셋째 돼지의 벽돌집도 무너질 수 있다고요?
건축 구조물은 장기간에 걸쳐 하중과 날씨 등의 영향을 받는다. 그 과정에서 열과 수분에 의해 팽창 혹은 수축, 뒤틀림 등 자재에 변형이 일어나면서 구조물의 안정성이 떨어지고 균열, 붕괴와 같은 사고로 이어진다. 동화 <아기 돼지 삼형제> 중 셋째가 지은 벽돌집은 늑대가 아무리 입김을 세게 불고 몸으로 부딪혀도 부서지지 않는 튼튼함을 자랑하며 삼형제를 지켰다. 하지만 결말 이후에도 오랜 시간 눈, 비와 햇살에 노출되었다면 벽돌과 모르타르가 변형되고 결국 집은 무너져 내렸을 것이다.
환경의 변화에 영향을 덜 받기 위해서는 일정한 형상과 치수를 유지하는 것이 중요하다. 특히 사계절이 뚜렷하고 온도변화가 많은 우리나라에서는 환경에 의한 건축 자재의 변형을 반드시 고려해야 한다.
치수 안정성(Dimensional Stability)은 어떠한 환경이나 조건에도 물체의 형상과 치수가 변하지 않는 성질을 말한다. 유리와 석고는 치수 안정성이 높은 대표적인 물질로 눈, 비, 바람, 햇살에도 거의 변형이 일어나지 않는 특성을 지닌다. 천장재에 석고보드를 많이 사용하는 것은 치수 안정성이 높아 처짐, 균열, 붕괴 현상을 막을 수 있기 때문이다.
결함과 사고를 예방하라!
유리나 석고와는 달리 목재는 상대적으로 치수 안정성이 떨어진다. 목재의 치수 안정성이 낮은 이유는 절반 이상이 물로 이뤄져 있기 때문이다. 목재는 베어내고 건조하는 과정에서 수분이 손실되며 치수가 줄어든다. 가공 후에도 장마철에는 팽창하고 건조한 계절에는 수축하는 것을 반복하면서 뒤틀리고 휘어지며 가구나 문, 바닥의 고착, 유격 등의 결함을 발생시킨다. 이를 방지하기 위해 고온의 열처리 가공, 도장을 통해 흡습성을 감소하고 치수 안정성을 높인다.
종이와 섬유도 목재와 마찬가지로 치수 안정성이 낮아 건조한 날에는 치수가 줄어들고 습도가 놓은 날에는 치수가 늘어나는 것을 볼 수 있다. 플라스틱도 치수 변형이 일어난다. 물체를 변형시키는 데 필요한 힘의 척도인 탄성계수가 낮아 성형 시에 수축하는 것은 물론 성형 후에도 자연스럽게 사후 수축이 일어난다. 기계, 자동차, 항공, 우주 분야에 사용되는 플라스틱 경우 치수 변형이 치명적인 결함으로 이어질 수 있어 치수 안정성이 매우 중시된다. 이에 엔지니어링 플라스틱이나 산업자재용 플라스틱은 유리섬유나 탄소섬유를 결합해 치수 안정성과 내구성을 높인다.
금속 역시 열에 의해 치수가 변한다. 철로 만든 열차 선로는 25m마다 틈새가 있다. 더운 여름 팽창한 선로가 휘어져 탈선 사고로 이어지는 것을 막기 위해서다. 금속도 치수 변형에 따른 결함을 줄이기 위해 다양한 열처리 가공을 진행, 가열과 냉각을 반복하며 결정 조직을 안정화시키고 경도를 올린다.
Tip_열팽창과 흡습성
대부분의 물체는 온도가 상승하면 길이가 늘어나거나 부피가 커진다. 이는 온도가 높아짐에 따라 물체를 이루는 분자들의 운동이 활발해지고 분자 사이의 거리가 멀어져서 발생하며, 이런 현상을 열팽창(Thermal expansion)이라고 한다. 에펠탑의 높이가 겨울보다 여름이 더 높은 이유가 이 때문이다. 열팽창계수는 온도의 증감의 따른 부피나 길이의 변화 정도를 말하며 열평창계수가 낮을수록 치수안정성이 높다.
