알루미늄 외관: 정의, 건축가가 좋아하는 이유, 올바르게 설치하는 방법

알루미늄이 현대 건물 외관의 필수 재료가 된 이유

이제 알루미늄 파사드 시스템은 거의 모든 주요 건설 시장에서 상업용, 기관용, 고층 주거용 건물의 외부 덮개를 지배하고 있으며 그 이유는 미적인 것 이상입니다. 알루미늄은 강철, 유리, 콘크리트 및 목재와 같은 경쟁 외장재가 동시에 비교할 수 없는 특성의 조합을 제공합니다. 알루미늄은 강철 밀도의 약 1/3로 가볍고, 추가 보호 처리 없이 본질적으로 내부식성이 있으며, 복잡한 프로파일과 형상으로 무한히 형성 가능하고, 사용 수명이 끝날 때 재료 품질 손실 없이 완전히 재활용할 수 있습니다. 이러한 특성으로 인해 실용적인 건축 자재일 뿐만 아니라 전체 프로젝트 수명 주기에 걸쳐 경제적, 환경적으로 매력적인 자재가 됩니다.

알루미늄이 제공하는 건축적 유연성 또한 알루미늄 채택을 촉진했습니다. 현대식 알루미늄 외관은 평평하거나 깊게 프로파일 처리되고, 무광택 또는 경면 광택 처리되고, 표준 은색 또는 RAL 또는 NCS 스펙트럼의 모든 색상, 천공되거나 단단하고, 무거운 재료에서는 구조적으로나 경제적으로 비실용적인 곡선, 각도 및 돌출부로 형성될 수 있습니다. 이러한 디자인의 자유로움은 재료의 구조적 성능과 수십 년간의 서비스 기간 동안의 낮은 유지 관리 요구 사항과 결합되어 알루미늄이 성능과 시각적 영향이 모두 중요한 프로젝트에 참여하는 건축가와 외관 엔지니어의 기본 사양이 된 이유를 설명합니다.

알루미늄 외관 시스템의 주요 유형

알루미늄 외관 은 단일 제품이 아닙니다. 각각 다른 건물 유형, 성능 요구 사항 및 예산에 적합한 여러 가지 시스템 유형을 포괄하는 광범위한 범주입니다. 시스템 선택이 구조 설계에서 열 세부 사항에 이르기까지 모든 다운스트림 결정을 결정하기 때문에 공급업체 또는 외관 컨설턴트와 협력하기 전에 주요 시스템과 그 차별화 요소를 이해하는 것이 필수적입니다.

알루미늄 커튼월 시스템

커튼월은 구조적으로 가장 정교한 알루미늄 외관 시스템입니다. 이는 여러 층에 걸쳐 건물 구조에 매달린 비내력 외부 스킨으로, 자체 바람 및 중력 하중을 바닥 연결부의 기본 구조로 다시 전달합니다. 알루미늄 프레임워크는 유리 패널, 불투명 스팬드럴 패널 또는 알루미늄 충전 패널이 설정되고 밀봉되는 그리드를 형성하는 수직 멀리언과 수평 트랜섬으로 구성됩니다. 커튼월 시스템은 개별 멀리언과 트랜섬 돌출부가 현장에서 하나씩 조립되는 스틱 시스템 또는 하나 이상의 베이를 덮고 있는 공장에서 조립된 패널이 제 위치에 크레인으로 고정되어 현장에서 연동되는 단일 시스템으로 분류됩니다. 일체형 커튼월은 대부분의 조립이 공장에서 이루어지기 때문에 설치가 더 빠르고 엄격한 품질 관리를 제공하지만, 더 정확한 구조 조정과 더 높은 초기 제작 투자가 필요합니다. 스틱 시스템은 단위화가 경제적으로 타당하지 않은 복잡한 형상과 소규모 프로젝트에 더 유연합니다.

알루미늄 레인스크린 클래딩

레인스크린 클래딩 시스템은 건물의 기본 벽 구조에서 떨어져 있는 서브프레임에 고정된 알루미늄 패널을 사용하여 패널 후면과 후면 벽 표면 사이에 통풍 공간을 만듭니다. 이 공동은 정의적인 기능적 특징입니다. 이는 패널 표면 뒤로 침투하는 습기가 베이스에서 배출되도록 하고 공동 내의 공기 이동이 건조를 가속화하여 단열재와 벽 구조에 습기가 축적되는 것을 방지합니다. 레인스크린 시스템은 기본 구조를 변경하지 않고 내후성과 열 성능을 향상시키는 방법으로 콘크리트, 석조 건물 및 철골 건물에 광범위하게 사용됩니다. 알루미늄 패널 자체는 솔리드 시트, 카세트 형식 또는 복합 패널일 수 있으며 서브프레임은 노출 및 스팬 요구 사항에 따라 일반적으로 알루미늄 또는 용융 아연 도금 강철입니다. 레인스크린 파사드 시스템은 시장에서 가장 다재다능한 시스템 중 하나입니다. 동일한 기본 시스템 로직 내에서 매우 광범위한 패널 재료, 프로파일 및 고정 방법을 수용합니다.

