우리나라 패시브하우스용 유리의 g-value 기준 -캐빈베스트 전원주택생활

[캐빈하우스]

g-value (SHGC)는 유리가 일사에너지를 얼마만큼 통과시키는 것인가의 정량적 표현이다.

(g-value에서 "g"는 소문자로 표기해야 한다.)

SHGC는 solar heat gain coefficient 의 약자이다.

일사에너지는 아래 그림과 같이 자외선,가시광선,근적외선의 파장을 합쳐서 이야기한다.

<태양에너지 파장, 출처:http://www.fgglass.com/light_and_thermal_performance.html>

독일 PHI에서는 패시브하우스가 되려면 이 g값이 0.5 이상이어야 한다라고 정의해 놓았다.

(http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=332 참조)

이는 일사에너지의 50% 이상이 투과되어야 한다는 것이다. 우리나라에 패시브하우스가 소개된지 상당한 시간이 흘렀지만, 이 "g값 0.5이상"이라는 수치는 우리나라에서도 유효하게 사용되어져 왔다.

협회에서는 조심스럽기는 하나, 우리나라의 g값 제한이 다르다는 것을 이야기하려 한다.

아래 그림은 중부유럽 표준기상데이타의 월평균 일사량과 서울의 일사량을 비교한 그래프이다.

<서울과 중부유럽 월평균일사량 비교>

표를 보면 아시겠지만, 우리나라의 겨울 일사량이 약 3배 가까이 많고, 여름은 오히려 적음을 알 수 있다. 이런 유럽은 겨울 일사량을 최대한 받기 위해 높은 g값이 필요했다. 

그러나, 열관류율을 매우 낮춘 삼복층유리가 g값을 올리는 데는 한계가 있었고, 기술적 한계에 거의 다가간 0.5 로 그 값이 정해졌다고 보아야 한다.

이를 우리나라와 직접 비교하기 위해 PHPP 로 몇가지 계산을 해 보았다.

특정 크기의 집을 구성한 후, 동/서/북 창을 모두 없애고, 오로지 남향창만을 남겨놓았고, 이 남향창이 없는 것 부터, 남향벽의 90% 정도까지 서서히 키우면서 년간난방에너지요구량을 계산하였다. 

유리의 열관류율은 0.8 W/㎡K 로 고정을 하였고, 오로지 g값의 변화만을 고려하였다.

아래는 모델링한 주택의 그림이다.

이 집을 중부유럽 표준 기상데이타로 결과를 내 보았다.

그래프에서 보다시피 g값 0.35 이하의 유리는 남향창 면적이 커질 수록 에너지성능은 나빠졌다.

맨 아래의 점선이 패시브하우스 표준인 U=0.8 W/㎡K, g-value=0.5 인 선이다.

이와 똑같은 주택을 우리나라 서울의 기상데이타로 같은 그래프를 만들어 보았다.

우리나라 서울은 g값이 0.25 만 되어도 남향창이 커지면 커질 수록 난방에너지가 줄어 들었다.

이번엔 위의 중부유럽 표준 기상데이타로 산출된 그래프의 맨 아래 선(U=0.8 W/㎡K, g-value=0.5)을  서울 결과 그래프에 올려보았다.

중부유럽 그래프의 U=0.8 W/㎡K, g-value=0.5 와 거의 동일한 추세치를 보이는 서울의 g값은 0.36정도로 나타났다.

이 이야기는 우리나라의 패시브하우스는 g값이 0.36을 넘으면 독일의 패시브하우스와 동일한 성능을 낼 수 있다는 뜻이다.

그러나, 한가지 변수가 있다.

우리나라는 남향창이 큰 것을 선호한다. 그러나, 독일 패시브하우스에서 설계하는 남향창 크기와 비교하면 우리나라 남향창은 작은 편이다.

아래 사진은 영국의 패시브하우스 사례 중 하나이다.

<출처:http://www.bere.co.uk/projects/larch-house-passivhaus>

차이는 침실 등의 남향창을 우리나라의 경우 바닥까지 내려서 크게 하는 것을 꺼려하기 때문이다. 아마도 심리적으로 침실의 창이 너무 커지면 프라이버시가 침해된다고 느끼는 듯 하다. 

