저탄소녹색건축포럼
  • |
  • total 386,836
  • today 85
  • yesterday 98
글쓰기
rss

선진형 패시브하우스 집중탐구(3)

패시브하우스이론/패시브하우스이론2 2012. 8. 24. 16:35 Posted by 패시브하우스 패시브하우스

선진형 패시브하우스 집중탐구(3)

숨쉬는 집이 우리를 병들게 한다

 

 

 

 

댓글을 달아 주세요

  1. 요요 2016.08.05 14:05  댓글주소  수정/삭제  댓글쓰기

    한번 올려보아요
    안녕하세요

    반갑습니다

(영문과 숫자만 입력) 

선진형 패시브하우스 집중탐구(3)

패시브하우스이론/패시브하우스이론2 2012. 8. 24. 16:32 Posted by 패시브하우스 패시브하우스

선진형 패시브하우스 집중탐구(3) 

공법별 비교와 국내 적용의 선결과제
 

 

 

 

 

 

댓글을 달아 주세요

(영문과 숫자만 입력) 

선진형 패시브하우스 집중탐구(1)

패시브하우스이론/패시브하우스이론2 2012. 8. 24. 16:27 Posted by 패시브하우스 패시브하우스

선진형 패시브하우스 집중탐구(1) 

에너지 절감형 건축은 선택이 아닌 필수다

 

 

 

 

댓글을 달아 주세요

(영문과 숫자만 입력) 

투습의 정도 -재독건축가 홍도영-

패시브하우스이론/패시브하우스이론2 2012. 8. 24. 16:20 Posted by 패시브하우스 패시브하우스

투습의 정도   -재독건축가 홍도영-

 

 

 

"이 제품은 투습율이 좋습니다. 이제품은 다른 제품에 비해 증발양이 높습니다." 이제는 적어도 이런 막연한 주장으로 재료를 광고하고 판매하는 시절은 좀 지나간 것이 아닌가 싶다.

 

그러한 이유에서 많은 회사들이 각각의 제품에 (특히 수입산의 경우)  투습저항(Sd)이라고 독일어 권에서 많이 표현을 하며, 또 이와 상관된 증발량은 어떠한지를 표기하는 경우가 많다. 보통 시험성적서라고 한다.

 

시험성적서에는 필요한 각각의 값이 표기가 되어 있는데, 특히 페인트나 미장제품의 경우는 함수량 또한 절대적으로 표기가 되어 있어야 한다.

 

ISO에 따른 국제적인 표기가 독일어권의 EN이나 DIN 혹은 스위스의 SIA와 같은지는 개인적으로 더 조사는 하지 않았지만 의미의 전달은 같다고 보기에 DIN EN 1062-1의 표현을 빌어 투습저항과 관계가 있는 Sd 값과 V(증발량)과의 상관성을 언급하려고 한다.

 

흔한 경우는 아니지만 어떤제품의 증발량이 이것이다 라고 표현이 되는 것은 실험실에서 23℃의 온도하에서 상대습도가 100%에서 50%사이에서 측정된 값이라는 것이다.

 

DIN EN 1062-1에 따르면

 

Sd 값 = 21÷V 값

V 값 = 21÷Sd 값으로 표현이 가능하다.

 

 

즉, 만일 어떤 미장용 제품의 Sd값이 0.43m 라면 23℃의 조건에서의 증발양은 21÷0,43 = 48.84 g/m²·d 로 즉, 하루에 제곱미터당 약 48.84 g이 증발이 가능하다는 수치이다.

이는 주변조건상 여름(23℃, 상대습도 50%이상이므로)에 해당하며 환절기 같은 기간(온도가 10℃정도)에는 증발양은 반으로 줄고 온도가 겨울평균온도의 3℃로 보면 증발양은 4분의 1로 줄어들게 된다. 즉, 외기온도 3도의 조건에서는 12.21 g/m²·d 만이 증발을 할 수 있다는 말이 된다.

 

여기서 외벽의 페인트를 예로 들어보자.

 

만일 선택된 페인트의 Sd 값이 0.20m 이고 각 재료의 함수률을 표시하는 w 값이 0.1 kg/m² h0.5  (0.5는 시간의 루트로 약 4.9 혹은 단순하게 5 를 나타냄. 그러나 이 값은 사실 건축가나 시공자에게 바로 다가오는 수치가 아니기에 w 값에 4.9 혹은 5를 곱하면 이 재료를 통해 강수시 마감재가 흡수 또는 통과하는 물의 양을 알 수가 있다) 계산해보면 24시간에 이 재료가 함유할수 있는 물의 양은 100그램x4.9 = 약 500 g/m² d 이 되며 증발량은 21÷0.2 = 약 105 g 이 된다.

 

 이는 23℃의 외기에서 하루에 증발 가능한 양이므로 약 5일후면 모든 수분을 증발 할 수 있기 때문에 전혀 문제가 되지 않는 제품인것 같지만, 만일 온도가 3℃에서는 어떤가?  증발량이 단지 26 g/m² d 으로 약 19일이 지나야 겨우 증발을 할수가 있다는 말이 되기도 한다. 만일 w 값이 0.2 kg/m² h0.5 라면 1,000g 가까이 되므로 문제의 심각성을 알 수가 있다. (한달이 넘도록 마감재 내부에 수분이 존재한다는 이야기가 된다)

 

언급하고 싶은 말은 특히 미장과 페인트의 성별에서는 이 Sd 값과 함수량 W 그리고 증발이 가능한 양 등을 전반적으로 알아야 위의 공식으로 계산을 해서 문제 가능성의 여부를 알 수가 있다.

