패시브 하우스 집짓기(2)
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1월30일~2월3일간 충남 홍성군 홍동면에 새로 사무국이 사용할 작은 이동식 ‘패시브하우스’를 짓는 모습. 뒷면에 '에너지전환' 간판을 달고 있는 구 사옥이 보인다.
이 강좌는 방송통신대 이필렬 교수에 의해 내달 실제로 홍성(충남)에서 건축될 ‘에너지전환 센터’ 사무실의 출입 에너지 계산을 중심으로 진행되었다.
사무실 규모는 가로 7m, 세로 3m, 높이 2.4m 의 상자형 공간이다. 주거용이 아니기 때문에 칸막이, 화장실, 목욕실 없는 가장 단순한 형태이고 따라서 건축비를 최소화, 에너지 손실을 최소화 시킬 수 있으며 바닥에 바퀴를 달아 이동 가능케 하였다.
패시브 하우스란 주거용이나 비주거용에 상관없이 에너지 공급이 대단히 적은 건축물을 말한다. 기본이 되는 기준은 인간 생활을 위한 난방과 냉방을 위한 열관류율(U값) 최대 부하가 10W/제곱m 를 넘지 않아야 한다는 것이다. 이 기준은 쾌적한 실내 공기 온도를 유지하기 위해 소비해야만 하는 최소의 에너지 값을 찾는 가운데 도출된 것이다.
그러면 패시브 하우스를 짓는데 고려해야할 기술적 핵심 사항은 어떤 것들이 있을까? 이는 우선 단열, 기밀성, 열회수 환기 시스템, 열교등이다.
1) 단열재
패시브 하우스의 단열에는 사실상 모든 단열재가 사용될 수 있다. 단열재를 사용하여야 할 부분은 지붕, 외벽, 바닥, 창호, 출입문 등이다. 외벽의 경우, 대기와 접한 바깥 쪽에 사용하는 것이 원칙이다. 콩크리드 벽을 예로 들면, 바깥 쪽으로 단열재(값싸고 성능이 좋은 것은 스티로폼) 두께 25cm 이상을 부착한다.
2) 기밀성
자연적 환기도 허용하는 기존 건물과는 달리 패시브 하우스는 건물의 기밀성이 에너지 소비나 환기 두가지 측면에서 매우 중요한 요소이다. 틈새가 있어 공기가 제멋대로 통과하게 되면 이를 통해 상당한 열손실이 일어나고 인공적 환기 시스템을 조절하는 것도 어렵게 되기 때문이다.
준공 시 소위 건물내외의 기압차를 이용한 블로어-도어-테스트(Blower Door Test)를 통해 건물의 공기 교체율을 검사한다.
3) 열회수 환기 시스템
여기서는 한국 ‘벽산’ 에너지 절약 시스템의 환기 장치와 그것의 표준 설치 방식에 대해 언급한다. 이 장치에 안 배기의 더운 온도와 밖 급기의 찬 온도 사이에 흐르는 열 교환기가 부착되어 있지만, 급기와 배기는 종이로 된 열교환기를 통과하면서 열 교환을 하고 서로 완전히 분리되지는 않는다. 이는 한편으로는 급기와 배기 사이에 습기 교환을 가능케 하나 다른 한편으로는 급기와 배기 사이의 공기 교환으로 이루어져 환기 효율성이 떨어지는 단점이 있다. 열회수율은 75%이상이어야 적합한 것으로 본다.
4) 열교(heat bridge)를 통한 방열
열전도 값이 높은 자재들이 열 전도 값이 더 낮은 건물 외피와 맞닿는 경우
벽-벽, 바닥-벽, 지붕-벽 등의 연결부나 모서리와 같이 내부 표면과 외부 표면의 면적이 큰 차이를 보이는 경우
건물 구성 부분의 두께가 변화할 경우
단열재 부착, 창호 설치등의 세부 건축 과정에서 세심한 작업이 이루어지지 않을 경우
이렇게 해서 건물 외피를 탄탄하게 두르면 열효율이 높아질까? 아니다, 중간 중간의 창문, 현관문 등을 통해 열이 빠져나간다면 외벽을 아무리 두껍게 쌓는다고 해도 소용없을 것이다.
창문을 예로 들면, 최신 유리의 경우 다른 재료와 접하지 않은 부분의 열관류율은 0.5~1.2 W/제곱mK 밖에 되지않는다. 그런데 단열재로 채워지지 않은 보통 창틀의 경우 열관류율은 1.5~1.9W/제곱mK 에 달하기 때문에, 창틀에서는 건물의 다른 외피와 달리 열교가 발생하며, 창문 유리와 대비해서도 열교를 만들어 낸다. 대개 3중 유리를 사용한다.
그래서 ‘에너지전환 센터’ 사무실의 건축비용을 산정해보았다.
각재 60만원
합판 227만원
단열재 250만원
창호 220만원
마감(마루, 사이딩, 루바) 130만원
Tyvek, 방습지, 방습 tape, 80만원
인건비를 제외한 합계 비용 967만원이 된다. 이는 대략 평당 150만원 소요된다는 이야기이고, 공정 일수는 3~5일이다.
패시브 하우스의 기원은 추운 북 유럽임으로 해서 그들은 냉방 계산은 하지않았다. 그러나 한국같이 더운 시기가 있는 지역일 경우 추가 냉방 에너지 계산은 난방 에너지의 역계산으로 가능할 것이다.
우리 서민이 현재 살고있는 주택을 개량할 때 기름값을 절약하기 위한 가장 경제적인 방법은 건물 외벽 바깥쪽에 스티로폼(두꺼운 것) 한 장씩 덧붙이고 마감하는 것이다. 그것도 여의치 않을 경우, 건물 외벽 안쪽에 스티로폼 한 장씩 덧붙이고 벽지만 다시 바르는 것일 게다.