벽과 지붕 등 구조물의 열 흐름에 대한 저항치는 열저항熱抵抗, R-값, RSI-값으로 측정한다. 대부분의 물체는 약간의 열저항치를 갖는데 경량 목조주택에 사용하는 구조재, 치장재, 마감재는 열저항치가 비교적 낮다. 그렇기에 열 손실을 줄이고자 단열재를 부착하는 것이다. 목조주택의 단열 시공은 구조재와 구조재 사이 많은 공간에 단열재를 채우므로 간단하다. 공기층空氣層(보온을 위하여 건물 벽이나 천장 속에 두는 빈 층)은 그 자체만으로 열 흐름을 상당히 억제하지만, 여기에 단열재를 채우면 열저항치가 크게 높아진다. 난방용 에너지 가격이 저렴할 때에는 샛기둥과 샛기둥 사이에 단열재를 완전히 채우거나 트러스의 아래 현 혹은 천장의 장선 깊이 이상으로 단열재를 부착하는 경우는 드물었다. 또 기초 벽체에 단열도 하지 않았다. 오늘날에는 에너지 가격의 폭등과 에너지 절약에 대한 인식이 높아지면서 목조주택의 단열에 관심을 기울이고 있다. 단열을 하지 않은 기초 벽체가 열 손실의 주범이라 보고 외벽 골조의 모든 공간에 단열재를 채울 뿐만 아니라 시공법을 변경해서라도 더 많은 단열재를 사용하고 있는 것이다.

자료협조 캐나다주택 공사(CMHC), 유재완 <우림목재인터내셔널 국제목구조 교육센터 대표>

단열재의 종류

단열재는 여러 가지 물질을 사용하여 다양한 형태로 만든다. 그 종류는 크게 네 가지로 나뉜다.

배트 (Batts)
배트는 유리섬유 혹은 제철소의 슬래그(slag)를 결속제와 함께 짜서 길이, 폭, 두께를 표준 골조간격과 두께에 맞도록 만든, 담요처럼 생긴, 단열재이다. 이와 같은 제품을 '마찰부착' 단열재라고 부르는데 그 이유는 이 제품의 폭을 표준 샛기둥 간격보다 약간 크게 만들어서 샛기둥 사이에 끼우면 마찰력에 의해서 고정되기 때문이다.
빈 공간의 두께보다 두꺼운 배트 단열재를 부착해야 하는 경우가 종종 있다. 예를 들면, 샛기둥이 2×6인치(38×140mm)인 벽체에 두께가 6인치(150mm)인 단열재를 붙이는 경우가 있다.
단열재는 부착할 때 압축되어도 배트의 열 저항치에 별로 영향을 주지 않는다.

푸석푸석한 단열재
시공할 때 붓거나 뿜어서 사용하도록 푸석푸석한 상태로 만든 여러 종류의 단열재가 있다. 일반적으로 유리섬유, 광물섬유 혹은 셀룰로스(Cellulose : 섬유소)로 만든다.
경질 단열재
나무섬유나 플라스틱을 팽창시키거나 폼의 형태로 사출射出하여 얇은 판이나 판재로 만든다.

준경질 단열재
준경질 단열재는 경질 단열재에 비해서 유연하며 충격을 가하거나 구부려도 잘 파손되지 않는다. 일반적으로 유리섬유나 광물섬유로 만든다.

폼의 주입시공

폴리우레탄이나 이소시아누레이트(Isocyanurate)에 압력을 가해거품 상태로 뿌리거나 주입하는 시공법이다. 단단한 물체 안으로 거품을 주입하면 몇 분 내로 굳는다. 이 작업은 제조 과정의 마지막 단계인데 현장에서 이루어진다. 건축주는 사용하려는 제품이 주택용으로 적합한지를 확인한 후 자격증이 있는 시공자에게 작업을 맡겨야 한다. 또 시공자는 숙련된 기술력으로 품질을 균일하게 유지하고자 노력해야 한다.

단열재의 총량

주택의 각 부분마다 필요로 하는 단열재의 총량은 '1995 주택에 관한 연방 에너지 법'에서 찾아볼 수 있다.(다음은 캐나다 주택공사의 기준임). 단열재의 총량은 기후 정도에 따라서 각 주에서 분류한 구역과 개별 난방 연료비하고 관련이 있다. 연방 에너지 법규에 정한 규정은 최소 '유효 열저항치'다. 유효 열저항치는 골조 부재를 통해 전달되는 열을 감안한 것이며, 공칭 열저항치는 부착한 단열재의 R-값(RSI-값)을 합산한 것이다.
전문가들은 캐나다 연방에너지법규에서 정한 최소 유효 열저항치는 너무 낮기에 집을 신축할 때는 더 높은 R-값의 단열을 고려하라고 조언한다. 살면서 단열재를 추가로 부착할 때의 번거로움과 경제적 손실을 생각한다면 집을 지을 때 단열재를 충분히 사용해야 한다. 난방을 필요로 하는 공간과 그렇지 않은 공간을 구분하는 모든 벽체 그리고 바닥과 천장을 단열해야 한다. 난방을 하는 지하실이나 밑바닥 공간의 기초 벽체가 외부 공기나 땅과 접촉하면 지하실의 안쪽을 지표면 밑으로 최소 24인치(600㎜)까지 단열해야 한다.

