셀룰로오스 단열재

셀룰로오스라는 단어는 살아있는 세포와 설탕인 포도당을 뜻하는 프랑스 단어 cellule에서 왔다. 건물 단열재는 건물 열 손실을 줄이고 소음 전달을 감소시키는 데 사용되는 저열 전도성 물질이다. 셀룰로오스 단열재는 벽과 지붕의 공동에 사용되는 식물섬유로 단열, 방습, 자유소음 감소에 사용된다.

셀룰로오스 단열재의 역사

미국의 몬티셀로는 1772년에 셀룰로오스의 형태로 절연되었다.^[1] 셀룰로오스는 이후 1920년대부터 스칸디나비아에서 단열재로 더욱 널리 사용되었다.^[2] 신문지, 판지, 면, 짚, 톱밥, 삼베, 옥수수밥 등 많은 종류의 셀룰로오스 재료가 사용되어 왔다. 분쇄기와 분진제거기계를 사용하고 난연제를 첨가하여 재활용 신문지로 만든 현대 셀룰로오스 단열재는 1950년대에 시작되어 1970년대 미국에서 보편적으로 사용되기 시작했다.

1973-74년 석유 금수 조치 이후 단열 시장이 증가했다. 금수조치로 난방용 에너지 비용이 전국적으로 치솟으면서 에너지 절약 대책에 대한 관심이 높아졌다. 단열재는 주택의 에너지 효율을 높이기 위한 값싸고 이용 가능한 기술로서 전국적인 주목을 받았다. 특히 혹독한 겨울을 보낸 1977년에는 단열재를 설치한 주택 소유자에게 세액 공제가 실시되었다.

1976년에는 약 100개의 셀룰로오스 단열재 회사가 125개의 공장을 가지고 있었지만, 1978년까지 500개 이상의 공장을¹ 가진 350개 이상의 회사가 있었다. 셀룰로오스 단열재는 소규모 제조업체들이 현지에서 생산한 것으로, 바로 가동할 수 있는 기계를 구입해 저렴하고 손쉬운 저기술 생산 공정을 제공했다. 난연제로 사용하기 위한 붕산의 부족에 의해 야기된 몇몇 제약들 외에도, 셀룰로오스는 낮은 비용과 그것의 개량에 대한 적합성으로 인해 시장에서의 점유율을 증가시켰다. 한편, 섬유유리와 암울 생산업체들은 고객들의 단열재 수요를 따라잡기가 어렵다는 것을 알았다.

가격, 안전 및 품질 관리 문제에 대한 소매업체, 계약업체 및 소비자의 불만 때문에 연방정부는 1978년부터 절연 표준을 제정하기 시작했다. 셀룰로오스 제조업의 성장으로 국가적으로 신뢰할 수 있는 통계가 존재하지 않음에도 불구하고 화재 위협에 대한 단열처리를 부적절하거나 불충분하게 하고 있다는 우려가 컸다. 이를 통해 연방 소비자 제품 안전 위원회가 16 CFR Part 1209를 통과하게 되었고, 이 위원회는 셀룰로오스 절연에 대한 네 가지 제품 속성, 즉 정착 밀도, 부식성, 임계 복사 유량 및 스몰딩 연소만을 다루는 안전 기준을 설정했다. 또 다른 규정은 "R-값 규칙"으로, 제조 및 마케팅 회사들이 그들의 제품에 대해 할 수 있는 주장에 분명한 제한을 두었다.

CPSC에 의한 규제의 영향으로 셀룰로오스 단열재의 소규모 생산자 대부분이 폐업하게 되었다. 화재 실험이 증가하면서 발생하는 비용은 셀룰로오스를 더 비싸게 만들었고 나쁜 홍보는 수요 감소에 기여했다. 그들은 시험 요건을 충족할 수 없었거나 다른 소규모 제조업체와 합병했다. 1985년 CPSC는 추가 연구 후 가연성 기준을 폐지할 것을 의회에 요청했다. 1991년까지 61개의 셀룰로오스 생산자들만이 여전히 미국에 남아있었다.^[3]

