부문의 의무사항)-4.기밀 및 결로방지 등을 위한 조치나 방습층 및 단열재가 이어지는 부위 및 단부는 이음 및 단부를 통한 투습을 방지할 수 있도록 다음과 같이 조치하여야 한다.　

1) 단열재의 이음부는 최대한 밀착하여 시공하거나, 2장을 엇갈리게 시공하여 이음부를 통한 단열성능 저하가 최소화될 수 있도록 조치할 것

2) 방습층으로 알루미늄박 또는 플라스틱계 필름 등을 사용할 경우의 이음부는 100㎜ 이상 중첩하고 내습성 테이프, 접착제 등으로 기밀하게 마감할 것

3) 단열부위가 만나는 모서리 부위는 방습층및 단열재가 이어짐이 없이 시공하거나 이어질 경우 이음부를 통한 단열성능 저하가 최소화되도록 하며, 알루미늄박 또는 플라스틱계 필름 등을 사용할 경우의 모서리 이음부는 150㎜ 이상 중첩되게 시공하고 내습성 테이프, 접착제 등으로 기밀하게 마감할 것

4) 방습층의 단부는 단부를 통한 투습이 발생하지 않도록 내습성 테이프, 접착제 등으로 기밀하게 마감할 것