온도차이비율(TDR)을 이용한 공동주택 결로 방지 설계기준 (국토교통부고시 제2016-835호)
공동주택에서 발생하는 결로는 거주자의 건강 문제(곰팡이, 세균 번식)뿐만 아니라 건물 구조체의 손상(마감재 탈락, 단열 성능 저하, 철근 부식)까지 야기하는 심각한 문제입니다. 이를 방지하기 위해 국토교통부에서는 공동주택의 설계 단계부터 결로 발생 가능성을 최소화하도록 하는 설계 기준을 고시하고 있으며, 온도차이비율(TDR: Temperature Difference Ratio)은 이 기준에서 핵심적인 성능 평가 지표로 활용됩니다.
국토교통부고시 제2016-835호 "공동주택 결로 방지를 위한 설계기준"에서는 주요 결로 취약 부위에서의 온도차이비율(TDR)이 일정 기준치 이상이 되도록 요구하고 있습니다. 이 고시의 핵심 내용은 다음과 같습니다.
1. 온도차이비율(TDR)의 정의
온도차이비율(TDR)은 결로가 발생하기 쉬운 건축 부재의 실내측 표면 온도와 실내·외 온도 차이의 비율을 나타내는 값입니다. 수학적으로는 다음과 같이 정의됩니다.
여기서:
- : 실내 공기 온도 (기준 온도)
- : 외기 공기 온도 (기준 온도)
- : 해당 부위의 실내측 표면 온도
TDR 값은 0과 1 사이의 값을 가집니다.
- TDR이 1에 가까울수록 해당 부위의 실내측 표면 온도가 실내 공기 온도와 거의 같다는 의미이며, 이는 단열 성능이 우수하여 결로 발생 가능성이 매우 낮음을 나타냅니다.
- TDR이 0에 가까울수록 해당 부위의 실내측 표면 온도가 외기 온도와 가깝다는 의미이며, 이는 단열 성능이 취약하여 결로 발생 가능성이 높음을 나타냅니다.
2. TDR의 결로 방지 원리에서의 역할
결로는 실내의 따뜻하고 습한 공기가 차가운 표면과 만나 표면 온도가 공기의 노점 온도 이하로 낮아질 때 발생합니다. TDR은 특정 실내/외 온도 조건에서 건축 부재의 실내측 표면 온도가 얼마나 낮아지는지를 상대적으로 나타내는 지표입니다.
설계 기준에서 최소 TDR 값을 제시하는 것은, 해당 값 이상의 TDR을 확보함으로써 실내측 표면 온도가 실내 조건에서의 노점 온도보다 항상 높게 유지되도록 강제하여 결로 발생을 효과적으로 방지하기 위함입니다.
3. 국토교통부고시 제2016-835호에서의 적용
이 고시에서는 공동주택의 결로 방지 설계를 위해 다음과 같이 TDR을 활용하도록 규정하고 있습니다.
- 대상 부위 지정: 외기에 직접 면하거나 실내와 온도 차이가 크게 발생하는 부위 중 결로가 취약한 부위(예: 외벽 모서리, 외벽과 창호 접합부, 발코니 확장 부위, 단열재의 연속성이 끊기는 부위 등)를 특정하여 TDR 성능 평가 대상으로 삼습니다.
- 평가 기준 조건 명시: TDR 계산에 사용될 실내 온도(), 외기 온도(), 실내 습도 등의 기준 조건을 명시합니다. 이 기준 온도는 해당 공동주택이 위치한 지역의 기후 조건을 고려하여 설정된 가혹한 외기 온도(예: 중부지방 -15°C)와 일반적인 실내 환경 조건(예: 실내 온도 25°C, 상대습도 50%)을 조합하여 사용합니다.
- 최소 온도차이비율(TDR) 기준치 제시: 대상 부위별로 최소한 만족해야 하는 TDR 기준치를 제시합니다. 설계자는 제시된 기준 조건 하에서 해당 부위의 TDR 값을 계산하고, 이 값이 기준치 이상이 되도록 설계해야 합니다.
- 성능 평가 방법: 건축물의 열교(Thermal Bridge) 해석 등 전산 시뮬레이션 프로그램을 활용하여 각 부위의 실내측 표면 온도를 계산하고, 이를 통해 TDR 값을 산출하는 방법을 제시합니다.
4. TDR 기준의 의의 및 중요성
온도차이비율(TDR)을 설계 기준으로 적용하는 것은 다음과 같은 의의를 가집니다.
- 정량적 평가: 추상적인 단열 성능 대신 결로 발생과 직접적으로 관련된 표면 온도를 정량적으로 평가할 수 있는 기준을 제시합니다.
- 취약 부위 집중 관리: 결로가 발생하기 쉬운 특정 부위에 대한 설계 검토를 의무화하여 잠재적인 결로 발생 지점을 사전에 예방할 수 있습니다.
- 성능 기반 설계 유도: 단순히 법적 최소 단열 기준만 충족하는 것을 넘어, 실제 사용 환경에서의 결로 방지 성능을 확보하도록 유도합니다.
- 하자 예방: 설계 단계에서 결로 문제를 예측하고 해결함으로써 시공 후 발생하는 결로 하자를 줄이고 입주민의 만족도를 높입니다.
국토교통부고시 제2016-835호에 따른 TDR 기준 적용은 공동주택의 열 성능 및 쾌적성 향상에 기여하며, 건강하고 안전한 주거 환경을 조성하는 데 중요한 역할을 합니다. 이후 고시 개정(예: 제2018-92호, 제2021-1154호 등)을 통해 평가 부위나 기준 조건, TDR 기준치 등이 일부 변경되기도 하지만, TDR이 공동주택 결로 방지 설계의 핵심 지표로 활용되는 기본 원칙은 유지되고 있습니다.