1. HIT-GLASS 방법이란 무엇인가요?

유리 발코니 난간(Glass balustrades)은 주거용 및 상업용 건물에서 매우 흔하게 사용됩니다. 일반적인 시공 방법은 유리 판을 구조물 바닥에 고정된 “U자형 프로파일”(보통 강철 또는 알루미늄으로 제작)에 놓는 방식입니다. 일반적으로 U자형 프로파일은 유리 판보다 폭이 넓어 설치 시 유연성을 제공합니다. 유리를 U자형 프로파일에 삽입한 후, 고체 충전재(solid filler)를 사용하여 유리 판을 프로파일 안에 단단히 고정합니다.

Fig. 1.1: HIT-Glass 방법 액세서리


아래(Fig. 1.2) 항목 3을 참고하면 일반적인 충전재 위치를 확인할 수 있습니다. 전통적으로는 유동 그라우트(poured-in grouts)가 고체 충전재로 사용되지만, U자형 프로파일을 위한 광범위한 준비 작업과 그라우트를 혼합하고 부어 넣는 수작업 과정 때문에 설치가 어렵습니다. 또한 그라우트를 현장 및 해당 층으로 운반하는 과정도 복잡하고 시간 소모가 큽니다. Hilti는 유리 판을 U자형 프로파일에 고정하기 위한 충전재 솔루션으로 고성능 HIT-HY 270 모르타르를 활용한 HIT-Glass 솔루션을 제안합니다


Fig. 1.2: HIT-HY 270 충전재를 사용한 유리 발코니 난간의 일반 단면

유리 발코니 난간용 HIT-HY 270의 전통적인 시공은 “라인 방식(Line Method)”을 따르며, 유리 양쪽의 U자형 프로파일 상단과 하단에 연속적인 모르타르 스트립을 시공하는 방식입니다. 최근 Hilti는 HIT-HY 270을 소량만 사용하여 U자형 “퍼크(puck)” 형태로 최대 457mm 간격으로 배치하는 방식, 즉 HIT-Glass 방법(HIT-Glass Method)을 테스트하였습니다. 아래(Fig. 1.3)를 참고하세요.

Fig. 1.3: 유리 판, U자형 프로파일 및 HIT-Glass 방법(HIT-HY 270) 측면도

HIT-HY 270 모르타르를 유리 판과 U자형 프로파일 내부 사이에 주입하고 경화시키면, 경화된 “퍼크(puck)”가 압축 블록 역할을 하여 유리 판 조립체에 수직으로 작용하는 하중을 지지합니다. HIT-HY 270은 U자형 프로파일이나 유리와 결합하지 않으므로, 평면 내 움직임(수직 또는 평행 방향)에 대한 저항은 제공하지 않습니다. 일반적으로 상단 레일(top rail) 또는 상단 캡(top cap)을 구조용 실란트와 함께 사용하여 수직 상승력(vertical uplift)에 대응합니다. 그러나 설치자가 모든 설치 유형(경사형 및 수평형)에서 유리 판의 상승을 방지하고, 수직 경사 설치 시 유리 판의 미끄럼(sliding)이 발생하지 않도록 추가 조치를 취한다면, 상단 레일 또는 상단 캡은 필수 사항이 아닙니다.

2. 유리 발코니 난간 시공 시 다른 대안 솔루션 대신 HIT-Glass 방법을 고려해야

하는 이유는 무엇인가요?

HIT-Glass 방법은 유리 발코니 난간의 설계, 시공 및 유지보수에 있어 다양한 장점을 제공합니다.

설계 측면에서, HIT-HY 270은 내구성이 뛰어나며 ASTM E935, ASTM E2353, ASTM E2358, A500-16, BS 6180 등 공인된 산업 표준에 따라 테스트를 완료했습니다.

시공자 측면에서, HIT-Glass 방법은 HIT-RE 60-Glass 믹서 부착 노즐(dispensing nozzle)을 사용하여 모르타르 주입을 보다 간단하고 깔끔하게 수행할 수 있습니다. 이 노즐은 정밀 배치를 가능하게 하고, 최대 35도 경사 시에도 떨어짐 없이 시공할 수 있는 모르타르 점도를 제공합니다.[2]

또한, Insert HIT-Glass EP 9.5 폼 및 Insert HIT-Glass EP 13 폼 롤은 한쪽에 접착 스트립이 부착된 연속적인 재료 프로파일을 제공하며, 설치자가 설치 구조에 맞게 길이를 조절해 사용할 수 있습니다. 이러한 위치 보조재는 각 유리 판 하단에 U자형으로 배치되며, 각 HIT-HY 270 주입 위치 양쪽에 설치됩니다.

