패시브하우스 디자인 방안

[서울 도심에서 생태 및 단열 건축 도전⑤]

3월5일 오후7시에 생태건축 2차 워크숍을 진행하였다. 이태구 교수님(세명대 건축공학과)은 예정 없었던 ‘생태건축 디자인 방안’의 강의를 준비해 주셨고, 이훈 박사님(서울대 환경대학원 박사과정)은 ‘연립 주택 신축 진행을 위한 참고 자료(안)’, 장석진(건축사)님은 ‘건축설계 프로세스’를 설명해주셨다. 그 외 윤인학(양평 생태건축주), 추소연(취리히대 건축공학과 석사과정) 님께서 참석해 주셨다.

 ‘생태건축 디자인 방안’에서 주 내용은 패시브하우스의 재료, 공법 등 각 요소에 대한 설명이었다. 패시브하우스에서 겨울 동안 난방을 거의 하지 않고 지낼 수 있는 이유는 단열 때문이다. 단열을 어떻게 할 것인가는 실내에서 발생되는 열을 모아둘수 있는 단열과 기밀조건을 계산하여 시공할 때 꼼꼼히 따져야 한다. 부위와 부위가 만나는 부분, 구조체가 만나는 부분을 어떻게 하느냐에 따라서 달라진다. 단열이 잘 되기 위해서는 보온병처럼 건물을 둘러싸준다고 생각하면 된다. 남향배치하고 외기와 접하는 면적을 최소화하는 것이 열손실을 막는데 중요하다. 우리나라 아파트는 대부분 벽식 콘크리트 구조(기둥이나 들보 따위의 골조를 쓰지 아니하고 벽이나 마루로 구성하는 건축 구조)로 발코니 바닥판이 외기에 노출되기 때문에 이 부분을 통해서 외부와의 열교류가 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위하여 두께 10mm의 단열재(주로 아이소핑크 사용. 일반 단열재와 대비하여 단열성능이 떨어지는 단열재)를 설치한다. 서울시 ‘저에너지 친환경 건축물’의 지침처럼 고기밀 고단열로 하면 벽이 두꺼워져 실면적이 좁아진다. 보통 15층 아파트의 벽두께는 180mm 정도면, 패시브하우스는 벽체에 250mm 단열재를 넣어 두께가 약 400mm가 됩니다. 서울시는 민간건축물의 경우, 공동주택(19세대이상)과 업무용 건물은 에너지효율등급 2등급 이상일때 ▲신축 건물의 취득세·등록세 5~15% 감면 ▲공동주택의 용적률 완화 ▲친환경 건축물 인증비용 지원의 인센티브를 제공해 민간건축물의 에너지효율을 높일 예정이다. 하지만 19세대 미만으로 건축하는 개인 건축주는 ‘저에너지 친환경 건축물’기준에 적용대상이 아니어서 아무런 혜택을 받지 못한다. 만약 적용이 된다면 용적률 완화보다 단열되는 두께로 줄어드는 실면적을 완화시켜주는 것이 더 필요하다.

 단열과 결로에 의한 열손실은 창호, 도어 기타 개구부에서 많이 발생한다. 특히 거실과 같은 대형창호의 유리부분은 단열손실의 주범이다.
현재 이중창 5mm+6mm(공기층)+5mm= 16mm페어 글라스
8mm+6mm(공기층)+8mm= 22mm페어 글라스 의 구조를 가지고 있습니다.
복층유리는 통상 22mm(5mm 유리 두장과 12mm 공기층) 로 구성된다. 일반복층의 열관류율((W/㎡·K 유리를 통한 열 손실율)은 3.0인데 비해 로이유리를 쓰면 2.0(W/㎡·K) 으로 30%이상의 열 손실을 줄일 수 있다. (※열관류율 : 단위 면적당 에너지 손실을 나타내는 계수로 작을수록 손실이 적음을 나타냄.) 특히 로이유리는 복사열을 막아주는 역할을 한다. 여름에는 외부의 적외선을 막아주고 겨울에는 내부의 적외선 즉 난방열을 막아주는 역할을 하여 단열이 큰 유리이다. 3중유리는 3중 페어글라스의 공기층에 Ar(아르곤) 가스를 주입한 제품으로 24mm 복층유리에 의한 연간 난방에너지 사용량보다 42% 절감효과가 있다. 보통 패시브하우스에서 고단열을 위해서 벽 면적 대비 창호 면적은 30% 미만이어야 하며, 그 크기 또한 제한적이다.

