스페이서 두께는 0.4mm 이상 사용해야

복층유리 알루미늄 스페이서의 구조적 검토

1980년대 이후 국내 유리 시장에 처음으로 복층유리가 도입, 급속도로 확산되어 현재 전체 판유리 시장의 약 60% 이상이 복층유리로 제작되고 있다.

복층유리는 유리 두 장 사이에 스페이서가 있는 형태로 스페이서의 역할은 유리 두 장 사이에 일정한 간격을 유지하고 공기층을 형성하여 단열 성능을 향상시킬 뿐만 아니라 복층유리의 구조적 강도 및 내구성을 좌우하는 중요한 요소이다.

이러한 스페이서는 알루미늄, 플라스틱 및 스테인레스 스틸 등의 재질이 있으나, 통상적으로 알루미늄 재질의 스페이서가 90% 이상 사용되고 있다.

현재 국내에서 안정성을 인증 받아 유통되는 알루미늄 스페이서의 두께는 통상 0.4mm이나 시중에는 복층유리의 구조적인 안전성을 무시한 채 0.4mm 미만의 알루미늄 스페이서들도 유통이 되고 있는 실정으로 향후 복층유리의 구조적 강도 저하로 인한 하자 발생 요인 및 품질 경쟁력을 떨어뜨릴 수 있는 요인이 되고 있다. 통상 알루미늄 스페이서는 코너부위를 Auto bending 가공을 하게 되는데 이때, 코너부위의 길이가 약 35% 늘어나면서 부재의 두께가 약 26% 얇아져 기계적 강도가 저하되며 중앙부와 코너부의 스페이서 부재의 두께가 서로 상이하여 구조적으로 취약한 부분이 생긴다.

[Auto bending에 의한 알루미늄 스페이서의 두께 변화]

이는 스페이서의 코너부에서 뒤틀림이나 변형의 발생률이 높아져 구조적 강도와 내구성에 문제가 생겨 복층유리의 품질에 영향을 미칠 가능성이 커지는 것이다.

0.4mm미만의 스페이서를 사용하여 복층 가공시 두 장의 유리와 스페이서를 조립하는 공정에서 코너부위의 변형 및 파괴 문제가 발생한다고 종종 보고되고 있어 국내 복층유리의 품질을 선도하고 있는 듀오라이트클럽 운영본부에서는 시중에 유통되는 3종의 알루미늄 스페이서 구조적 검토를 구조기술사와 함께 시행하였다.

구조적 검토 방법은 유리창의 전면적에 균일한 힘(등분포하중)의 풍하중을 가하여 각 두께별 스페이서의 중앙부와 코너부의 변위를 측정하였으며 그 결과 0.4mm를 제외한 나머지 2종의 스페이서에서는 코너부에서 발생응력이 과다하게 발생하여 스페이서의 파손에 도달하는 결과가 나왔다.

하지만 풍하중은 유리창의 전면적에 균일한 힘(등분포하중)으로 가하여질 수도 있지만 이는 이론적인 것으로 극히 드문 경우이며 현실적으로는 어느 한 지점에 집중하중이 발생하여 검토된 풍하중의 값보다 훨씬 높은 값의 하중이 가해지는 형태가 대부분이다. 따라서 실제 상황에서는 구조 검토 결과보다 더욱 불안정한 현상이 발생할 수도 있다.

[알루미늄 스페이서의 구조적 변위 검토]

현재 국내 복층유리 시장은 단열, 안전기능 등의 강화로 점점 고성능, 고기능화 시장으로 향하고 있다. 이런 고품질 복층유리 시장에 알루미늄 스페이서는 가장 기본적인 역할을 하고 있는 기초 부자재이면서도 내구성과 구조적인 성능을 유지하는 가장 중요한 부자재이다.

따라서 가공업체에서는 복층유리의 구조적인 안전성 및 내구성을 유지할 수 있도록 스페이서를 비롯한 각종 부자재 선정에 좀 더 관심을 가져야 할 것으로 생각한다.

자료 : 한국유리공업(주) 김승 선임연구원

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