유리와 주택, 유리의 세계,
유리와 빌더 9.
글·사진제공_패시브톡스 대표 박용성
그간 연재를 통해 유리의 가공을 위주로 한 유리의 종류와 사용 등에 대해 살펴보았습니다. 이번호에서는 이런 현황에 대한 리뷰보다 미래 지향적인 개발에 대해 살펴보면서 연재의 마침을 갈음하려 합니다.
유리공업은 초기에는 도자기 등 요업공학을 거쳐 비교적 최근까지는 화학공학의 산물로 여겨져 왔다고 봅니다. 그러다가 최근 10여 년 사이에는 광학공학 (Optical Science & Engineering)이 개입하게 되었습니다. 로이(Low-E) 유리가 그 대표적인 것입니다. 로이코팅으로 빛의 스펙트럼을 활용하게 되고 이것으로 온열환경 대응제품을 만들게 된 것입니다. 고성능유리제품의 탄생이지요. 다른 한편에서는 로이유리의 원판을 활용하면서도 보다 높은 성능을 추구하기 위한 노력도 있어 왔습니다. 진공유리가 그 대표적인 사례입니다.
출처 : https://shinku-glass.jp/product/st/
진공유리를 구성하는 두 장의 유리를 봉합하는 봉지재를 무연(無鉛)으로, 또 인라인 연속생산공정의 개발 등으로 생산성의 제고 등 그동안 지적되어 온 제반 문제점들이 하나씩 해결 되어 가면서 진공유리는 새롭게 시장 등장을 위한 준비를 마쳐가고 있는 것으로 보고 있습니다. 다복층 유리와의 경쟁도 그 가속도를 높이고 있습니다. 유럽에서는 2015년도 GPD라는 전문가 포럼에서 발표된 내용에 4복층의 대한 연구가 발표되고 있습니다.
출처 : https://web.archive.org/web/20170603031226/
4복층유리는 공기층의 숫자를 늘려 단열 성능의 향상이 기대되는 반면 한 장의 유리를 더 사용하게 되므로 그만큼 복층유리 유니트의 무게가 늘어나며, 전체 두께도 커지는 문제를 갖게 됩니다. 이를 해결하기 위해 사용한 유리는 소다라임 유리 중에 당시 양산이 가능한 2mm의 유리를 채용하고 있습니다. 그러나 플랫디스플레이 (Flat Display Panel) - 즉 LCD 대국인 우리나라에서는 그런 제품들에 사용된 초박형 유리를 4복층에 활용 가능하여 보다 가볍고 얇은 솔루션을 구현할 수 있습니다.
출처 :https://repository.tudelft.nl/islandora/object
우리나라 외에 일본도 초박형유리들을 만들었으나, 그 후 대형디스플레이 마켓을 대신할 초박형유리의 용도를 찾아 일본은 다양한 시도를 유럽의 연구자들과 가져 왔던 것도 있습니다. 다음은 그 사례 중에 하나로 네덜란드 한 대학과 가졌던 유리온실 응용입니다.
출처 : https://www.windowanddoor.com
초박형유리는 복층유리 외에 접합유리에도 그 활약을 기대할 수 있습니다.
즉, 종래의 접합이라면 5mm+접합막두께+5mm 등이었으나, 그 중 한쪽을 0.7mm나 0.5mm등의 초박형유리로 한다면 단판에 비해 약 1mm미만의 두께 증가로만, 또 제곱미터당 약 10Kg의 무게를 절감할 수 있게 됩니다. 최근의 미국 플로리다의 한 기업에서는 태풍으로 인한 피해를 최소화하기 위한 접합유리 생산에 초박형유리를 채용하고 있습니다.
출처 : https://www.litezone.ca/construction.html
얇은 유리는 아니지만 PET필름을 이용하여 구성한 다복층 사례도 있습니다.
이 기업의 제품 개괄을 보면 (https://www.litezone.ca/overview.html) 성능치로 R18.9, U=0.053, 또는 R21.7, U=0.046등의 내용을 볼 수 있습니다. 북미의 창호 기업은 복층유리창호의 성능 표현으로 R값을 주로 표현 도구로 사용하는데 이것은 우리 기준으로 보려면 열관류율 U값의 역수로 봅니다. 즉 R=1/U입니다. R값이 20이라면 U값으로는 1/20인 0.05입니다. 이것을 우리의 단위 체계인 W/m²K로 한다면 여기에 5.6783을 곱해야 합니다. 위에서 나오는 R18.9 -> 1/18.9= 0.053 -> 곱하기 5.6783 하면 Uv=0.3입니다.
성능의 진위는 차치 하더라도 이 기업에서 얘기하는 것중 하나 주목할 것은, 이 유니트는 가스를 필요로 하지 않는다고 하는 점입니다. 가스는 연간 1%가 누설된다는 기준으로 보면, 최초 충진율이 90%라고 하더라도 가스가 역할을 하는 70%이상의 충진도라면 20년 이후로는 성능이 보증되지 않는다는 가정에서 당초부터 가스를 필요로 하지 않는 솔루션을 만든 것이라고 하는 점입니다. 사실 복층유리 충진가스는 그 충진율의 확인 등 여러 논점을 가지고 있는 것은 사실인만큼 가스를 사용할 필요가 없 는 복층유니트는 그 나름대로 가치가 있을 수 있습니다.