 

이 증발시간이 지연될수록 물이 오랫동안 증발하지 못하고 입면에 있게 되므로 주변의 먼지를 정전기처럼 모으게 되고 결국은 균조류 같은 곰팡이가 발생될 위험이 높아진다.

그래서 페인트 생산업체에서는 이 문제를 가리기 위해 무엇을 섞어서 페인트를 생산해 낼까? 다름아닌 살충제 혹은 농약같은 독을 섞는 것이다. 그러나 이러한 약품은 조균류나 곰팡이로 인한 피해를 줄여야 하기에 물에 녹는 성격이 있다(수용성이어야 균류와 접촉이 가능하기 때문에). 즉 빗물에 씻겨 내려간다는 것이다.

 

이를 가급적이면 억제하기 위해 꼭 화학재를 섞어야 하는데, 이 화학재가 Polymer라는 것으로 이를 사용하면 불행하게도 Sd 값이 올라가는 즉, 투습력이 저하가 되게 된다. 그러므로 독일에서 들어오는 페인트 제품은 반드시 이에 대한 검토가 필요하다.

 

당연히 시험성적서에는 농약이니 기타 인체에 해로운 표시는 살짝 포장이 되어 있다. 보통은 무슨 코팅제라 표현이 되어있다. 모든 시스템이 다 그렇다는 것은 아니다. 전혀 문제가 없는 시스템도 있다. 단 다른 형태의 제품보다 보통 silicate 계열의 제품이 이러하다.

 

독일산이라도 실리콘 계열의 페인트의 경우 반드시 점검하기를 권유한다. 에너지 절감의 목표로 환경을 보호한다는 슬로건아래에 사실은 알고보면 다른 하나의 자연을 다른 형태로 파괴하고 있는 것이다.

 

독일은 비교적 외부 환경이 좋기에 곰팡이 그리고 조균류가 상당히 많다. 그래서 5년동안 외기에서 곰팡이류가 번식하지 않아야 하는데 이 5년을 견디기 위해서 이런 처리 방법이 사실 필수 불가결하다.

새로운 그런 친환경적인 대체안이 필요하지만 아직 거기까지는 아닌듯하다. 우리는 이들처럼 상수원이 많이 분리되어 있는 조건이 아니기에 그 장기적 여파는 더 심하리라 개인적으로는 본다.

 

다시 투습으로 돌아가서 보통 하우스 랩이라 부르는 투습방수지의 경우는 조금은 다르다. 왜냐하면 일단은 외기로부터 보호되므로 직접적인 우수의 영향이 전혀 없기 때문에 함수량은 그리 중요한 인자가 아니지만 표기된 증발량에 겨울철을 고려하여 나누기 4를 하면 겨울이나 환절기의 상황을 더 잘 이해할수가 있다. 한국에 요즘 공급되는 회사의 제품 중에 Sd가 최고 0.01 m에 이르는 제품이 있다. 이를 증발량으로 보면 21÷0.01 = 약 2,100 g/m²·d 이 되고 증발에 불리한 3℃의 경우에는 2100÷4 = 약 525 g/m² d 의 습기가 외부로 증발이 가능하다는 것을 알 수가 있다.

 

다른 유사제품으로 이 Sd 값이 약 0.15 m인 제품은  140g/m²·d 정도가 23℃에서 하룻동안 증발을 하고 3℃에서는 단지 35 g/m²·d 이 증발할 뿐이다. 어떤 제품이 습환경면에서 더 안전한지 꼭 얘기할 필요는 없으리라 본다.

 

위에 언급한 단위의 서로 연관성을 잘 이해를 해야 습기로 인한 하자를 막을수가 있다. 이 관계는 계속해서 설명을 하려 한다.

 

요즘 특히 목조 건물을 보면 외부에 알루미늄 계열의 복사필름 그리고 이지씰이라는 것을 많이 시공하는데 물리적으로 전혀 맞지 않는 그런 구조이다. 여기에 방습지가 단순 비닐이거나 혹은 역결로를 우려해 그것마저 설치를 하지 않았다면 결과는 불보듯 뻔하다. 여기에는 토론의 여지가 없다.

 

단열은 추운곳에 방습은 더운쪽에 설치하는 것이 바른 시공이다. 우리는 당연히 캐나다처럼 춥지는 않지만 겨울이 있는 기후는 반드시 방습층이 필요하다.

댓글을 달아 주세요

(영문과 숫자만 입력) 

에너지 절감형 건축은 선택이 아닌 필수다!!!

 

이상적인 집은 과연 무엇인가라는 질문에 대한 정확한 답을 하는 것은 사람마다 서로의 선호도와 취향이 틀리기에 사실 불가능하다. 그러나 가급적이면 관리비가 덜 들어가는 에너지를 많이 절약하는 그리고 좋은 실내 환경을 제공하는 집이라는 점에는 누구나가 동감하고 일치하는 의견을 가질 수가 있다고 본다.

 

한정된 지하자원, 고유가 시대 그리고 지구 온난화 현상의 결과로 인해 건설 분야가 새로운 국면으로 접어든 것은 우리가 직면한 현실 이지만 건축분야에서 정말 에너지 절감이 과연 그렇게 필요한 것인지에 대해서는 전체 사회 분위기로 볼 때 아직 피부로 실감하지는 못한 듯하다. 우리의 인식부족도 그 원인이지만 첫째는 건설에 연관된 다른 분야의 균형적인 전반적 발전이 없는 가운데 단지 벽체에만 두꺼운 단열을 하는 것은 사실 그 효과 면에서 의미가 없기 때문이라 보기 때문이며 또 다른 새로운 문제를 야기 시킬 수가 있으며 둘째는 전반적인 발전이 있다고 하더라도 그 전체적인 조율이 하나의 시스템 안에서 이루어 지지 못하면 처방이 잘못된 단지 좋은 약재에 불과하기 때문이라고 보는 시각과 마지막 세 번째로는 에너지 절감 건축과 관련해서 설계와 시공 전반에 걸친 신뢰도가 아직은 부족하기 때문이기도 하다.