위치 보조재를 사용하면 난간의 보호된 쪽에서 모르타르 주입이 가능해 설치가 더 빠르고, 안전하며, 간단해집니다. 이는 보조재가 만들어 내는 틈을 통해 모르타르가 유리 판 아래를 지나 반대편 U자형 프로파일까지 흐를 수 있기 때문입니다. 추가로, 곡면 유리 시공에서는 보조재를 사용하면 기계식 쐐기 시스템보다 유리 조정이 더 용이합니다.

난간 조립체의 장기적인 유지보수 측면에서, HIT-HY 270은 유리나 U자형 프로파일과 결합하지 않기 때문에 개별 유리 판을 쉽게 제거하고 교체할 수 있습니다. 설치자는 수리 작업 시 손상된 유리 판과 필요한 모르타르 퍼크(puck)를 손쉽게 교체할 수 있습니다.

아래 링크된 HIT-Glass 사용 설명서(Instructions for Use, IFU)를 통해 HIT-Glass 시공 방법 영상을 확인할 수 있습니다. 링크를 클릭한 후, 문서에 있는 QR 코드를 사용하면 됩니다.

IFU HIT-Glass

3. 하중 요구를 충족하기 위한 최소 필요 퍼크(pucks) 계산 방법론

앞서 언급한 바와 같이, 유리 판마다 일정 크기의 퍼크(pucks)를 설치하고 최소 개수와 최대 간격을 준수해야 합니다. 특정 유리 판과 적용 하중에 대해 퍼크 개수를 결정할 때에는 다음 계산 방법론을 사용할 수 있습니다

바람 하중과 활하중(live load)은 프로젝트 책임 엔지니어(EOR, Engineer of Record)가 결정하며, 경계 조건 설계값(design input)보다 낮아야 합니다. 아래 계산 방법은 HIT-HY 270 모르타르에 작용하는 하중만 평가하며, 난간, 지지 구조물, 유리 판 설계에 대한 책임은 EOR에게 있습니다. 또한 EOR는 HIT-HY 270 솔루션, 계산, 설치 방식이 프로젝트 사양과 설계 코드에 적합한지 검증해야 합니다.

직선 및 수평 유리 난간 설계를 HIT-Glass 방법으로 직사각형 U자형 프로파일에 설치하는 경우, Hilti는 PROFIS Engineering에 “Glass Balustrade”라는 새로운 모듈을 출시하여 유리 난간 사양이 정확히 설치될 수 있도록 지원합니다. 이 모듈을 사용하면 사용자가 난간 형상과 설계용 바람 및 활하중을 입력할 수 있습니다. 모듈에서 생성되는 HIT-Glass 설계 보고서에는 프로젝트 입력값, 설계 계산, 출력 결과, 자재 목록(Bill of Materials) 옵션 및 HIT-Glass 사용 설명서(IFU)가 포함됩니다. 자세한 정보는 www.profisengineering.hilti.com에서 확인할 수 있습니다.

3.1 계산 가정(Assumptions)

이 계산 방법론은 다음과 같은 유리 발코니 난간 설계에 적용 가능합니다:

·      직선형 및 수평형
·      직사각형 형상의 U자형 프로파일에 설치

·      Hilti HIT-Glass 방법에 따라 설치

V자형 프로파일, 곡면 및/또는 경사 설치, 그리고 HIT-Glass 방법으로 지원되는 경계 조건을 벗어나는 모든 설치의 경우, EOR는 설계의 하중 분포와 형상 요구 사항에 따라 아래 계산 방법론을 참고하여 조정할 수 있습니다.

활하중(Live Load, LL)과 풍하중(Wind Load, WL)은 유리 판 상단과 전체 면적에 수직으로 균일하게 작용합니다.[3] (아래 Fig. 3.1 참조) 퍼크(pucks)에 작용하는 압축 응력은 균일하지 않으며, 최대 응력은 퍼크의 상단 또는 하단에서 나타나고, 삼각형 하중 패턴으로 점차 0까지 감소합니다. (아래 Fig. 3.2 참조) Hilti는 이를 시스템에 작용하는 힘으로 가정하였습니다. EOR는 이 하중 다이어그램이 실제 적용에 적합한지 검증해야 합니다.

Fig. 3.1: 이론적 자유물체도 Fig. 3.2: U자형 프로파일 내 응력 분포

Table 3.1: 프로젝트 계산에 필요한 변수

HIT-Glass 방법을 사용할 경우, 각 퍼크(puck)의 폭은 60mm로 요구됩니다. 이는 주입 시 사용하는 HIT-RE 60-Glass 믹서 부착 노즐의 폭과 동일하며, 설치 시 위치 보조재로 사용되는 Insert HIT-Glass EP 9.5 폼과 Insert HIT-Glass EP 13 폼의 폭과도 동일합니다.

각 퍼크(puck)의 유효 높이는 내부 U자형 프로파일 높이에서 5mm를 뺀 값으로 설정됩니다. 이는 U자형 프로파일 상단에 구조용 실란트 스트립을 설치하기 위한 여유와, 유리 판 하단과 U자형 프로파일 사이의 틈 두께를 고려한 것입니다. 유리 판 아래의 모르타르는 측면 하중(lateral load)을 지지하지 않기 때문입니다.