한편 섬유 유리 산업은 연방 정부가 통과시킨 대부분의 규제의 덕을 보았다. 보다 집중화된 섬유 유리 및 광물 절연 제조업체들의 대대적인 로비는 셀룰로오스 절연에 대한 엄격한 화재 기준을 통과하는데 도움이 되었다. 이러한 표준은 셀룰로오스 절연에 대한 화재 위험 주장을 촉진하는 광물 절연 제조업체 협회(현 북미 절연 제조업체 협회)에서 발행한 기술 게시판에 의해 강화되었다. 이러한 주장들은 독립적으로 검증되지 않았고, 과학적인 검토에 거의 직면하지 않았거나, 고의적으로 오해를 불러일으키고 사실이 아니었다.^{[citation needed]}

현재 셀룰로오스 단열재가 미국에서 다시 사용되어지고 있다. 이러한 성장의 이유의 일부는 셀룰로오스가 더 밀도가 높고 구조 부재를 태우는 데 필요한 산소를 제한하기 때문에 섬유 유리보다 화재에서 실제로 건물을 더 잘 보호할 수 있다는 연구와 관련이 있을 수 있다. 캐나다 국립연구위원회(National Research Council Canada)의^[4] 여러 연구가 이러한 주장을 뒷받침하고 있다. 셀룰로오스 재기의 또 다른 주요 이유는 녹색 건축물에 대한 관심이 증가했기 때문일 것이다. 셀룰로오스는 모든 절연 물질 중 재활용 함량이 가장 높으며 섬유유리 및 기타 용해로 생산 광물 단열재에 비해 구현 에너지가 적다.

제조하다

셀룰로오스 단열재는 종종 해머밀링 폐신문에 의해 만들어진다. 신문은 화재의 확산을 늦추기 위해 붕산과 같은 화학 물질로 처리된다.

상품들

다양한 브랜드로 네 가지 주요 타입의 느슨한 필링 셀룰로오스 제품이 개발되었다. 일반적으로 건조한 셀룰로오스, 스프레이 도포 셀룰로오스, 안정화된 셀룰로오스, 저먼지 셀룰로오스 등이 특징이다. 이러한 유형은 건물의 다른 부분과 다른 이유로 사용된다.

건조한 셀룰로오스(느린 채움)

마른 셀룰로오스는 벽의 꼭대기에 뚫린 구멍에 셀룰로오스를 불어 넣어 낡은 집을 개조하는 데 사용된다. 그것은 또한 제자리에 고정된 임시 고정기나 그물을 사용하여 새로운 벽 구조로 날려 보낼 수 있다. 그리고 셀룰로오스가 적절한 밀도에 도달하면 제거될 수 있다. 이러한 형태의 적용은 30%~40%까지 해결된다. 제품 적용 지침에 대한 적용 범위 차트를 참조하십시오. 정착된 두께에 기초한 R 값. 주어진 명령어 차트를 사용하는 것은 단지 추정을 위한 것이다. 작업 조건, 적용 기술 및 장비에 대한 설정은 실제 적용 범위에 영향을 미칠 것이다. 이 제품에 물을 첨가하지 마십시오. 도포 수분 수준과 온도 차이로 인해 셀룰로오스가 안정될 것이다. 단열재가 수직으로 응축되면서 벽에 틈이 생기거나 바닥과 그 아래 단열재 사이의 공간이 생길 수 있다. 또한 밀도 팩 옵션을 사용하여 안착을 줄이고 공기 격차를 더욱 최소화할 수 있다. 밀도 팩은 캐비티에 압력을 가하여 폐쇄된 캐비티에서만 할 수 있으며, 숙련된 설치자가 해야 한다.

벽의 느슨한 충전은 벽 구멍에 셀룰로오스를 사용하는 구식 기술이다. 홈퍼포먼스산업과 인증기관들은 정착되지 않는 촘촘한 단열벽 캐비티 표준을 지원한다. 이 방법은 벽 공동의 스택 효과와 대류 루프를 막는다.

스프레이 적용 셀룰로오스(습식-스프레이 셀룰로오스)

스프레이 적용 셀룰로오스는 새로운 벽구조에 셀룰로오스를 바르는 데 사용된다. 다른 점은 곰팡이 배양 방지를 위해 염소와^{[citation needed]} 같은 일종의 수분지연제를 첨가했을 뿐 아니라, 살포하면서 셀룰로오스에 물을 첨가했다는 점이다. 어떤 경우에는 절연체가 매우 적은 비율의 접착제로 혼합되거나 셀룰로오스에 존재하는 건조 접착제를 활성화할 수도 있다. 습식 스프레이는 임시 고정기 없이도 적용할 수 있다. 또한 습식 분사는 공기 침투에 대비하여 절연된 공동의 훨씬 더 나은 봉인을 허용하고 정착 문제를 제거한다. 습식 스프레이 설치는 덮기 전에 최소 24시간(또는 최대 25% 습기에 도달할 때까지) 동안 벽이 건조되도록 해야 한다.^[5]