알루미늄 복합 패널(ACP) 외관

알루미늄 복합 패널은 코어 재료(일반적으로 미네랄 충전 또는 폴리에틸렌 코어)에 결합된 두 개의 얇은 알루미늄 시트 면으로 구성되어 제작 및 설치가 쉬운 가볍고 단단하며 평평한 패널을 생성합니다. ACP 외관은 비용 효율성, 평평한 표면 마감의 일관성, 눈에 보이는 고정 장치 없이 넓은 패널 영역을 쉽게 구현할 수 있다는 이유로 상업용 및 소매 건물에서 널리 사용됩니다. ACP의 화재 성능은 중요한 사양 포인트입니다. 폴리에틸렌 코어가 있는 패널은 고층 건물의 급속한 화재 확산과 관련되어 있으며 현재 많은 시장에서 특정 건물 높이 이상 사용에 대해 엄격한 제한 또는 전면적 금지를 받고 있습니다. 미네랄 충전 또는 FR(난연성) 코어 패널은 화재 성능이 크게 향상되었으며 모든 다층 응용 분야에 적합한 사양입니다. ACP를 지정하기 전에 항상 해당 관할권에 적용되는 건축 규정에 따라 핵심 재료와 화재 분류를 확인하십시오.

견고한 알루미늄 패널 시스템

견고한 알루미늄 외관 패널(일반적으로 3mm~6mm 두께의 단일 스킨 알루미늄 시트, 뒷면의 용접 또는 접착 리브로 강화됨)은 화재 성능, 내구성 및 장기적인 마감 품질이 더 높은 재료 비용을 정당화하는 복합 패널에 대한 프리미엄 대안을 제공합니다. 솔리드 패널은 복잡한 3차원 모양(곡선형, 테이퍼형, 각면형)으로 형성될 수 있으며 복합 패널은 다층 구조로 인해 쉽게 얻을 수 없습니다. 이는 시각적 품질과 디자인 정밀도가 가장 중요한 랜드마크 외관 프로젝트의 표준 사양이며, 전체 금속 구조로 인해 ACP에 영향을 미치는 핵심 관련 화재 성능 문제가 제거됩니다. 견고한 알루미늄 패널은 일반적으로 성형성, 용접성 및 내식성의 조합을 위해 5000 시리즈 또는 3000 시리즈 알루미늄 합금으로 제작되며 건물 수명 동안 색상 안정성과 내후성을 극대화하기 위해 PVDF 코팅으로 마감 처리됩니다.

알루미늄 외관 시스템 비교

표면 마감 및 코팅: 장기적인 외관을 결정하는 요소

알루미늄 외관 패널에 적용되는 마감재는 건물 소유주와 거주자가 매일 보는 모습이며, 수십 년 동안 노출되어도 알루미늄 표면이 풍화 작용, UV 저하 및 표면 오염으로부터 보호되는 역할을 합니다. 마감재 선택은 외관 디자인에서 가장 중요한 사양 결정 중 하나이며, 내구성과 색상 유지 측면에서 마감재 유형 간의 차이는 신중한 평가를 정당화할 만큼 충분히 큽니다.

PVDF 코팅

코일 코팅이나 스프레이 도포 및 오븐 경화 방식으로 적용되는 폴리불화비닐리덴(PVDF) 코팅은 건축용 알루미늄 마감재의 성능 기준입니다. PVDF 코팅은 일반적으로 색상 코팅에 중량 기준으로 70%의 PVDF 수지를 포함하므로 UV 저하, 백화, 변색, 대기 오염 물질 및 세척제의 화학적 공격에 대한 탁월한 저항성을 제공합니다. 선도적인 PVDF 코팅 시스템은 적절하게 사전 처리된 알루미늄에 적용할 경우 색상 및 광택 유지에 대해 20~30년의 보증을 제공합니다. 이는 대체 마감 기술과 일치하기 어려운 기대 수명입니다. 대기 공격성이 높은 도시, 해안 또는 산업 환경에 있는 건물의 정면에는 일반적으로 PVDF가 적절한 기본 사양입니다. 금속 효과, 질감이 있는 표면, 목재 효과 인쇄를 포함하여 PVDF에서 사용할 수 있는 색상 및 마감재의 범위가 크게 확장되어 마감 제한이 과거보다 덜 제한되었습니다.