Fig. 3.3: 유리 패널과 U-프로파일의 단면도

HIT-HY 270의 장기 특성 압축 강도(long-term characteristic compressive strengths)는 사용 온도 범위에 따라 Table 3.2에 표시되어 있습니다. 이 값들은 독립 전문가에 의해 실험적으로 도출되었습니다.[1]

Table 3.2: HIT-HY 270 장기 특성 압축 강도

계산에는 Hilti 권장 사항에 따라 안전계수 2.5가 적용되었습니다.[1] 이에 따른 허용 압축 강도(C_a)는 다음과 같이 계산됩니다.

3.2 설계단계

Step 1: 하중은 EN-1991-1-1에 따라 계산하거나, 적용 가능한 경우 해당 국가 규정을 준수해야 합니다.[4]

Step 2: 설계용 활하중(Live Load), 풍하중(Wind Load) 및 결합 전단하중(Combined Shear Load) 계산
·      활하중(L) (N, kN) = LL × l
·      풍하중(W) (N, kN) = WL × (h - h_ef) × l
·      결합 전단하중(V) (N, kN) = W + L

Step 3: 설계용 모멘트 계산
·      활하중 모멘트(Live Load Moment) (N·mm, kN·m) M_L = L × (h - h_ef)
·      풍하중 모멘트(Wind Load Moment) (N·mm, kN·m) M_W = W × (h - h_ef) × 0.5
·      결합 모멘트(Combined Moment Load) (N·mm, kN·m) M = M_L + M_W

Step 4: 하중 요구를 충족하기 위해 유리 판당 필요한 60mm 퍼크(pucks) 총 개수 계산



이 방정식은 위 Fig. 3.1을 기반으로 HIT-HY 270 모르타르의 허용 압축 강도를 초과하지 않도록 응력 계산 결과입니다. EOR가 최종적으로 분석의 유효성을 판단합니다. 의 최대값이 하중 요구 설계를 결정합니다.

Step 5: 유리 판당 필요한 퍼크 개수 결정 – 세 가지 요구사항 중 최대값 적용
1.     길이에 상관없이 유리 판당 최소 3개 퍼크 필요, x = 3
2.     퍼크 간격은 중앙 기준 최대 457 mm 초과 불가



3.     하중 요구를 견디기 위해 필요한 60mm 퍼크 개수, x = x_demand

3.3 모르타르 필요량(volume) 계산 방법론

아래 내용은 설치자가 위에서 계산한 퍼크(pucks) 수에 따라 U자형 프로파일을 채우기 위해 필요한 HIT-HY 270 모르타르 양을 근사한 방법입니다.
이 계산 방법론에는 디스펜서와 부착 액세서리 사용 시 손실을 고려하여 330ml 카트리지는 약 17% 폐기율, 500ml 카트리지는 약 12% 폐기율을 가정했습니다. 이는 근사치이며, 실제 현장 조건에 따라 차이가 있을 수 있습니다.
HIT-Glass 사용 설명서(IFU)에 따르면, 주입 전 경화제와 수지의 비율을 맞추기 위해 일부 모르타르는 폐기해야 합니다.
따라서 330 ml/cm³ 및 500 ml/cm³ 카트리지는 유효 용량이 다음과 같습니다.



유리 판당 퍼크 수가 결정되면, 프로젝트에 필요한 용량을 원하는 튜브 유효 용량으로 나누어 필요한 튜브 수를 계산합니다.

4. 결론 (CONCLUSION)

결론적으로, Hilti HIT-Glass 시스템은 유리 발코니 난간 시공에 있어 신뢰할 수 있고 혁신적인 솔루션을 제공합니다. 고성능 화학 앵커링(HIT-HY 270)과 전용 설계 도구를 결합하여 프로젝트에서 내구성, 안전성, 미적 완성도를 보장합니다.

이 시스템은 시공 과정을 단순화할 뿐만 아니라 장기적인 성능을 향상시켜, 구조적 요구와 디자인 요구를 모두 충족하려는 엔지니어, 시공자 및 건축가에게 필수적인 선택이 됩니다.

설계를 시작하려면 https://profisengineering.hilti.com/ 를 방문하세요.

References

[1] C. Schuler, and J. Grötzner, Expert Opinion on the Use of Hilti HIT-HY 270 for the Support of Balustardes and Balustrade System Made of Glass, Karlsruhe: Engineering office for structural engineering, 2025.
[2] IFU Hit Glass: Instructions for Use Hit Glass, Schaan: Hilti Corporation,  2025.
[3] Technical Design Specification: Hit Glass Design Method Specification, Schaan: Hilti Corporation, 2025
[4] EN 1991-1:2002: Eurocode 1 - Actions on structures - Part 1: General actions - Densities, self weight, imposed loads for building, Brussels: CEN, 2002.