기초의 단열

난방 공간을 둘러싼 기초 벽체는 전체를 단열한다. 벽체의 외부나 슬래브의 가장자리에 단열재를 부착할 때는 물에 손상이 없는 발포 또는 사출 폴리스티렌 같은 단열재, 배수가 잘 되는 고밀도 경질 유리섬유 제품을 사용한다. 그 밖에 지상으로 드러난 단열재의 면과 모서리는 그 위에 라스(Lath)를 붙이고 시멘트 모르타르를 1/2인치(12㎜) 두께로 한 겹 발라서 단열재를 보호한다. <그림 1>

단열재를 기초 벽체의 안쪽 면에 부착할 때는 지표면 아래에 붙이는 단열재와 여기에 사용하는 목재 누름대는 두께가 0.05㎜ 이상인 폴리에틸렌 방습막이나 지표면 높이까지 내부 벽면에 역청瀝靑을 두 번 발라서 보호한다. 물을 흡수하지 않는 단열재(예를 들어 발포 폴리스티렌)라면 단열재 뒤에 방습재로 처리할 필요가 없지만, 여기에 사용하는 목재 누름대는(예를 들어 폴리에틸렌으로 부분적으로 감싸는 것과 같은 방법으로) 보호해야 한다. 그러나 벽체 속의 습기가 빠져나오게 하려면 기초 벽체의 지상 부분 안팎 모두 방습 처리를 해서는 안 된다. 판 형태의 경질 단열재는 시멘트 그라우트(Grout : 시멘트와 물 또는 시멘트와 모래, 물을 섞어서 만든 것)나 합성 접착제를 격자형 띠처럼 발라서 벽에 붙인다. 그 이유는 단열재 뒤에서 따뜻하고 습한 공기가 이동하지 못하게 하여 벽과 단열재 사이에 생길지도 모를 결로와 얼음을 방지하기 위한 것이다. 또 단백질이 주성분인 접착제로 단열재를 벽에 부착할 때는 방부제를 넣어야 한다.

합성수지 단열재는 화재 시 불길을 빠르게 확산시키므로 지하실 내벽에 부착할 경우 노출되지 않도록 마감 처리한다. 그 밖의 단열재도 손상을 방지하기 위해서 보호한다. 방화 덮개는 단열재의 맨 위와 아래 그리고 개구부 둘레의 골조 부재에 물리적 방법으로 부착한다. 일반적으로 단열재는 방부 처리한 목재 기초의 샛기둥 사이에 부착한다. 공기층 내에 공기나 대류가 생기는 것을 방지하려면 단열재로 꽉 채워야 한다. 지하실 공사에는 약 2,400㎏/㎥의 밀도를 가진 보통 무게의 콘크리트를 사용한다. 높은 단열 저항을 얻고자 경량 콘크리트를 사용할 때에는 최소 15㎫ 압력에서 28일간 연속 압축 강도를 가져야 한다.

〈그림 1, 2〉는 지하실 벽체의 꼭대기까지 완전히 단열 처리하는 시공법이다. 가운데가 빈 콘크리트 블록 벽체는 꼭대기까지 단열하지 않으면 대류가 생길 수 있다. 바닥은 코킹으로 밀폐하고, 배트형 단열재를 사용할 때는 목재 가로막이로 밀폐한다.

바닥의 단열

난방을 하지 않는 공간 위의 바닥이나 차고 위의 바닥을 단열한다.
바닥 밑을 천장으로 마감하지 않을 경우 몇 가지 자재로 단열재를 지지한다. 마찰 부착형 배트나 경질 단열재는 철망을 장선 밑에 부착하면 경제적으로 시공할 수 있다. 푸석푸석한 단열재는 틈새로 빠져나오지 못 하도록 구멍이 뚫리지 않은 자재로 지지한다.

그러나 이 자재는 증기막으로 침투한 수증기를 가두지 않고 배출시킬 수 있어야 한다. 증기막은 단열재 위나 따뜻한 쪽의 면에 설치한다. 대개 공기와 증기 침투를 잘 방지하는 합판을 바탕 바닥으로 사용해서 꼭 맞게 부착하고 이음매를 밀폐하면 증기막을 추가로 설치할 필요가 없다. 장선 사이의 가새나 가로막이 주변에는 단열재를 꼭 끼워서 부착하는데 배트나 경질 단열재를 사용할 때는 조심해야 한다. 두 겹 장선의 막힌 곳, 벽체와 첫째 장선 사이 같이 좁은 공간에도 단열재를 채운다. 그러한 곳에는 단열재를 약간 크게 절단해서 주름이 너무 생기거나 너무 눌리지 않도록 조심해서 부착한다.

단열재를 장선 공간의 바닥에만 부착할 때에는 장선의 끝 부분에 세심한 주의를 기울인다. 장선 끝막이보는 사실상 벽체이므로 벽체와 같은 방법으로 단열한다. 단열재의 가장자리와 밑을 공기막으로 잘 밀폐해서 찬 공기가 장선 공간으로 침투하거나 단열재가 끊기지 않도록 한다. 난방을 하지 않는 공간 위의 바닥을 단열하면 열 손실을 줄일 수 있지만 바닥이 차가운 것은 어쩔 수 없다. 바닥 밑 빈 공간에 폼을 뿌려서 채우거나, 단열재를 뿜어 넣어서 덮는 것은 복사 난방을 사용하는 효과적인 대체 시공법이다. 난방을 안 하는 공간 위의 바닥에 양탄자나 바닥 깔개를 깔면 안락해진다.田