 유럽과 한국의 큰 차이점은 좌식문화로 인한 온돌시공에 추가적 바닥 난방이 필요할 수도 있다. 따라서 평면의 면적대기 외기에 접하는 입면적의 비율(AV값)이 최소화하는 형태계획을 한다. 바닥면적 대비 외피의 면적이 과다할 경우 패시브하우스 기준에 맞춘 단열을 하더라도 난방성능의 차이가 난다. 그렇기 때문에 거의 박스형태의 주택이 동일한 성능에서 공사비도 가장 저렴하게 나온다.

 추소연 님은 축열의 중요성을 중간에 언급하셨다. 전면을 유리로 덮은 석조.  콘크리트, 흙벽으로 축열이 목적이며 흡수된 태양열을 건물 내로 방출하는 역할을 한다. 축열벽 방식은 집밖(주로 남측벽)에서 태양열을 흡수한 축열벽을 통하여 실내로 방출한다. 이때 축열벽 위 아래에 환기구(damper)를 설치하여 벽 바깥 공기층과 실내 공기층 사이에 자연대류를 일으킴으로써 열을 실내로 전달하는 것이 가능하지만 이것은 낮 동안이나 초저녁에만 가능하다. 한편 윤인학 님은 축열을 하게 되면 에너지를 쓰는 경향이 생기고 우리나라는 동절기에 축열을 할 수 있는 시간이 짧아 효용성이 그다지 없다고 한다. 축열재로 대리석이나 타일을 썼을 때 인한 인명사고가 있다. 차라리 미끄러지지 않는 황토 같은 것이 좋다고 한다.

 단열재로 여러 종류 중에 네오폴과 이소라스트가 우수한 제품으로 네오폴(Neopor)은 바스프사에서 개발한 새로운 EPS(발포폴리스티렌 expanded polystyrene)의 일종으로 탄소가 첨가되어 기존 단열재 대비 단열 성능이 10~20% 향상시키고 변성 프레온계 발포제를 사용하지 않아 지구온난화에 영향을 미치지 않는다. 훨씬 적은 양의 원료 또는 얇은 두께로 동일한 단열성능을 얻을 수 있다. 네오폴은 유리섬유보다 3배 비싸지만 집 전체에 쓴다면 50%정도 깍을 수 있다. 네오폴(단열블럭)+콘크리트가 건축이 빠르고 경제적이다. 그리고 이소라스트(IsoRast)는 독일에서 많이 사용하고 있다. 꼭 레고블록처럼 쌓듯이 톱니바퀴 모양으로 맞물리는 블록형태다. 그래서 기밀성이 좋고 시공하는데 편리하다. 이태구 교수님께서는 인건비를 포함하여 이소라스트가 경제성이 있다고 한다. 독일에서는 가장 싼 단열재이다. 면, 양모, 코르크, 목재섬유 등의 원료로 된 단열재가 있기는 하나 고가이다.

 장석진 님은 건축주가 개념을 잡았다면 설계에 대한 기본계획을 같이 묶어서 가는 것이라고 한다. 지금까지 생태건축워크숍에서 진행된 내용은 저에너지, 친환경 건물 기술이었다. 그렇다면 이제는 법규 + 구조 + 기능 + 미(디자인)에 대해서 고민해야 할 때라고 건축주에게 언급하였다. 건축주의 집에 대한 토지이용계획 운영지침도 상황, 지구단위계획, 건축물 높이 계획도, 대략적인 평명도 배치도를 설명해주셨다. 건축주는 건물에 대한 아웃라인을 잡아야 하고 재료보다는 설계에 대한 기본계획을 잡고 그것을 구현할 수 있는 재료를 정해야 한다는 것이다. 마인드가 통하는 설계사와 함께 개요, 배치도, 각층평면, 입면도를 논의 하는 것이 가장 좋다는 것이다. 이에 건축주가 다음 논의 때까지 설계사를 섭외하고 기본계획을 가져올 수 있다면 다음 워크숍때 가져와서 논의하는 것으로 끝맺었다.