출처 : https://zylefenster.co.uk/products/curtain-walls/timber/
유리를 윈도우나 커튼월로 구성할 수 있도록 하는 새시 등에 대해서 다양한 시도들이 있습니다. 종래의 알미늄이나 스틸 또 uPVC와는 차별화되는 재료로 목재(Timber)와 파이버글래스(Fiberglass)가 있습니다. 단열성능과 구조성능을 모두 만족하는 시도 입니다. 팀버커튼월은 주택용으로도 활용 가능합니다. 주택에서 창은 단열성을 고려해 uPVC창으로 구성하였더라도, 1층과 2층 사이에 오픈공간을 구성한다면 전체 높이 등으로 인한 구조성능상 uPVC를 사용하기에는 무리가 있는 경우 알미늄 커튼월을 채용하여야하나, 전체 단열성능 을 고려하는 경우 팀버커튼월이 그 대안이 될 수 있습니다.
소방용으로 주택에도 방화창의 사용이 필수가 되는 경우도 급증하고 있습니다.
방화성능과 단열성능이 동시에 필요하게 되면 파이버글래스가 있습니다. 수십 수백 겹의 유리섬유를 폴리우레탄에 침전시켜 만든 파이버글래스는 탁월한 구조 성능도 가지고 있습니다.
출처 :https://www.pinterest.co.kr
지금까지의 에너지와 관련하여 유리-창호에서 주로 다루어진 아젠다는 단열입니다. 겨울철 난방에너지 절감을 위한 단열은 중요한 과제이고, 유리와 창호에서도 많은 진전을 이루어냈습니다. 반면 여름철 냉방에너지 절감을 위한 차열은 지금부터 보다 적극적인 솔루션을 모색할 가치가 있다고 생각 합니다. 겨울철에도 냉방이 필요한 경우도 있습니다. 대기온도와 관계없이 빛과 열에너지를 같이 가지고 있는 태양광을 동절기에는 낮은 고도에서 받게됨으로 동향창에는 여름철보다 훨신 많은 열에너지를 받게 됩니다.
출처 : https://youtu.be/xKb3WcQTZ7k?si=3hibAWb-iEz5wNJG
차양 등 선쉐이드의 적극적인 활용도 이러한 부분의 해결책으로 등장 할 수도 있다고 봅니다. 선쉐이드가 시야를 차단하는 단점은 있지만 적절한 개구율을 가진 패브릭의 채용과 더불어 자동 장치의 적용으로 필요한 시간만큼 동작하는 기능을 활용하여 이러한 단점을 최소화할 수 있을 것입니다. 특정기업의 제품 홍보 영상이지만, 전동의 사례를 보여주고 있습니다.
우리나라는 사계절이 뚜렷한 지역에 위치하고 있습니다. 여름에는 덥고, 겨울에는 춥지요. 비도 많고 눈도 많습니다. 그것을 유리와 창호의 관점에서 보면 참으로 많은 부분에서 극복해야할 난관이 있습니다. 특히 거주성을 제공하기 위해, 유리와 창호는 건축물의 조명을 확보함과 동시에 눈과 비는 물론, 온열환경의 방패 역할을 가져야 합니다. 이는 한편으로는, 다른 어느 지역보다도 가혹하다고도 할 자연조건을 극복하기 위한 수많은 노력들이 있고 그 결과 들은 세계 어디 내놓아도 최고의 제품으로 환영 받을 수 있다고 생각 합니다.
필자는 지난 30여 년간 유리 일을 하면서 여러 관련 외국 전문가들과의 교류를 가져 왔습니다. 그들이 우리나라 유리산업에 대해 얘기를 시작할 때 거의 대부분 질문하는 것으로 다음과 같은 것이 있습니다.
"Is it for Residential
or
Commercial building?"
즉, 거주용 건물인지 상업용 건물인지를 우선 묻는 것이지요.
그것은 아마도 그네들 - 특히 유럽이나 북미지역- 지역에서는 거주용은 우리 표현으로는 단독주택, 상업용은 고층 빌딩을 의미하는 것으로 이해하고 대응해 왔습니다만, 우리나라는 이런 분류법으로는 적절하지 않은 경우가 많이 있습니다. 고층아파트, 주상복합을 어떻게 표현할 것인지 - 상업용 빌딩이 아닌 것은 분명하지만 주거용이라고 그네들의 분류로 표현하면 적절한 의미로 통하지 않게 되지요.
영어표현을 놓고 왈가왈부 하려는 것은 아니고, 우리나라는 이런 의미에서도 뛰어난 제품을 개발하고 상업적으로 성공한 양산 및 판매 실적으로 객관적으로 성능을 입증할 수 있는 훌륭한 배경을 가지고 있다고 생각합니다. 거기에, 위에서 말씀드린 극한 온도차를 보이는 사계절이라는 엄격한 환경을 극복해 낸 실적은, 열대기후나 한대 기후 등 그 어디에서도 통할 수 있는 제품을, 그것도 양산 능력과 소비자들의 눈으로 걸러진 최고의 품질로 전 세계에 자랑스럽게 내놓을 수 있다고 믿고 싶습니다.
우리나라는 전 세계 많은 국가와 자유무역협정-FTA를 맺고 있습니다.
대상 국가마다 약간의 차이가 있어 일률적으로 말씀드리기는 어려우나, 그런 협정이 없거나 혹은 협종은 있어도 대상 숫자가 적은 국가 보다는 유리한 환경에 있는 것은 자명한 것입니다. 최근에는 약간 달라졌지만, 그동안 중국에 가보면 기업의 규모와는 관계없이 미주나 유럽에 유리가공품이나 커튼 월 가공품을 대량으로 북미나 유럽으로 수출하고 있는 것들을 보곤 하였습니다. 이제 우리도 보다 전향적으로 수출을 추진해 보면 좋겠습니다.
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