 

우리나라에서도 이제는 적어도 건축계에서는 패시브하우스라는 말이 낯설지만은 않다. 에너지 절감과 신도시 개발이라는 계획에는 빠짐없이 들어가는 수식어처럼 된 느낌도 많이 든다.

 

"패시브하우스(passive house)" 혹은 "패스브하우스형"의 건축만이 에너지 절감과 실내 환경 쾌적성을 위해 우리 건설문화가 앞으로 나아가야 할 유일한 길은 아니라고 보지만 그 기본원리는 건축물리와 관련해 우리 건축가와 건설업체가 정확히 이해를 하고 발전시키고 더불어 현실에 적용시켜야 하는 올바른 과정이라고 본다.

 

산업화 이전과 적어도 2차 세계대전 전후 까지 우리의 건축은 자연에 순응하는 건축이었지만 지금의 건축은 산업화의 이기로 양적으로는 많은 발전을 이룬 반면에 질적으로는 그 정확한 재료의 성능과 적용에 대해서는 짧은 시간 내에 모든 것을 소화하기에는 현실적으로 문제점이 많았었고 그리고 현재도 많기 때문이다. 그래서 이 짧은 연재의 글을 통해서 패시브하우스라는 것이 과연 무엇이며 우리 주거환경에 어떤 의미를 부여하는지를 언급하고 더불어 우리의 기후환경과 연관해서 유의해야 할 점 그리고 패시브하우스 뿐 아니라 일반적인 건축에 있어서 주거환경의 쾌적성을 유지하고 개선시키는데 꼭 지켜야 될 기본원리를 간단하게 논하려 한다.

 

보이는 것에 민감한 사회에서 보이지 않는 것에 생각을 하고 투자를 하는 것은 말처럼 그리 쉽지는 않다. 그러나 우리의 사회와 특히 우리의 건강을 생각해야 된다면 이제는 그동안 소홀히 했던 보이지 않는 것들에 좀 더 생각하는 시간을 가졌으면 한다.

 

 

 

패시브하우스의 역사

 

현재 우리가 말하는 “패시브하우스”의 역사는 1988년 스웨덴 Lund대학의 Prof. Bo Adamson와 현 독일 뮨헨공대 교수이자 독일 건축물리의 대부라 할 수 있는 Frauhofer IBP의 Prof. Gerd Hauser와 현 패시브하우스의 소장이며 2008년 봄부터 오스트리아 Innsbruck 대학의 건축물리 교수로 재직중인 Prof. Wolfgang Feist의 공동협력 작업 작업의 결과이며 1991년에 준공이 된 독일의 Darmstadt Kranichstein에 지어진 4세대의 주거건물을 그 시작으로 보면 사실 그리 길지는 않다. 사실 세계적인 전통건축을 보면 패시브하우스는 그 개념에 있어서는 새로운 발명이 아니라 현재의 시각으로 본 새로운 재발견이라고 하는 표현이 개인적으로는 옳다고 본다. 특히 Prof. Bo Adamson의 "Passive Climatisation of Residential Buildings in China"의 책을 통해 남중국의 전통건축과 자연과의 조화의 지혜를 소개하는 것이 대표적인 예이기도 하다.

 

 

 

 

 Passive House Darmstadt Kranichstein 독일 (출처: PHI 패시브하우스 연구소)

 

특히 독일어권에서는 1,2차 오일쇼크 이후 에너지 절감을 위한 법적 장치가(예:DIN 4108, 건물의 최소한 단열 규정, 1952, 1981, 2001, 2003) 꾸준히 발전해 왔고 이것과 병행해 재료산업분야와 시공기술 분야도 법이 요구하는 이상의 수준으로 발전했다. 환경보호를 위한 쿄토의정서의 내용을 이행하기 위한 노력의 결과이기도 하며 주어진 자연을 지키려는 많은 사람의 노력의 결과이기도 하다. 더불어 전기와 다른 에너지 값이 평균적으로 한국보다 비싸기에 에너지 절감을 위한 정책과 계획은 더 쉽게 일반인에게 받아 들여 진다고 볼 수가 있다. 각 지자제 기관에서도 연구결과를 적극적으로 홍보하고 여러 가지 프로그램을 제공하고 더불어 상담기능도 갖추고 있어서 일반 건축주들이 더욱 손쉽게 실질적인 정보를 얻을 수 있는 것도 큰 장점이다. 에너지 절감을 위한 초기 투자비도 현재 에너지 가격의 상승과 이자율 기타 등등의 요인을 고려하면 더 빠른 시간에 회수 되는 것이 현재의 관점으로는 사실 이지만 다른 한편으로는 과연 미래의 에너지 가격과 소비 방향의 추측이 맞는 것인지는 사실 주번의 오일쇼크 이후의 경험으로 보았을 때 어느 누구도 단언 할 수가 없다.