아노다이징 처리

아노다이징 처리 is an electrochemical process that converts the aluminium surface into a hard, porous aluminium oxide layer that is integral to the metal rather than applied on top of it. The anodised layer cannot peel or flake, and when sealed correctly it provides excellent corrosion resistance and a distinctively deep, metallic appearance that paint coatings cannot replicate. Architectural anodising for facade applications is typically specified at 20–25 microns thickness (AA20 or AA25 class), which provides durability appropriate for exposed building exteriors. The colour range available in anodising is more limited than paint — natural silver, champagne, bronze, and black are the standard architectural options, with some suppliers offering extended ranges — and colour consistency across large batches can be more variable than coil-coated paint. For projects where the authentic metallic character of anodised aluminium is an architectural priority, the finish is unmatched; for projects requiring precise colour matching or a wide colour palette, PVDF paint is more practical.

분말 코팅

분체 코팅은 건식 열경화성 폴리머 분말을 알루미늄 표면에 정전기적으로 도포하고 이를 오븐에서 경화시켜 PVDF보다 저렴한 비용으로 우수한 내충격성과 넓은 색상 범위를 갖춘 견고하고 매끄러운 코팅을 생성합니다. 표준 폴리에스테르 분체 코팅은 많은 건축 용도에 적합하지만 UV 및 내후성은 PVDF보다 훨씬 낮습니다. 고품질 PVDF 시스템의 경우 25년이 걸리는 반면, 대부분의 기후에서 외부 노출 10~15년 후에 변색 및 초킹이 눈에 띄게 됩니다. TGIC가 없는 폴리에스터 또는 폴리우레탄 화학 물질을 사용하는 초내구성 분체 코팅은 향상된 내후 성능을 제공하며 성능과 비용 측면에서 표준 폴리에스터와 PVDF 사이의 합리적인 중간 지점을 나타냅니다. 외관이 모든 면에 직접적인 풍화 작용에 노출되지 않는 저층 또는 보호 적용 분야의 경우 표준 분말 코팅이 비용에 적합한 사양인 경우가 많습니다. 다층 건물의 전면 노출 외관의 경우 PVDF가 장기적으로 더 방어적인 선택입니다.

알루미늄 외관 설계의 열 성능 및 에너지 효율성

알루미늄은 뛰어난 열 전도체입니다. 이 특성은 열 교환기와 라디에이터에 유용하지만 건물 외관을 통한 열 전달이 난방 및 냉방 부하와 에너지 소비에 직접적으로 영향을 미치는 건물 외피에서는 문제가 됩니다. 알루미늄 커튼월 멀리언과 클래딩 서브프레임을 통한 해결되지 않은 열교는 외관 엔지니어링에서 가장 중요한 에너지 성능 과제 중 하나이며, 이를 효과적으로 관리하려면 단열층만으로 충분하다고 가정하기보다는 신중한 설계가 필요합니다.

커튼월 시스템에서는 각 멀리언과 트랜섬의 내부 및 외부 알루미늄 섹션 사이에 저전도성 폴리아미드 또는 폴리우레탄 스트립을 통합하는 열 차단 기술이 프레임을 통과하는 전도성 경로를 차단하는 표준 접근 방식입니다. 유리 장치 사양과 결합된 열 차단재의 폭과 재질은 커튼월 시스템의 전체 U-값을 결정합니다. 현대식 열 차단 커튼월 시스템은 1.0~1.4W/m²K의 전체 U값을 달성할 수 있으며, 이는 온대 기후에서 최신 건물 규정의 에너지 성능 요구 사항을 충족합니다. 하지만 Passivhaus 또는 제로에 가까운 에너지 표준을 목표로 하는 고성능 프로젝트에는 더 넓은 열 차단 장치와 삼중 유리 장치를 갖춘 전문 시스템이 필요합니다.

레인스크린 및 패널 외관 시스템의 경우 외관 조립의 열 성능은 주로 패널 뒤의 벽 구조 내의 단열층에 따라 달라지며, 클래딩 서브프레임 고정 장치는 주요 열교 경로를 나타냅니다. 서브프레임 고정 빈도를 최소화하고 고정 장치가 단열층을 통과하는 열 파괴 브래킷 시스템을 사용하는 것은 고성능 레인스크린 어셈블리의 핵심 설계 조치입니다. 에너지 규제 프로젝트에서 알루미늄 외관 조립의 실제 성능을 정확하게 예측하려면 선형 및 점 열교를 무시하는 단순화된 U-값 계산이 아닌 검증된 소프트웨어를 사용하는 외관 시스템의 열 모델링이 필요합니다.

