건축소재 및 단열재 시장은 고내열, 준불연, 친환경 등이 강조되는 패시브하우스, 제로에너지빌딩 트렌드가 강화됨에 따라 R&D(연구개발) 확대가 요구되고 있다.
화학경제연구원(원장 박종우)이 2017년 3월24일 여의도 전경련회관에서 개최한 「제4회 건축 및 단열 소재 기술」 세미나에서는 변화하는 건축규제 강화에 맞추어 천장재, 바닥재, 벽지, 단열재 등 건축자재의 R&D 동향을 살펴보고 패시브하우스, 제로에너지빌딩 추세에 따라 나아갈 방향에 대해 논의했다.

환경부, 실내용 건축자재 규제기준 강화
환경부는 실내용 건축자재 규제기준을 강화하고 생산기업들이 신속하게 대응할 것을 촉구했다.
환경부는 2016년 12월부터 벽지, 바닥재, 페인트. 접착제, 실란트(Sealant), 퍼티(Putty) 등에서 배출되는 오염물질을 차단하기 위해 사전적합확인제도를 통해 규제를 강화하고 있다.
환경부 이지한 주무관은 “적극적인 홍보에도 불구하고 유일한 시험기관인 환경과학원의 업무인력이 1명에 불과해 정책 시행 속도를 맞추기 어려웠다”며 “사전적합확인제도가 시행 초기인 만큼 다양한 의견을 수렴해 개정할 예정”이라고 밝혔다.
사전적합확인제도는 사업계획이 승인되는 시점부터 적용하고 있으나 개·보수 사업에 대한 유예기간이 없어 가공제품 수가 많은 건축자재 생산기업들이 불이익을 받았던 것으로 파악돼 개정할 방침이다.
환경부와 국토교통부가 중복으로 규제하고 있는 건축자재는 정책기관 협의를 통해 해결할 예정이다.
특히, 환경부의 실내공기질관리법이 국토교통부에서 시행하고 있는 건강친화형 주택 규제와 중복되고 있어 양측 실무진이 상호 의견을 교환하며 개정을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
환경산업기술원, 공기청정협회 등과 건축 파생제품 등 검토기준에 대해서도 논의하고 있어 2017년에는 세부사항을 공표하고 비효율성을 최소화할 방침이다.

건설기술연구원, 에너지 관리기준 “재정립”
단열재는 정부가 건축물의 에너지 관리기준을 강화할 방침이어서 신기술 R&D 강화가 요구되고 있다.
건축법은 2017년 11월 국토교통부와 산업통상자원부의 주도 아래 열교 및 경시 문제에 대한 기준을 설정하는 등 에너지 관리기준 규제가 강화하는 방향으로 개정될 예정이다.
기존 건축물은 대부분 내단열 공법만 채용하고 있어 열교로 발생하는 열손실을 막을 수 없다는 시장 관계자들의 공통된 의견을 취합해 외단열 공법 채용을 의무화하는 방안을 검토하고 있는 것으로 알려졌다.
건설기술연구원 강재식 선임연구위원은 “외단열 공법을 채용하는 것만으로 열교 및 경시 문제를 해결할 수 없다”며 “에너지 관리기준 강화가 필요하다”고 주장했다.
이어 “독일의 패시브하우스와 북미의 제로에너지하우스는 단순히 단열재 및 시공법을 전환한 것이 아니라 전반적인 에너지 관리기준 강화를 통해 단열성을 개선한 사례”라고 밝혔다.
단열재 역시 외·내단열, 유·무기계를 구분해 채용하지 않고 서로 상충되는 특성을 보완해 국내시장에 적합한 단열재를 개발하는 것이 요구되고 있다.
건설기술연구원은 유·무기계 복합 단열소재를 개발하면 자기소화성이 크게 개선될 수 있다고 제시했다.
강재식 선임연구위원은 “국내 건축자재 산업은 패시브하우스와 제로에너지하우스의 목적을 에너지 손실 감축이 아닌 인간의 안전과 건강, 쾌적한 주거공간 제공으로 설정해야 한다”고 밝혔다.