 

현재 독일에서는 기존의 에너지 절감 시행령(EnEV2007)에서 약 30%의 일차에너지의 절감을 요구하는 새로운 법안 개정(EnEV2009)이 지금 심의중이다. 현재 여러 연구기관으로 부터 약간의 비판을 받고 있는데 문제는 30%절감을 달성 할 수가 있느냐가 아니라 과연 이러한 법적인 강화가 국민경제에 도움이 되며 또한 건축주에게 과연 더 많은 투자에 비해 경제성이 있느냐의 질문이다. 즉 에너지 절감도 좋고 그로인한 온실효과를 줄이고 보다 나은 환경에 이바지 하는 것도 중요하지만 이 모든 것이 무엇보다 경제성에 근거를 두고 이루어 져야 된다고 보는 시각이 강하기 때문이다. 국가와 지자제에서 여러 가지 정책으로 장려하고 지원하지만 실제적으로는 현재 기존 건물의 리노베이션이나 신축공사가 전에 비해서 전체적으로 줄어들었기 때문이다.

 

 

 

“패시브”의 의미

 

“패시브(passive)”의 의미는 난방에너지와 관련해서는 창문을 통해 들어오는 외부의 태양열(thermal radiation, short wave) 그리고 실내에서는 전등, 가전제품 그리고 인체로 부터 나오는 “패시브 passive”한 열을 겨울철 난방에 “적극적 active”로 사용한다는 의미에서 나온 말이다. 물론 중유럽의 패시브하우스에서 꼭 설치되는 공기정화장치(heat recovery ventilation)는 “패시브”라기 보다 전기를 소비함으로 “액티브”적으로 작동을 하지만 유입되는 외부의 공기를 땅속의 지열을 통하여 겨울에는 데워주고 여름에는 식혀주기에 이런 의미에서는 "패시브"적 이라고도 볼 수가 있다. "패시브"의 의미는 더불어 일반적으로 설계와 시공에 있어서 에너지 절감을 위한 전체적인 접근방식을 말하는 것이라고도 볼 수가 있다

 

 

 

패시브하우스의 건축적인 장점

 

패시브하우스가 기존의 일반 건물에 비해서 가지고 있는 장점으로는

 

● 외부에 면한 구조체의 단열성능 개선과 열교(thermal bridge)의 최소화로 인한 표면온도상승, 그에 따른 습기로 인한 문제(결로현상, 곰팡이 발

    생)가 현저히 줄어들며

● 공기조화기를 통한 지속적인 환기로 실내공기환경의 쾌적성 향상, 특히 오염정도가 심한 도심이나 차량소통이 많은 지역에서는 소음억제 효과

    는 물론 미세먼지와 꽃가루나 곰팡이균 등이 실내로 유입이 줄어들게 됨으로 특히 알레르기를 가진 사람들에게 권장할 만한 시스템이며

● 더불어 여름철에도 공기조화기와 지중의 열을(동굴효과) 이용한 “패시브냉방”이 구조체의 축열능력과 연관해 여름쳘 실내환경을 개선시키고

● 효과적인 단열설계로 인해 일반 건물에 비해 냉난방을 위한 설비가 최소화 되며

● 이는 건설비의 절감효과가 이어지고

● 더불어 줄어든 냉난방부하로 인한 에너지의 절감과 차후의 유지 관리비의 절감이 그 대표적인 장점이라고 볼 수가 있다.

 

 

 

패시브하우스의 기본원리

 

패시브하우스의 기본원리는 사실 우리가 흔히 생각하는 것처럼 어려운 것이 아니라 우리가 “법적”으로 지켜야 될 여러 기본요소의 확대 개념으로 보면 된다. 이 기본원리 즉 최대화 할 것과 최소화 할 것을 적용함으로 새로운 개념의 주거환경이 생기는데 이는 기존의 난방장치 없이 추운겨울에도 실내환경의 쾌적성이 떨어지지 않는 주거형태가 기술적으로 가능하다는 것이다. 더불어 좋은 단열성능으로 인해 기계장치(공기정화, 난방)의 일시적인 고장에도 겨울의 실내온도가 15℃이상을 장시간 유지하는 것이 가능하다. 예를 들어 15㎡의 자녀방이 있다고 보면 난방장치의 고장에도 춥고 햇빛이 없는 날에도 단열과 열손실에 근거를 둔 최대한의 난방부하(maximum heating loads)가 10W/㎡ 이므로 방면적 15㎡를 위해서는 전체 150W의 난방용량이 필요한데 이 용량은 작은 초로 환산하면 5개의 납작한 초(30W)가 되며 이 초로 자녀방의 대체난방으로 충분한 것이다. 이 난방부하에 근거해서 겨울철 난방에너지가 1,5리터/㎡·year 다른 말로 15 kWh/㎡·year를 소비한다는 계산이 나온다.

 

                                                                                  30W x 5 = 150W

 

최초로 Darmstadt Kranichstein에 세워진 패시브하우스의 경우는 1991/1992년 겨울에는 19,8 kWh/㎡·year 그리고 1992/1993에는 11,8 kWh/㎡·year 그리고 그 다음 년도의 평균은 기준인 15kWh/㎡·year보다 훨 낮은 평균 10 kWh/㎡·year를 소비를 보이고 있다. 리노베이션이 안된 옛 건물의 경우는 200 kWh/㎡·year가 넘는 것을 생각하면 에너지 절약의 정도를 실감할 수가 있다. 이것을 환산하면 100㎡의 건물의 경우 100 리터의 난방유 혹은 100㎥의 액체가스만 있으면 충분하다는 말이 되는 것이다. 참고적으로 우리가 흔히 쓰는 프로판 가스의 경우는 독일에서 난방용으로 쓰는 일반 액체가스보다는 열효율이 더 높다.(1리터 난방유 = 1㎥ 가스 = 10 kWh)


  Passive House Darmstadt Kranichstein 독일, 외벽의 단열과 현장사진 (출처: PHI 패시브하우스 연구소, germany)

 

그렇다면 적어도 어떤 기본원리를 지켜야 만 패시브하우스라 볼 수가 있으며 위에서 언급한 장점을 우리가 일상생활에서 경험 할 수가 있는가?