안정화된 셀룰로오스

안정화된 셀룰로오스는 다락방/지붕 단열재에 가장 많이 사용된다. 그것은 어떤 종류의 접착제를 작동시키기 위해 매우 적은 양의 물을 가한다. 이것은 정착을 줄이고 필요한 셀룰로오스 양을 줄인다. 이는 천장 건식벽에 있는 제품의 전체적인 무게를 줄이는 데 유리하다는 것을 증명할 수 있다. 이 애플리케이션은 경사 지붕에 이상적이며 5:12(41.66%) 슬로프에 대해 승인되었다.^[5]

저먼지 셀룰로오스

시중에 유통되는 마지막 주요 셀룰로오스 단열재는 저먼지 품종이다. 대부분의 유형의 단열재 적용 시 먼지 오염도가 생성되어 설치 시 간단한 먼지 마스크를 착용해야 한다. 이런 종류의 셀룰로오스에는 적은 비율의 오일이나 유사한 분진 댐퍼가 첨가되어 있다. 이것은 또한 사람들이 신문지나 종이 먼지에 민감하게 반응하는 가정에도 적합할 수 있다(설치 후 새로운 먼지가 생성되지는 않을 것이다).

셀룰로오스 단열재의 장점

열성능

느슨하게 채워진 셀룰로오스의 열성능은 다른 종류의 저비용 절연에 비해 유리하지만 폴리우레탄과 폴리이소시아누레이트 포마보다 낮다. 느슨하게 채운 셀룰로오스의 열전도도는 약 40 mW/m·K(R-값: 100 mm 당 미터법 R2.6, 인치 당 영국식 R3.8)로 유리 양모나 락 양모보다 거의 같거나 약간 좋다. 이것은 열성능의 전체 그림을 나타내는 것은 아니다. 다른 중요한 측면은 건물 외피가 공기 침투, 대류 기류, 열 브리징으로부터 얼마나 잘 밀폐되어^{[clarification needed]} 있는가 하는 것이다.

셀룰로오스는 파이프나 배선 등 벽면 내 아이템 주변에 잘 맞아서 벽의 전체적인 효율을 떨어뜨릴 수 있는 에어 포켓이 거의 남아 있지 않다. 밀도 팩 셀룰로오스는 공기 침투로 벽을 봉합하는 동시에 대류를 제한할 수 있는 밀도를 제공한다. 콜로라도 대학교 건축기획대학은 두 개의 겉보기에도 동일해 보이는 시험 구조물을 비교했는데, 하나는 셀룰로오스로 절연되고 다른 하나는 섬유유리로 절연되었다. 셀룰로오스 단열재는 섬유유리 단열재에 비해 시간이 지날수록 열에너지가 26.4%나 감소했다. 구조물을 30% ^[6]이상 조이는 모습도 보였다. 이후의 실제 조사에서는 섬유 유리보다 셀룰로오스가 난방에 사용되는 에너지를 20~30% 더 잘 절감하는 것으로 나타났다.

닫힌 셀, 폴리우레탄 폼 단열재(R=5.5~6.5인치)에 비해 셀룰로오스는 인치당 R-값이 낮지만 훨씬 저렴하며 폼은 등가 R-값당 비용이 높다.^{[citation needed]}

장기비용절감

절연으로 인한 연간 절감액은 매우 다양하며 절연 두께, 원래의 벽 성능, 지역 기후, 난방/냉방 사용, 기타 건물 요소의 밀폐성 등을 포함한 몇 가지 요인에 따라 결정된다.

한 설치자는 셀룰로오스 단열재가 "주택 소유자들에게 공공요금을 20-50% 절약할 수 있다"^[7]고 주장한다.

방음재

단열은 벽을 통과하거나 층간 이동을 감소시킨다. 셀룰로오스는 질량과 댐핑을 제공한다. 이것은 2가지 방법으로 소음을 감소시키고, 판석의 횡방향 이동을 감소시키며, 충치를 따라 소리의 통로를 감쇠시킨다. 셀룰로오스는 섬유유리에 비해 약 3배 정도 밀도가 높아 음량 감소 효과가 미미하다.

