PU(폴리우레탄)와 PIR(폴리이소시아네이트)은 유사한 화학 계열에서 파생된 두 가지 단열재로, 경질 폼 보드 또는 스프레이 적용으로 매우 비슷해 보이지만 서로 다른 화학 비율과 공정을 사용하여 제조됩니다.
두 제품을 비교할 때 우레탄 화학에서 공통된 계보를 공유하기 때문에 종종 혼동하는 경우가 있습니다. 둘 다 매우 효과적인 제품이기 때문에 프로젝트에 적합한 단열재를 선택할 때 결정적인 요소는 종종 특정 성능 지표로 귀결됩니다.
열 효율은 품질과 적합성을 결정할 때 고려해야 할 중요한 요소입니다. PU 단열재와 PIR 단열재 모두 본질적으로 열 효율이 높지만, 열 성능의 차이가 선택을 좌우할 만큼 중요할까요?
PU와 PIR 단열재가 열적으로 어떻게 설계되었는지 살펴보고 효율성의 차이가 특정 요구사항에 필요한 고려 사항인지 판단해 보겠습니다. 먼저 이 단열재의 구성을 살펴보겠습니다.
PU 폼과 PIR 폼이란 무엇인가요?
고성능 단열재의 일상적인 기본 화학에는 디이소시아네이트와 폴리올의 반응이 포함됩니다. PU 폼과 PIR 폼 모두 이러한 성분에 의존하지만, 사용되는 화학 비율에 따라 결과 폴리머 구조가 크게 달라집니다.
PU 대 PIR
PU(폴리우레탄) 폼은 일반적으로 폴리올과 이소시아네이트의 균형 잡힌 비율(대략 1:1)을 사용합니다. 강력한 접착력과 유연성으로 잘 알려진 다용도 단열재를 만듭니다. 스프레이 폼부터 냉장 패널 및 구조용 단열 패널(SIP)에 이르기까지 다양한 용도로 널리 사용됩니다.
반면에 PIR(폴리이소시아네이트) 폼은 폴리올과 반응할 때 상당한 양의 이소시아네이트를 사용합니다(보통 2:1보다 높은 비율로 사용). 이 과잉 이소시아네이트는 자체적으로 반응하여 이소시아누레이트 고리 구조를 형성합니다. 이러한 고리 구조는 매우 안정적이고 단단합니다. 이러한 화학적 차이로 인해 PIR은 기술적으로는 폴리우레탄의 일종이지만, 독특한 분자 구조로 인해 특히 내열성 및 화재 성능과 관련하여 향상된 특성을 제공합니다.
둘 다 일반적으로 폐쇄형 셀 폼으로 높은 단열 가치를 제공합니다. 그러나 PIR의 가교 결합이 더 조밀하여 표준 PU에 비해 더 단단하고 화학적으로 안정적인 폼을 제공합니다.
열 효율은 언제 중요할까요?
그렇다면 단열재 선택에 있어 열효율의 미세한 차이가 실제로 중요한 경우는 언제일까요?
정직한 대답은 공간 제약과 건물 외피의 특정 열 목표에 따라 크게 달라진다는 것입니다.
현대 건축에서는 에너지 절약과 탄소 발자국 감소를 위해 열 효율이 가장 중요합니다. 오래된 건물을 개조하거나 선적 컨테이너를 단열하는 등 공간이 매우 중요한 분야에서는 밀리미터 단위의 두께가 중요합니다. 이 경우 인치당 열 저항이 가장 높은 소재가 중요한 선택이 됩니다.
지붕, 벽, 냉장 보관 애플리케이션의 경우 열 효율이 매우 중요합니다. 이러한 영역은 구조물에서 열 손실(또는 열 증가)의 주요 원인입니다. 그러나 단열을 위한 충분한 공간이 있는 표준 캐비티 벽에서는 PU 폼의 두께를 PIR의 성능에 맞게 늘릴 수 있기 때문에 PU와 PIR의 차이는 무시할 수 있습니다.
PU와 PIR 폼 모두 미네랄 울이나 EPS와 같은 소재에 비해 열 효율이 높지만, 특정 용도 및 환경 조건에 따라 선택이 달라지는 경우가 많습니다. 극저온 냉동고나 고성능 패시브 하우스를 건축하는 경우 PIR의 우수한 열 안정성은 타협할 수 없는 요소일 수 있습니다. 일반 주거용 단열재의 경우 표준 PU가 더 나은 가격대로 충분한 효율을 제공할 수 있습니다.
열 성능 테스트
열전도율(람다값)과 열저항(R값)을 측정하는 업계 표준 테스트 결과, 일반적으로 PIR 폼이 뚜렷한 우위를 점하고 있는 것으로 나타났습니다. PIR 폼은 일반적으로 표준 PU 폼(보통 0.023~0.026W/mK)에 비해 낮은 열전도율(약 0.022W/mK)을 나타냅니다. 이는 PIR의 인치당 R값이 약간 더 높다는 의미입니다.
R값을 비교할 때 PIR 폼은 일반적으로 인치당 R-6.0~R-6.5를 달성하는 반면, 표준 PU 폼은 일반적으로 인치당 R-5.5~R-6.0을 달성합니다. 이 수치는 비슷해 보일 수 있지만 상업용 지붕과 같이 넓은 표면적에서는 총 단열 값의 차이가 클 수 있습니다.
하지만 “열 드리프트”라는 개념에 주목하는 것이 중요합니다. 두 폼 모두 단열을 제공하기 위해 셀 안에 갇힌 발포제에 의존합니다. 시간이 지남에 따라 이 기체 중 일부가 빠져나와 공기로 대체되어 R값이 약간 낮아집니다. PIR의 더 강력한 가교 구조는 때때로 발포제를 더 효과적으로 유지하여 높은 R값을 더 오래 유지할 수 있습니다.
실험실 테스트에서는 명백한 차이가 나타나지만, 두 소재의 실제 성능은 많은 표준 응용 분야에서 비슷한 경우가 많습니다. 벽 어셈블리가 4인치의 단열을 허용하는 경우 PU와 PIR의 총 R 값 차이는 R-2 또는 R-3에 불과할 수 있습니다. 실제 시나리오에서는 틈새를 밀봉하고 열교를 방지하는 등의 설치 품질이 폼의 고유 R 값의 사소한 차이보다 건물의 전체 에너지 성능에 더 큰 영향을 미치는 경우가 많습니다.
PU 폼 대 PIR 폼: 프로젝트에 어떤 것이 적합할까요?
PU 폼과 PIR 폼은 모두 인치당 열효율 측면에서 기존의 많은 소재를 능가하는 우수한 단열재입니다. 주거용 벽과 표준 틈새 충진 등 대부분의 일반적인 건축 목적에 있어 PU 폼은 다용도성, 우수한 접착력, 비용 효율성으로 인해 이상적인 선택입니다.
그러나 프로젝트에서 특정 두께에 대해 절대적으로 높은 열 저항성을 요구하거나 화재 안전 규정에 따라 탄화 특성이 우수하고 연기 발생이 적은 소재가 필요한 경우 PIR이 우수한 옵션입니다. 중요한 인프라와 고효율 건물에 필요한 추가적인 성능 우위를 제공합니다.
궁극적으로 결정은 예산과 성능 요구 사항의 균형을 맞추는 데 달려 있습니다. 공간이 충분하다면 PU가 가장 적합할 수 있습니다. 공간이 부족하고 성능이 가장 중요한 경우에는 PIR이 적합합니다.