 

● 첫 번째로 절대적으로 지켜야 하는 것이 냉난방을 하는 공간의 외부 구조체 즉 외벽(exterior walls), 지붕(roof) 그리고 땅에 면한 부분(basement ceiling)의 뛰어난 단열이다. 이를 위해서 보통 20-40cm의 단열재가 사용이 되며 틈 없이 즉 열교지역과(thermal bridge, 다른 부분에 비해서 더 많은 열이 밖으로 손실 되는 부위 예를 들어 발코니 연결부위 창호연결부위 벽체 모서리 그리고 구석부분이 전형적인 열교지역에 해당된다.) 끈김이 없이 기밀하게 시공 되어 져야 한다. 이 두꺼운 단열재의 시공은 특별한 경우를 제외하고는 부수적으로 외부로 부터의 소음 억제 효과도 있다. 단열의 그 기본 목적은 내부의 열손실을 최대한 지연하고 줄이는 것이다.

 

표면온도의 상승으로 외벽표면온도와 실내온도의 차이가 현저히 줄어들기에 복사(thermal radiation, long wave)를 통한 불균형이 없어진다. 우리 몸의 온도는 약 37℃이며 피부의 온도는 약 33℃이다. 보통의 경우 우리 주변의 온도가 우리 피부온도 보다 낮기에 계속해서

 

● 35% 전도(heat conduction)와 대류(convection)를 통해서

● 35% 복사(thermal radiation)를 통해서

● 24%는 호흡과 땀으로 인한 증발(evaporation heat)을 통해서

● 6%는 음식물을 데우거나 호흡하는 공기를 데우기 위해서 외부로 열을 발산하게 된다.

 

열의 전도와 대류로 인한 손실은 일반적인 실내온도로 상쇠가 되지만 35%의 복사열의 손실은 외벽의 온도가 낮을 경우는 그만큼 우리가 다시 돌려받는 복사열이 적다는 얘기가 된다. 우리가 겨울에 난방을 많이 해도 벽주위에 가면 한기를 느끼는 이유가 바로 단열부족 그리고 국지적인 열교와 틈새바람으로 인한 외벽의 표면온도가 실내온도 보다 현저히 낮기 때문이다. 우리나라의 특히 공동주택의 실내기온이 높은 이유가 바로 여기에 있다. 그러나 패시브하우스의 경우는 표면온도가 상승이 되기에 지금 우리의 실내온도(22~24℃) 보다 몇 도가 내려가더라도 우리가 실제로 느끼는 쾌적성에는 차이가 없다는 얘기이다.

 

 

더불어 외단열의 시공은 내단열과는 반대로 외벽의 축열능력을 특히 더운 여름철 실내의 온도를 조절하는데 사용을 할 수가 있기에 더 효과적인 구조라고 볼 수가 있다. 공동주택의 내벽이 점점 경량화 되어가고 그리고 구조체의 축열능력도 천정이나 기타의 설치로 인해 사용에 제한을 받기에 실내생활이 냉방장치 없이 점점 더 불가능 해지는 것도 여기에 어느 정도의 원인이 있다. 0,10이나 0,15 W/(㎡·K)정도가 요즘 흔히 지어지는 패시브하우스 건물의 열관류율(heat transfer coefficient, U-value, 열관류가 낮을수록 단열성능이 좋음)이다. 그러나 무조건 단열재만 계속 두껍게 한다고 뚜렷한 에너지 절감 효과가 있는 것은 아니다. 즉 경제성과 효과의 비율을 서로 고려해서 불필요한 두께이상의 단열시공은 피해야 한다.

 

 

(출처: 창호주변의 단열시공 예, passivhaus kompendium 2007, Die Entdeckung des Passivhauses, Dipl.-Ing. Till Schaller)

 

(출처: 목조건물의 단열과 기밀층 형성방법 예, Das Passivhaus, Informationsdienst Holz, 2002)

 

 

● 두 번째로 더불어 중요한 키포인트는 단열성능이 좋은 창호인데 이는 한국에서 일반적으로 사용되어지는 창호의 단열성능보다 평균 3배 이상이 좋은 열관류가 적어도 0,8W/(㎡·K)가 되어야 한다. 이중창이라고 삼중창이라고 다 같은 것이 아니다. 제품의 선별에 있어서 설치높이에 따른 창호의 기밀정도, 열관류율(heat transfer coefficient, U-value)이 서로 틀리고 창문을 통한 전체에너지의 투과율이 틀리기 때문이다. 이 에너지 투과율(g-value, g의 값이 높을수록 전체 통과되는 에너지의 양이 많아짐, 패시브하우스에서는 보통 g=0,6 즉 60%의 에너지 통과율)은 여름철의 실내온도에 상승에 중요한 원인이기도 하다. 겨울철에는 이 g값이 높을수록 좋지만 여름철에는 가급적이면 외부에 햇빛차단장치를 설치해야 한다. 우리는 미적인 이유로 그리고 커텐문화에 익숙해 져서 사실 일반 주거 건물외부에 차양장치를 설치 하는 것이 아직은 낯설지만 다채로운 시스템이 제공되면 차후 개선 되리라 본다. 요즘은 0,8W/(㎡·K) 보다 더 좋은 성능의 창문도 있지만 이렇게 기준을 정한 이유는 일반적인 기술력과도 연관이 있지만 무엇보다도 실내의 온도와 창문의 실내표면온도의 차이가 3K(혹은 3℃) 이하를 기준으로 하기 때문이다. 실내온도를 20℃로 볼 때 내부창문의 표면온도가 17℃이하로 내려가게 되면 서로의 주고 받는 복사량(thermal radiation, long wave)의 불균형으로 창문주위에 찬 공기층이 형성이 되며 심한 경우 이로 인해 공기의 흐름이 생기게 되는데 이때의 속도가 주거공간에서 약 0,2m/s를 넘게 되면 흔히 우리가 말하는 침기 혹은 웃풍이 생긴다고 말하고 이는 실내환경의 쾌적성이 떨어지는 직접적인 원인이 된다. 이러한 복사량의 불균형은 구조체 사이에서만 일어나는 것이 아니라 우리 인체와 구조체 사이에서도 생긴다. 즉 우리 인체가 열을 받기 보다는 계속 열을 다른 온도가 낮은 외벽에 뺏기기 때문이다. 그래서 패시브하우스에서는 침기와 웃풍으로 인한 나이 드신 세대의 어깨나 다리가 시리다고 하는 문제가 기존의 건물보다 훨 줄어든다고 볼 수가 있다.