곰팡이 및 해충 방제

셀룰로오스 단열재의 붕산염은 곰팡이에 대한 추가적인 제어를 제공한다. 설치 결과 수개월의 수분 포화 상태와 부적절한 설치로 인해 곰팡이가 발생하지 않은 것으로 나타났다.^[8]

셀룰로오스 단열재에 조산 붕산염의 존재만으로도 제품에 해충 방제 특성을 제공한다는 것은 일반적인 오해다. 붕산 자체는 섭취할 경우 스스로 손질하는 곤충을 죽이는 반면, 곤충 치사율을 달성하기 위해서는 충분한 농도와 섭취 가능한 형태로 곤충에게 제시해야 한다. 붕산염 함유 제품에 대한 적절한 테스트를 실시하여 복용량과 표시가 곤충을 죽이기 충분한지 여부를 판단해야 한다. 일단 테스트를 거친 후, 미국에서 성가신 능력을 가진 제품이 선전되기 전에 EPA에 살충제로 등록해야 한다.

방화지연

붕산염 치료는 셀룰로오스 화재안전등급도 최고(등급 I)를 부여한다. 많은 셀룰로오스 회사들은 황산암모늄과 붕산암모늄을 혼합하여 사용한다.

증기 장벽

셀룰로오스 절연에는 증기 장벽이 필요하지 않을 수 있다. 예를 들어 최근 연구에서는 포틀랜드, OR, 미국 등 온화한 해양성 기후에서 과도한 습기가 축적될 수 있는 1차적인 방법이라는 것이 밝혀져 있다.^[9]벽 공동(셀룰로오스나 거품 등)을 완전히 채우는 단열재는 수분 문제를 예방하는 데 도움을 줄 수 있다. 셀룰로오스 단열재가 있는 증기 장벽을 사용하는 것에 대한 권고사항은 셀룰로오스를 증기 투과성 기체로 분류하고 있음에도 불구하고 연구에 의해 지지를 받고 있다.^[10][11]

또한 셀룰로오스는 충치 전체에 수분을 분산시키는 작용을 하여 한 부위에 수분이 쌓이는 것을 방지하고 수분이 더 빨리 건조되도록 돕는다. 셀룰로오스 제조업체들은 셀룰로오스와의 증기 장벽 설치를 권고하지 않는다.^[12]

대부분의 미국 도시 코드는 어떤 외부 벽에도 증기 장벽이 필요하다. 대부분의 미국 도시들은 적절한 추론이 제공될 경우 이 요건의 상소를 고려할 것이다. 2008년 3월 미국 오레곤주 포틀랜드시는 셀룰로오스 절연재를 사용할 때 증기 장벽/수송기에 대한 요구사항을 면제해 달라는 호소를 승인했다. 항소는 항고 ID 4996을 검색하여 포틀랜드 개발국 검색 양식에서 볼 수 있다. 어떤 호소에도 근본적인 것은 최근의 연구들이 공기 이동이 증기의 일차적인 문제라는 것을 보여주고, 셀룰로오스가 공기 이동의 효과적인 장벽이며, 셀룰로오스가 증기를 분산시키는 작용을 한다는 것을 언급하는 것이다.

단점들

인치당^{[citation needed]} 3.6~3.8의 R-값은 좋지만 최고는 아니다.^{[citation needed]} R-값당 재료비는 좋지만 같은 R-값의^{[citation needed]} 섬유유리 단열재보다 재료와 설치 시간이 더 많이 소요돼 인건비가 오른다.

먼지

셀룰로오스에는 작은 입자가 들어 있는데, 이 입자는 집 안에 있는 기구나 작은 구멍 주변의 부적절한 봉인을 통해 날아갈 수 있다.^[13][14]

설치 전문 지식 및 빌딩 코드

일부 지역에서는 셀룰로오스 경험이 있는 설치 프로그램을 찾기가 어려울 수 있다. 숙련된 설치자는 느슨한 필링 셀룰로오스를 올바르게 밀도 있게 포장하는 방법, 안정화된(부분적으로 젖은) 셀룰로오스를 경사면에 가장 잘 도포하는 방법, 습식 셀룰로오스가 건조되는 데 필요한 적절한 시간을 이해한다.