에스와이패널, 샌드위치패널 난연화 “집중”
에스와이패널은 샌드위치패널 난연화가 시급하다고 설명했다.
에스와이패널 오재성 고문은 “샌드위치패널은 국내 건축물의 화재원인 비중이 7%에 불과하나 재산피해액은 20%에 육박한다”고 밝혔다.
샌드위치패널은 건축물 화재사고가 빈번하게 발생해 2014년부터 건축 안전 모니터링제도를 통해 안전점검 규제가 강화됨에 따라 난연화가 최우선 과제로 부상하고 있다.
EPS(Expandable Polystyrene)계는 발포 비드에 난연액을 코팅하며 건축물 마감소재의 난연성능 기준을 맞추어가고 있다.
산소와의 접촉을 차단하는 라디칼트랩, 피막 및 Char로 열전달 차단, 열분해 억제, 액체피막 등을 이용해 난연성능을 강화하고 있다.
난연화 테스트는 콘칼로리미터(Corn Calorimeter) 방식을 채택하고 있으나 관통 문제, 측면 수축 등이 해결과제로 부상하고 있다.
PUR(Polyurethane Resin)계와 달리 PIR(Polyisocya nurate Resin)계는 표면에 Char를 형성함에 따라 형태 유지가 가능해 난연화 테스트를 통과하는 것으로 알려졌다.
무기계인 글래스울(Glass Wool) 샌드위치패널은 실리카 펠트(Silica Felt)를 패널 사이에 삽입하고, 엔딩캡으로 사용하는 리벳팅(Riveting) 공법을 난연공법으로 채용했으나 가열면과 비가열면에서 이격이 발생해 가열면이 수축하는 문제점이 발생함에 따라 표면 코팅으로 용융수축을 방지할 수 있는 R&D가 이어지고 있다.

프라임에너텍, 준불연 저방사 단열재 개발
국내 단열재 시장은 건축법 규제로 외단열 시공이 의무화됨에 따라 저방사 복합 단열재가 급부상하고 있다.
저방사 복합 PE폼(Polyethylene Foam) 단열재는 적외선 형태로 이동하는 복사열을 차단하며 낮은 방사율과 열전도율을 구현함에 따라 박막형으로도 단열성능 보존이 가능한 것으로 파악되고 있다.
알루미늄 외피는 복사열을 차단하고, PE폼 공기층은 배리어 역할을 수행한다.
프라임에너텍 박민수 상무는 “통용되던 공기층을 셀 단위로 축소해 적용함으로써 열전도율을 낮추는데 성공했다”고 밝혔다.
특히, 프라임에너텍의 「프라임셀」은 단순 알루미늄 외피에 유리섬유(Glass Fiber)를 함침하고 난연 PE폼을 채용함으로써 강화된 준불연 기준을 충족시킬 수 있다.
박민수 상무는 “국내 건축물은 대부분 고층화돼 있어 단열재의 슬림화가 필수적”이라며 “저방사 복합 단열재는 상대적으로 얇고 가벼워 외단열 확대 추세에 적합하다”고 밝혔다.
또한 저방사 복합 단열재는 외피에 멜라민(Melamine) 코팅을 적용해 부식방지력을 강화했으며 외단열 클릭 공법을 통해 열·냉교 현상을 최소화했다.
국토해양부는 2015년 건축물의 에너지절약 설계기준을 강화해 열관류율 기준을 높였으며 기존 단열재로 새로운 단열기준을 달성하기 위해서는 채용면적 확대가 불가피해 박막형 단열재 개발이 요구되고 있다.
박민수 상무는 “정부의 기준 강화로 외단열 시장 확대는 필연적”이라며 “저방사 복합단열재는 화재 안전과 단열성을 모두 갖추었다”라고 강조했다.

BASF, 유기계 에어로젤 “상업화”
BASF는 2015년 에어로젤(Aerogel)계 단열재인 「슬렌텍스(Slentex)」, 「슬렌타이트(Slentite)」를 출시해 글로벌 건축자재 시장에 대응하고 있다.
글로벌 건축자재 시장은 제로하우스, 패시브하우스 등으로 단열규제가 강화됨에 따라 열관류율에 이어 경시변화 문제가 새로운 이슈로 부상했다.
BASF는 기존 에어로젤 단열재의 셀 크기를 나노화함으로써 밀도를 개선해 경시변화 확률을 낮춘 것으로 평가되고 있다.
BASF 정현태 차장은 “슬렌텍스는 실리카 겔(Silica Gel)과 글래스울을 접목해 불연성, 방수성, 유연성 등을 동시에 구현할 수 있다”며 “기존 단열재보다 얇고 유연성이 있어 공간활용이 제한적인 건물이나 역사가 깊은 건축물의 리모델링에 적용되고 있다”고 밝혔다.
슬렌타이트는 무기계 실리카 겔을 유기계 우레탄(Urethane) 베이스로 대체해 분진 문제를 해결했을 뿐만 아니라 우레탄을 1000배 이상 나노화함으로써 고단열·경량화 니즈를 만족시킬 수 있는 것으로 파악되고 있다.
정현태 차장은 “에어로젤 단열재의 장점을 살리고 발포가스 없이 공기만으로 단열성을 구현한 만큼 경시 변화도 발생하지 않는다”라고 밝혔다.