 

패시브하우스는 유럽의 일반 주거건물과는 달리 창문밑에 난방장치 즉 라지에이터가 없다(라지에이터의 설치 이유는 창문의 낮은 표면온도로 찬공기가 아래로 내려올 때 따뜻한 공기와 섞이게 하기 위함). 이유는 위에서 언급했듯이 온도차이가 기존의 건물에 비해 적기 때문에 굳이 난방장치를 할 필요가 없기 때문이다. 그래도 패시브하우스 계획시에는 가급적이면 창문의 높이가 2,5m이하가 되어야 한다. 라지에이터를 설치할 필요가 없어 졌기에 공간사용 면에서는 일반 건물에 비해 훨 효과적이다. 더불어 창문을 통해 들어오는 태양열(short wave) 역시 비닐하우스 (온실) 효과처럼 그 따뜻한 열기가(long wave) 바로 창문을 통해 밖으로 빠져 나가는 것이 아니기에 패시브 난방의 일환으로 효과적이다. 그래서 보통 남향으로 건물의 방향을 설계하는 것이다. 이때 건물의 주 방향이 남향에서 ±30°는 그리 큰 상관이 없다. 최근 독일의 프랑크푸르트에 지어진 패시브 다가구 주택의 경우는 북향으로 지었지만 다른 패시브하우스 보다 조금은 더 많은 건설비가 들었지만 패시브하우스의 조건을 충족한다.

 

(출처: 삼중 목재창호, passivhaus kompendium 2007, Die Entdeckung des Passivhauses, Dipl.-Ing. Till Schaller)

 

● 세 번째로는 조절이 가능한 효율적인 폐열회수능력이(heat recovery, heat exchanger) 좋은 공기 조화기이다. 패시브하우스에서는 회수능력이 적어도 75%를 넘어야 한다(현재는 90%가 넘는 제품이 많이 있음). 폐열회수능력이라 함은 흔히 말하는 신선한 공기가 아닌 사용한 공기를 외부로 빠져 나가기 전에 공기에 함유된 열을 유입되는 공기를 데우는데 쓰는 것을 말한다. 비교적 따뜻한 남부유럽의 대부분의 나라는 우리나라와 마찬가지로 폐열회수장치가 달린 공기조화기에 대한 인지도가 낮으며 특히 불신하는 경우가 많다. 하지만 패시브하우스의 공기조화기는 항상 실내공기의 질을 일정하게 유지시켜 주고 더불어 환기로 인한 에너지 손실을 줄여주며 기술적으로 유입되는 외기를 중간에 전기, 온수 혹은 가스를(도시가스가 아닌 일반 프로판 가스로도 충분히 가능) 이용해 데워줌으로 외부로의 열적손실이 적은 패시브하우스의 경우는 겨울의 일반적인 난방장치를 대체할 수가 있다. 공기조화기는 팬이 달려 있기에 보조에너지 즉 전기를 소모하기에 패시브하우스에 설치되는 공기조화기는 무엇보다도 소모(1)하는 전력보다 생산(12)해 내는 난방효과의 비(적어도 1:12)가 높을수록 좋으며 전력소모는 1㎥의 유입되는 공기당 0,40에서 0,45 W/(㎥/h) 이하가 되어야 경제성이 있다고 본다.

 

폐열회수기를 통과한 공기(discharge air)도 바로 외기로 내 보내는 것이 아니라 요즘은 그 낮은 온도의 공기에서도 heat pump의 기술을 이용해 한번 더 열을 뽑아내서 실내유입공기(supply air)를 데우거나 온수를 데우는데 쓰기도 한다. 소규모의 패시브하우스에서 많이 쓰는 기술로 보통 공기조화기내에 설치 되어 있다.

(출처: 땅속에 매립된 공기 열교환기를 통해 외기가 유입이 되며 시공시에는 관속의 결로수가 흐를수 있도록 적어도 2%의 경사가 필요함, 동굴효과 (겨울에는 외기가 땅속을 지나면서 온도가 올라가고 여름에는 반대로 온도와 습기가 줄어 들기에 패시브냉방의 효과가 있음) REHAU germany)

 

 

 

(출처: 땅속에 매립된 관을 통한 지열을 이용, 실내로 유입되는 공기를 중간에서 데우거나 식히는데 사용이 가능하며 위의 공기 열교환기와는 달리 경사를 두어서 설치할 필요가 없는 것이 장점 , heat pump e.V. germany)

 

 

                                                (출처: heat pump가 장착된 공기조화기, PAUL compakt 350DC, germany)

 

위에서 언급한 기본원리 외에 건물의 기밀성과 열교의 최소화 등의 요소도 있지만 이 문제는 패시브하우스건 일반건물이건 상관없이 가장 기본적으로 지켜져야 하는 사항이기에 구체적인 것은 다음의 연재에서 다루려 한다.