다른 비배트 단열재와 마찬가지로 셀룰로오스 단열재에 대해 미국 도시 및 지역/주 건축 법규를 업데이트할 수 없다. 주택소유자는 시에 전화를 걸어 단열재가 승인되는지 확인해야 하며, 시에 제품 사양을 제공해야 할 수도 있다. 이것은 어렵지 않으며, 설치자와 제조자 모두 이 과정을 기꺼이 처리하여 집주인의 진정한 노력을 덜어주어야 한다.

슬럼프

부적절하게 설치될 경우, 느슨한 충전 셀룰로오스는 도포 후 정착할 수 있다. 어떤 상황에서는 이것은 벽의 영역을 절연되지 않게 할 수 있다. 설치 방법 및 품질 관리 기법에 대한 올바른 교육을 통해 이는 향후 정착을 방지하는 시험 밀도에 설치함으로써 배제된다.

무게

주어진 R-값의 경우 느슨한 셀룰로오스는 느슨한 섬유유리에 비해 평방피트당 약 3배의 무게가 나간다.^[15] 천장 구조물은 기존 구조물의 천장을 절연하기 위한 재료를 선택하기 전에 약점 징후가 있는지 검사해야 한다.^[16]

오프가싱

많은 셀룰로오스 회사들은 화재 지체를 위해 황산암모늄과 붕산염의 혼합물을 사용한다. 황산암모늄은 보통 무취지만 암모니아와 그에 따른 암모니아 냄새가 일부 사례에서 발견되었다.^[17]

곰팡이

습식 스프레이 밀도 팩 셀룰로오스로 절연된 건물 내 곰팡이 침입이 증가했다는 증거가 있다. 특히 증기 장벽과 함께 사용할 경우 더욱 그러하다.^[18]

환경 특성

어떤 유형의 단열도 건물을 보다 에너지 효율적이게 하는데 도움이 된다. 구조와 제조사에 따라 셀룰로오스 단열재를 사용하면 미국 그린빌딩협의회(Green Building Council) 인증 프로그램으로부터 LEED 학점을 취득하는 데 기여할 수 있다.^[19]

재활용 내용물

셀룰로오스는 재활용된 종이섬유로 구성되는데, 대개는 소비 후 폐간지 인쇄물로 구성된다. 나머지 15%는 붕산이나 황산암모늄과 같은 난연제다. 셀룰로오스는 이용 가능한 모든 절연물 중 가장 높은 재활용 함량을 가지고 있다. 예를 들어, 섬유유리는 최대 50%의 재활용 함량을 가지고 있다.

원료의 낮은 독성 및 환경 영향

셀룰로오스 단열재의 재활용되지 않은 부품은 폼 단열재의 원료보다 여전히 환경적으로 선호된다. 지구온난화 잠재력이 이산화탄소보다 높은 HFC나 HCFC 송풍제를^{[citation needed]} 사용하는 폼 절연과 달리 셀룰로오스는 가스 배출량이 크지 않다.

단열재 유형의 원료 독성은 일반적으로 제조 또는 설치 시 가장 높다. 둘 다 셀룰로오스의 중요한 이슈는 아니다.

OSHA는 셀룰로오스가 분진 성가셔서 설치 중에 분진 마스크를 착용해야 한다고 명시하고 있다.

체화 에너지

셀룰로오스 단열재의 체화 에너지는 인기 절연 유형 중 가장 낮다. 용해로 만든 단열재를 생산하려면 셀룰로오스보다 20~40배 많은 에너지가 필요하다.^{[citation needed]} 셀룰로오스는 전기 동력 기계에 의해 만들어지는 반면 광물 단열재는 연료 동력 용해로에서 만들어지기 때문에 전기 ^{[citation needed]}발전 효율이 50% 미만이기 때문에 이 장점을 어느 정도 줄인다. 셀룰로오스는 현지에서 구할 수 있는 종이로 만들어지며,^{[citation needed]} 광물단열공장은 재료와 제품을 더 먼 거리에 걸쳐 출하한다.

셀룰로오스 단열은 화재 지체를 위해 붕산염을 사용한다. 붕산염은 갱신이 불가능한 제품이다.

참조

외부 링크

• 셀룰로오스 단열 제조업체 협회
• 오스트레일리아 셀룰로오스 단열 제조업체 협회
• CIMA 기술 게시판 #2: 셀룰로오스 건물 단열재 설치 표준 사례

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