고려신소재, 실내용 암면 천장재 주목
고려신소재는 내화성이 우수한 암면 천장재가 석고보드를 대체할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
암면은 포름알데히드(Formaldehyde)나 VOCs(휘발성유기화합물)가 방출되지 않고, 미생물 번식이 불가하며 강한 내습성과 재활용이 가능해 친환경 실내용 건축소재로 주목받고 있다.
최근 건축산업은 물질적 행복을 넘어 정신적 행복을 추구하는 어쿠스틱 웰빙(Acoustic Well-Being)이 이슈화되면서 실내 음환경 개선을 위해 천장재 소재 개발이 요구되고 있다.
음환경은 사람의 감정, 신경, 건강에 영향을 미치며 최근 프라이버시 보장에 대한 소비자의 요구가 늘어남에 따라 적절한 음환경 조성이 실내건축의 필수 조건으로 부상하고 있다.
고려신소재 박정우 과장은 “실내 음환경은 음압 레벨(Sound Pressure), 잔향 시간, 음명료도, 흡음성, 차음성 등을 종합적으로 고려해야 한다”며 “선진국을 중심으로 음환경에 대한 관심이 늘어나 암면 천장재 채용이 확대되고 있다”고 밝혔다.
암면 천장재의 흡음계수는 타공된 석고보드의 2배에 달해 암면 천장재를 채택하면 메아리를 방지하고 소음을 차단함으로써 대화의 명료도를 향상시켜 쾌적한 실내환경의 조성이 가능해진다.
또한 암면 천장재는 석고보드에 비해 내화성이 우수해 건축물의 화재안정성에서도 우위를 점하고 있는 것으로 평가되고 있다.
특히, 암면은 용융점이 1176℃로 글래스울에 비해 높아 화재안전성이 요구되는 병원, 학교 등 공공건물을 중심으로 우선 적용이 검토되고 있다.

LG·KCC, 친환경 건축자재 개발 “박차”
바닥재는 국내외를 불문하고 친환경 규제가 강화되고 있어 대체소재 전환 R&D 필요성이 강조되고 있다.
PVC(Polyvinyl Chloride) 바닥재는 가소제의 환경호르몬 문제가 부각됨에 따라 가소제를 DOP(Dioctyl Phthalate)에서 DOTP(Dioctyl Terephthalate)로 빠르게 전환하고 있다.
KCC 박재형 부장은 “친환경, 인체유해성 등 친환경인증이 규제화되고 있어 단순히 가소제를 변경하는 것에 그치지 않고 VOCs와 포름알데히드 방출량을 근본적으로 낮출 수 있는 대체소재 개발이 요구되고 있다”고 밝혔다.
LG하우시스는 실내용 바닥재 소재로 생분해성 플래스틱인 PLA(Polylactic Acid) 채용을 검토하고 있으며, KCC는 제조공정에 베이크-아웃(Bake-Out) 공법을 채용해 잔존 유해가스를 제거하는 방법을 고안했다.
박재형 부장은 “PP(Polypropylene), PMMA(Polymethyl Methacrylate), PET(Polyethylene Terephthalate) 등을 바닥재로 채용하기 위한 R&D가 이어지고 있고, 특히 가구분야에서부터 PVC 대체가 가속화되고 있다”고 밝히며 앞으로 소재 전환에 대한 연구개발이 본격화될 것이라고 예측했다.
LG하우시스는 바이오벽지 R&D에 집중하고 있다.
벽지는 친환경 규제 강화로 VOCs 프리, 솔벤트(Solvent) 프리에 이어 친환경 완전제품 개발이 요구되고 있어 신제품 개발이 활발하게 진행되고 있다.
LG하우시스 이시영 부장은 “KC마크, HB마크, 환경마크, 어린이활동공간 확인검사제도, 환경성적표지 등 늘어나는 인증규제에 따라 바이오벽지 개발 필요성이 강조되고 있다”고 밝혔다.
이어 “LG하우시스에서 옥수수를 베이스로 하는 PLA계 벽지를 생산했으나 내열성 개선이 부진하다”며 “기계적 물성을 보완하면 상업화가 가능할 것”이라고 밝혔다. <김가영 선임연구원: kgy@chemlocus.com>