 

 

 

패시브하우스의 사회적 환경적인 장점

 

요즘처럼 특히 경제적 불안요소가 많은 시대에서는 패시브하우스는 건축주나 거주자에게 특히 미래에 연금을 받는 나이가 되어도 그리고 에너지 값이 많이 올라도 사실 그리 걱정될 일이 없다. 패시브하우스 콘셉을 통해서 건물의 가치 또한 안정적이며 물론 독일을 비롯한 이웃나라와는 달리 부동산 가격의 유동 폭이 높은 우리는 또 다른 변수가 있지만 앞으로 부동산 거래에도 에너지절감과 입주자의 건강을 위한 콘셉이 더 중요한 역할을 하리라 기대된다. 가전제품에도 에너지 등급이 있고 자동차에도 연비나 에너지소비 등급이 있듯이 미래의 건물에도 이러한 에너지 등급이 미래에는 그리 낯설은 것이 아닐 것이라고 본다. 패시브하우스를 위한 투자비는 현재 단계에서는 단지 경제적인 면과 관련시켜서 보면 안된다. 물론 회수기간이 보통 10년에서 15년이라 말하지만 패시브하우스는 다른 면의 계산할 수 없는 장점이 많기 때문이다. 실내환경의 쾌적성, 안정적인 미래 그리고 무엇보다 건강 등의 요소가 이에 속하기 때문이고 에너지 절감은 단지 하나의 계산할 수 있는 현실적인 부산물에 불과하기 때문이다.

 

건설업체나 개발업체에게도 하나의 시스템안에서 설계 시공 되어지기에 하자 발생률이 현저히 줄어들고 그로 인한 보수 및 관리 더불어 법적공방(선진국으로 갈수록 법적 시스템이나 계약서가 더 체계화 될수록 법적인 공방은 늘어나리라 봄, 독일의 경우 약 30%의 변호사들의 소득원이 건축관련 부실 하자로인한 소송)으로 인한 경제적 시간적인 소모가 줄어들고 무엇보다 미분양이나 부동산 거래의 불확실성에 대해 걱정할 필요가 없으며 이는 또한 회사이미지 향상에 도움이 되는 부수적인 광고효과도 되는 것이기 때문이다. 높은 기술력을 가진 작은 시공업체들도 전체적으로 수주의 물량이 늘어날 것이라 보며 전체 산업에 걸쳐서도 질적으로 좋은 제품과 새로운 기술의 적용에 대한 수요가 계속해서 늘어나게 될 것이라고 본다.

 

투자의 생각을 가진 건축주에게도 건물의 질적인 향상으로 미래 지향적이며 열교와 침기현상의 억제로 건물 자체의 하자가 줄어듦으로 결과적으로 가치가 향상하고 세입자가 선호하는 건물이 된다고 볼 수가 있으며 세입자 입장에서는 전체적인 적은 관리비와 쾌적한 거주환경을 가질 수가 있는 장점이 있고 나아가 국민경제 면에서는 에너지 절감과 관련된 전체수요가 증가하기에 장기적으로 안정적이며 무엇보다도 아직 일반화 되지 않은 분야이기에 많은 고용창출을 기대 할 수가 있으며 마지막으로 환경적인 면에서는 기존의 건물보다 적어진 에너지 소비로 인해 건물의 전체 수명기간동안 여러 가지 면에서 환경에 미치는 특히 도심지 미소기후에 미치는 부정적인 영향이 줄어들게 된다고 볼 수가 있다.

 

위에서 언급한 것처럼 여러 분야에 각각의 관심분야에 합당한 장점이 많이 있음에도 패시브하우스를 우리나라에 확산 보급하는 데에는 아직 몇 가지 장애물이 있다.

 

1. 패시브하우스에 합당하는 여러 콤퍼넌트의 공급 가능성 (예: 폐열회수장치가 달린 공기조화기, 삼중창(개발은 되어 있지만 아직 성능면에서 떨어짐) 등등)

현재의 상태에서는 일시적인 수입의존도 가능하고 차후 수요가 늘어날 경우에 경제성 면에서 자체 생산 능력이 향상 될 것이다.

 

2. 한정되고 부분적인 시공 및 노하우

세미나와 워크숍을 통한 정보의 교환과 교육이 절대적으로 필요하며 패시브하우스 설계 및 시공 지침서를 바탕으로 교육을 하는 것도 효과적이다. 시청각 교육 자재를 통한 잘 시행된 예를 보고 경험하고 더불어 설계와 시공의 중요성을 에너지 소비의 영향과 비교 설명 하는 것도 좋다. 또한 교육 후엔 그에 상응하는 인증서를 배부하는 것도 참여도를 높이는 길이기도 하다.

 

중소규모의 시행업체는 실질적으로 새로운 교육을 받기에는 경제적 시간적으로 사실상 불가능하다. 패시브하우스를 충족시키는 제품이라 할지라도 시행사측에서 제대로 시공하지 못한다면 사실 아무 의미가 없다. 시공후의 관리도 마찬가지이다. 좋은 공기조화기와 곰팡이와 꽃가루까지 걸러내는 필터를 달았음에도 이를 관리하지 못하면 단지 1년 후에는 보통의 건물보다도 못한 건강적인 면에서 더 위험한 건물이 되고 말기 때문이다. 그래서 제품 생산 혹은 수입업체에서 현장과 연관된 교육을 확대하거나 현장 방문과 더불어 효과적인 제품설명 및 상담체계를 갖춰야 할 것이다.

