창유리의 열파손

열 파손(Thermal Breakage)

창 유리가 태양 빛을 받게 되면 유리 중앙부 온도가 가장자리 온도보다 빨리 상승하게 된다.

유리 중앙부 온도가 상승하면 열팽창으로 인하여 가장자리에 인장응력이 발생하게 되고 발생된 응력이 유리 표면압축응력 보다 커질 때 파손이 발생한다.

이러한 현상을 열파손(Thermal Breakage)이라 하며, 파손을 방지하기 위하여 창유리에 발생하는 응력을 사전에 파악하고 진단할 필요가 있다.

태양열의 입사량을 조절할 목적으로 투과도가 낮은 필름을 기존 건물 유리창에 썬팅하는 경우에도 태양방사흡수율이 증가하게 되어 파손이 발생하는 현상도 이와 같은 이유이다.

열파손을 줄이려면

1) 유리의 절단면에 흠집이 없도록 가장자리를 연마하는 것이 좋으며

2) 빗물이나 결로에 의하여 물(Water)이 샷시 내에 침투하게 되면 녹이 발생하여 유리의 강도를 저하 시킬 수 있으므로 방수 또는 방청처리가 필요하다.

3) 일반적으로 가장자리 온도 저하를 방지하기 위해서 샷시와 유리 사이를 단열 할 필요가 있다. 따라서 단열성을 유지하고 열 파손을 방지하기 위해서는 백업재 또는 셋팅블록 등을 사용하여 유리와 샷시가 직접 접촉하지 않도록 설계하는 것이 좋으며

5) 빠데 등의 경화성 실링재를 사용하는 것 보다는 탄성이 있고 열전도율이 낮은 실리콘 재질의 재료를 사용하는 것이 좋다.

6) 특히 콘크리트에 직접 연결된 샤시에 설치하는 경우에는 세심한 열파손 검토를 실시하는것이 필요하다.

두꺼운 열선흡수유리(색유리) 일수록 일반적으로 태양방사흡수율이 높아 열파손 확률이 증가하고 망선 또는 망입유리인 경우에는 일반 판유리에 비하여 표면압축강도가 낮으므로 열파손이 보다 쉽게 일어날 수 있다.

다른 건축물의 그림자 또는 나무 그늘 등 유리 표면에 햇빛이 닿는 부분과 그렇지 않은 부분이 공존할 경우에도 온도차가 발생하여 열파손 가능성이 높아지게 되며 판유리의 뒷면에 반사 물체가 있는 경우에도 반사된 열이 유리에 흡수되어 열파손 가능성이 더 높아지게 된다.

두꺼운 커튼이나 블라인드를 밀착 설치하는 경우도 온도 상승의 원인이 될 수 있고 

스팬드럴부의 단열재와 유리 사이의 밀폐 공간의 온도 상승이 판유리의 온도 상승에 영향을 주게 되므로 스팬드럴 부 단열재 및 마무리 재질의 종류, 색상 등을 잘 선택하는 것도 열파손을 방지하는데 주요한 요인이라 할 수 있다.

난방 또는 냉방 장치의 송풍구가 직접 창유리에 조준되면 부분적으로 고온 또는 저온이 되어 열파손이 증가할 수 있고 창 유리에 종이를 붙이거나 페인트를 칠하는 것도 태양방사흡수율을 증가하게 되므로  열파손을 발생 시킬 수 있다. 

일반적으로 발생 열응력은 창유리 중앙부와 샤시간의 온도차에 비례하고 창유리의 면적과 앞에서 언급된 파손 원인을 제공하는 항목들의 영향 정도를 계수로 적용하여 응력을 계산할 수 있다.  

유리 중앙부 온도는 KS L2514 규격에서 제시하는 전열이론식수치해에 따라 계산할 수 있다.

<유리판의 열응력 계산방법>

1) 전열이론식수치해를 사용하여 복층유리를 구성하는 각각의 유리판 중앙부 온도(Өg=Tj)를 계산한다. (KS 규격 참조)

 <전열이론식수치해>

2) 샤시온도(Өs)를 계산한다.

3) 샤시온도와 유리판의 온도차로부터 아래 항목들의 계수값을 곱하여 판유리의 열응력을 계산한다.

   1) 기본응력계수: k = 0.47 MPa ℃

   2) 면적게수: f0

   3) 커튼계수: f1

   4) 그림자계수: f2

   5) 가장자리 온도계수: f3

   5) 유리판 중앙부 온도: Өg

   6) 샤시온도: Өs

   <면적계수>

   <커튼계수>

   <그림자계수>

   <가장자리 온도계수>

   <방위별 일조량>

4) 산출된 열응력과 설치된 유리 종류에 따른 허용열응력을 비교하여 열파손 유무를 진단한다. 

5) 삼복층유리에 대한 열파손 가능성을 진단프로그램으로 계산하면 다음 그림과 같다.

<계산조건>

<유리판온도>

<파손가능성>

6LowE+12A+6Green+12A+6LowE 조합의 삼복층유리의 진단결과 가운데 유리와 실내쪽 유리를 서냉유리를 사용할 경우 열파손 위험성이 있으므로 배강도유리를 사용하여 설치하는 것이  바람직 한 것으로 계산되었다.