흡습성(hygroscopicity)은 물체가 공기 중의 수분을 흡수하는 성질이다. 수분을 흡수하면 치수가 변할 뿐 아니라 강도, 전기 전도도 등 물체의 특성도 변하게 된다.
치수 안정성이 높은 KCC 제품들
석고보드
석고보드는 두 장의 석고보드 원지 사이에 안정된 결정상태의 석고가 판상으로 성형되어 있는 것으로 불연, 단열, 차음성능이 뛰어난 내장재다. KCC 석고보드의 종류에는 가장 일반적으로 널리 쓰이는 일반석고보드, 흡음성능이 요구되는 공간에 사용되는 유공 흡음 석고보드, 천장 시공비 절감이 가능한 초경량 석고보드, 욕실·부엌 등 습기가 많은 장소에 사용되는 방수석고보드, 내화·차음구조 등에 사용되는 방화석고보드, 곰팡이 번식과 증식을 억제하는 방균석고보드, 내수성 및 곰팡이 저항성능이 우수한 전방수석고보드, 다기능성 제품인 방화방수석고보드, 차음석고보드, 고강도석고보드, 고강도전방수석고보드 등 뛰어난 성능을 가진 다양한 제품이 있다.
석고텍스
KCC 석고텍스 PLUS는 유해물질 방출이 없는 친환경 불연 천장재로, 미려한 패턴과 안정감 있는 색상을 적용하여 고급스러운 천장 연출이 가능한 제품이다. 석고보드 원판을 가공 후 도장한 무석면 불연천장판으로 마감재료의 불연성능 인증 기준 (KS F ISO 1182, KS F 2271)에서 성능 합격기준을 만족한 기능성 제품이다. 또한 새집증후군의 주요 원인물질인 포름알데히드 및 인체에 유해한 각종 유기화합물을 방출하지 않으며 친환경 인증 마크인 HB마크 ‘최우수등급'(클로버 5개)과 환경표지인증을 획득한 우수한 제품이다.
마이톤
KCC 마이톤은 다양한 무늬, 패턴의 제품이 생산되기 대문에 건축물의 천장을 더욱 고급스럽게 장식할 수 있는 장점이 있다. 순수 자연광석으로 제조되는 Mineral Wool을 주원료로하여 판상으로 제조 및 성형한 고급 불연 흡음 천장재로 흡음 성능이 우수해 사무실, 병원, 호텔, 상가등등 미적인 감각을 뽐내야 하면서도 소음을 잡는 것이 중요한 공용 공간에 즐겨 사용된다. 마이톤은 시공법에 따라 T&H-BAR, M-BAR, T-BAR형 세 가지 제품군으로 개성있는 공간 연출이 가능하다.
AM
세라믹에 금속을 접합하는 기술인 AM(Alumina Metalizing)은 세라믹과 금속을 일체화해 전기를 제어하는 역할을 한다. 특히 KCC의 VI(Vacuum Interrupter)용 세라믹 튜브(Ceramic Tube)는 세계 1위의 점유율을 자랑하며 KOTRA가 주관한 세계일류상품에 7년 연속 선정되기도 했다. VI는 고압전기의 흐름을 차단하는 안전장치로 ‘절연 스위치’라고 할 수 있는데, 송·배전 시스템과 풍력 발전 시스템, 전기자동차 충전소, 고속열차 등에 적용된다.
DCB
DCB(Direct Copper Bonding)란, 접합용 매개체 없이 세라믹에 구리를 직접 접합한 기판으로, 열을 내보내는 방열 성능이 우수한 세라믹을 기반으로 한다. DCB 제품으로는 AI2O3(알루미나), ZTA(지르코니아 첨가 알루미나), AIN(질화알루미늄) 제품 등이 있으며, 금속이나 플라스틱 소재 기판을 적용하기 어려운 고전압·고전류 전력제어 전자부품에 주로 사용된다. 높은 열전도도와 우수한 제품 강도로 고성능 전자기기 뿐만 아니라 기계적 강도와 절연성, 방열성이 우수한 기판 제품으로 자동차 파워 모듈에 적용되는 등 고기능화 소재로 더욱 주목받고 있다.
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