가장 시급히 개선되어 져야 하는 부분은 건물의 열교와 기밀성에 관계된 부족한 인식과 설계디테일과 시공방법의 충분한 교육과 홍보이다. 이미 지어진 패시브하우스를 바탕으로 누구나 자료에 접근 할 수 있는 데이터 베이스의 구축도 효과적인 방법이라고 본다. 설계전반의 자료와 건축설비 또한 시공시 어려웠던 사항 그로 이한 좀 더 효과적인 방법 등의 제안이 그 주된 내용이 될 수 있다고 본다.

 

3. 기존건물에 비해 더 소요되는 초기 투자비

전체 국가 정책으로 세금 감면 등의 프로그램을 더욱 확대하고 저리의 장기융자 등의 다양한 프로그램을 가지고 개발업자, 건축주 등에게 다가가야 한다고 본다. 더불어 에너지 생산이나 관리 등에 관련된 업체들의 적극적인 참여도 도움을 준다.

 

4. 경험부족에서 오는 목표설정의 모호함 (불확실함)

관심단체 즉 건축가, 건설사, 개발업체 그리고 건축주로 등으로 패시브하우스의 컨셉과 그리고 장점 때로는 단점이라 볼 수 있는 여러 사항을 미래의 건축주 혹은 사용자를 구체적으로 설정하고 한국 상황과 프로젝트에 맞는 좀 더 근접한 실현 가능한 구체적인 목표를 설정해야 한다.

 

5. 시장성의 확대 가능성

에너지 절감, 미래의 경제적인 면이나 건강적인 면의 장점을 토대로 여러 가지 홍보를 통해 시장성을 높이며 이때 실질적인 역할은 정책의 방향이 사실 시장성 그리고 차후의 발전 가능성에 큰 영향을 준다.

 

6. 에너지 관련법의 개정 및 강화

사회 전반적인 기술력과 수요와 공급체계를 무시한 체 관련법규와 법령을 갱신하고 강화하는 것은 새로운 편법과 눈속임의 등장이나 기술력이 약한 소규모의 업체들의 위치가 경제적으로 흔들리기에 먼저 주어진 상황과 개발속도를 충분히 고려해서 체계적인 계획과 장기적인 안목을 가지고 진행되어 져야 할 것이다. 자본이 약한 업체가 환경이라는 이름하에 또 다른 희생양이 되어서는 안 되기 때문이다. 여기에는 정치인들의 적극적인 참된 관심사가 무엇보다도 중요하다.

 

7. 일반적으로 행해지는 설계와 시공방법과의 연계

현재의 설계와 시공 방식의 좋고 나쁨을 떠나 건설 관계자나 일반인의 생각을 첫째 무시해서는 안된다. 가능하다면 외단열이 익숙하지 않은 우리에게는 예를 들면 치장벽돌로 외장을 그대로 두고 중간 단열로 해결하는 방법을 모색하되 두꺼운 단열재로 인한 기존의 외장벽돌과 구조체간의 철물앙카의(25cm 이상의 단열재 설치가 가능할 수 있도록) 성능이 먼저 향상 되어져야 할 것이다. 더불어 습관화가 된 내단열 시공의 건축 물리적인 문제점을 정확히 알고 가급적이면 자제하되 여러 요인으로 인해 불가능 하다면 올바른 재료와 시스템 선택을 해야 한다.

 

 

(출처: Verarbeitungsrichtrinie Zweischaliges Mauwerk, wienerberger germany, 2003)

 

그리고 마지막으로 하나의 큰 장애물로는 일부 건축가의 선입견을 꼽을 수가 있다. 재생가능 에너지 하면 지붕에 설치된 태양전지 아니면 집열판을 생각하기에 또 패시브하우스 하면 창문을 열지 못하는 건물이라는 선입관 때문에 많은 건축가들이 “건축”을 망친다고 생각하는 듯하다. 사실 초창기의 패시브하우스는 공장 생산화 되지 않고 일반화 되지 못한 재료의 고가와 경험의 부족으로 인해 단순하고 재미없게 지은 것이 사실이다. 필자가 처음 Darmstadt Kranichstein에 있는 최초의 패시브하우스를 방문 했을 때 “건축”적으로 조금의 실망감이 있었던 것도 사실이다. 그러나 그러한 편견을 버리고 에너지를 절감하고 실내 환경에 도움이 되는 시스템을 “건축”에 접목시키고 승화시키는 것이 건축가들의 과제이자 미래를 내다보는 책임있는 의식이라고 본다. 지붕위의 태양광이 우리의 “건축”을 망치는 것이 아니라 건축의 가장 기본을 등한시 하는 우리의 선입견이 “건축”을 망치는 것을 이제는 직시 했으면 한다. 패시브하우스는 단순한 유행이 되어서도 안 되고 고가의 프리미엄을 얻기 위해 지어지는 건축행위가 되어서도 안된다. 패시브하우스는 단지 우리시대에 우리가 우리의 후세를 위해 할 수 있는 최상의 대답일 뿐이다.

 

위의 글은 홍도영 건축가가 "전원속의 내집"에 2009년 1월에 연재한 글이며 편집하지 않은 글입니다.

댓글을 달아 주세요

(영문과 숫자만 입력)