알루미늄 외관의 화재 성능 요구 사항

화재 성능은 외부 클래딩 시스템이 신속하고 광범위한 화재 확산에 기여한 일련의 주요 건물 화재 이후 외관 사양에서 가장 면밀히 조사되는 측면 중 하나가 되었습니다. 외벽 시스템의 화재 성능을 관리하는 규제 프레임워크는 2017년 이후 많은 시장에서 크게 강화되었으며, 이제 규정 준수 요구 사항은 건물 높이, 점유 유형 및 관할권에 따라 크게 달라집니다. 프로젝트 위치의 현재 요구 사항을 이해하는 것은 선택 사항이 아니며 기본적인 설계 전 의무 사항입니다.

영국에서는 Grenfell Tower Inquiry에 따른 건축 규정 승인 문서 B와 후속 개정안을 통해 높이 18m를 초과하는 건물에 대한 요구 사항을 도입하여 외관 패널, 단열재 및 고정 장치를 포함한 외부 벽 구조에 불연성 또는 제한된 가연성 자재의 사용을 효과적으로 의무화했습니다. 알루미늄 자체는 불연성이지만 복합 패널의 핵심 재료와 외관 조립에 사용되는 단열재도 관련 분류를 충족해야 합니다. 대부분의 유럽 시장에서는 EN 13501 분류 시스템이 적용되며 A1(불연성)부터 F(성능이 결정되지 않음)까지의 화재 반응 등급이 적용됩니다. 규제 대상 건물의 외관 사양은 일반적으로 외벽 시스템의 모든 구성 요소에 대해 A2-s1,d0 이상이 필요합니다.

• 알루미늄 외피뿐만 아니라 패널, 코어, 단열재, 고정 장치, 실런트 등 외관 조립의 모든 구성 요소의 화재 분류를 항상 확인하세요.
• 폴리에틸렌 코어가 있는 ACP는 대부분의 선진국 시장에서 18미터 이상으로 제한되거나 금지됩니다. 다층 응용 분야에서는 최소 FR 또는 미네랄 충전 코어를 지정하십시오.
• 화재 성능 주장에 대한 테스트 증거 및 제3자 인증 요청 - 독립적인 테스트 데이터가 없는 제조업체 선언은 규제 대상 건물의 규제 준수에 불충분합니다.
• 서브프레임, 단열재, 패널 및 고정 장치를 포함한 전체 외관 조립을 함께 테스트하는 시스템 수준 화재 테스트는 개별 구성 요소 분류를 개별적으로 테스트하는 것보다 실제 성능에 대한 더 신뢰할 수 있는 증거입니다.

공급업체에 접근하기 전 주요 사양 결정

알루미늄 외관 조달은 공급업체가 참여하기 전에 사양이 잘 정의되어 있을 때 가장 잘 작동합니다. 모호하거나 불완전한 사양은 비교할 수 없는 견적을 생성하고, 성능을 저하시키는 가치 엔지니어링으로 이어지며, 제품 대체가 제안되면 건설 중에 분쟁을 일으킵니다. 이는 조달 프로세스가 시작되기 전 설계 단계에서 해결할 가치가 있는 결정입니다.

• 시스템 유형: 커튼월, 레인스크린, ACP 또는 솔리드 패널 - 선택에 따라 구조, 열 및 화재 성능 요구 사항이 결정되며 세부 설계가 시작되기 전에 해결해야 합니다.
• 합금 및 성미: 압출 섹션 및 커튼월 프레임용 6000 시리즈 합금; 시트 및 패널 적용을 위한 3000 또는 5000 시리즈 - 구조 및 성형 요구 사항을 기반으로 외관 엔지니어에게 확인
• 패널 두께 및 강화: 풍하중, 폭 및 처짐 한계에 따라 결정 - 프로젝트의 특정 하중에 대한 독립적인 구조 검증 없이 공급업체가 권장하는 최소 두께를 허용하지 않습니다.
• 마감 사양: PVDF, 양극 산화 처리 또는 분체 코팅 - 색상 참조뿐만 아니라 코팅 등급, 최소 건조 필름 두께 및 보증 요구 사항을 지정합니다.
• 열 성능 목표: 외관 조립에 필요한 U-값을 설정하고 열 차단 및 단열을 갖춘 지정된 시스템이 가정이 아닌 계산을 통해 이를 달성하는지 확인합니다.
• 화재 분류 요구사항: 제품을 선택하기 전에 건물 유형 및 높이에 적용 가능한 규제 표준을 설정하십시오. 건물 관리 기관에 규정 준수 문서 요구 사항을 확인하십시오.
• 고정 및 이동 조절: 알루미늄은 온도에 따라 팽창 및 수축합니다. 외관 시스템은 슬롯형 고정 장치 또는 플로팅 조인트를 통해 열 운동을 수용해야 하며 건물 수명 동안 왜곡 및 고정 실패를 방지하기 위해 이를 정확하게 설명해야 합니다