그렇기에 우리나라 패시브하우스의 남향창 중에서 마음놓고 키울 수 있는 것은 거실창밖에 없다. 

이를 감안한다면 중부유럽과 동일한 결과를 보이는 유리의 g값이 비록 0.36 정도라는 결론을 낸 다 하더라로 우리나라에서 남향 창의 키울 수 있는 취향이 다르므로 협회에서는 다음과 같이 계산하였다.

우리나라 침실 등의 창호 크기를 고려할 때, 유럽의 패시브하우스보다 유리면적이 약 15% 정도 적은 것이 한계라고 보고, 이 작은 유리면적으로 중부유럽의 g값:0.5 와 동일한 성능을 내는 g값을 추정해 내면, 약 g값:0.4 정도의 값이 나올 수 있으며, 조금 더 여유치를 둔다면 g값:0.42 정도면 된다.

결론적으로 우리나라 패시브하우스의 g-값은 0.40 이상이면 될 것이다.

이 결론은 시장에서 나름 중요성을 가지는데, 우리나라의 표준을 떠나서 지금까지 우리나라에서 패시브하우스를 지향하는 설계/시공사는 이 g값 0.5 를 맞추어야 한다는 강박관념으로 독일에서 유리를 들여와야 했다. 우리나라에서 생산되는 유리는 가격을 고려하지 않는다면 현재까지 최대한 g값:0.46 정도만 가능했기 때문이다.

프레임을 들여오는 것은 크게 상관없으나, 유리를 들여오는 것은 물류량도 많고, 혹 운송 중에 깨질 경우 이를 위해 또 몇달을 기다려야 했기 때문에 현장에서 고충이 이만저만이 아니었다.

프레임의 경우 미리 들여와서 주문 후 맞춤 제작이 가능하지만, 유리는 미리 들여온 다는 것이 불가능하기 때문이다. 이게 패시브하우스의 창호 가격을 올리는데 크게 영향을 준 요소였다.

g값 0.42 정도만 하더라도 독일산 유리보다 훨씬 저렴한 가격에 구입이 가능하므로, 이 것은 우리나라에서 패시브하우스를 만드는 비용이 더 내려갈 수 있다는 것과 동의어가 될 수 있다.

물론 정밀한 수치는 연구자의 몫일 것이다.

현재 우리나라에서 생산되는 유리 중 열관류율 0.8 W/㎡K 와, g값 0.4 이상을 맞출 수 있는 유리는 아래와 같다. (물론 더 높은 성능도 있지만, 경제성을 고려하였다.)

제조사 : 한글라스

제품명 : 

품명	두께(mm)	IGDB 넘버
5PLA113	5	11402
5PLA FN(II)	5	11321
5CL	5	6958

상기 제품으로 Window 7.0으로 시뮬레이션한 성능은 다음과 같다. (조건은 EN 673)

두가지 제품을 각각 중공층의 두께를 16mm와 12mm로 변경하여 4가지 조건을 만들었다.

구성	전체두께  (mm)	열관류율  (W/㎡K)	g값	VLT
5PLA113 + 16Ar + 5CL + 16Ar + 5PLA113	47	0.679	0.416	0.642
5PLA113 + 12Ar + 5CL + 12Ar + 5PLA113	39	0.812	0.412	0.469
5PLA FNII + 16Ar + 5CL + 16Ar + 5PLA FN	47	0.607	0.437	0.698
5PLA FNII + 12Ar + 5CL + 12Ar + 5PLA FN	39	0.753	0.433	0.698

결과에 의하면, 5PLA113 제품의 경우 중공층을 12mm로 하면 기준 성능에 조금 미달되는 것으로 나타났으며, 5PLA FNII 제품의 경우 중공층이 12mm 가 되어도 조건을 충족하는 것으로 계산되었다.

(혹시 이 글을 보시는 LG하우시스나 KCC 직원분이 계시면, 귀사에 위와 같은 성능이 가능한 유리조합을 알려주시면 글에 반영토록 하겠습니다. 현재까지는 한글라스제품만을 찾아서 한글라스만 올려두었습니다. 혹시라도 오해가 없으셨으면 합니다. 다만 주실 때 단위면적당 단가-간봉종류명기-를 알려주셔야 합니다. 혹시 독일산 유리와 가격차이가 별로 없다면 죄송스럽습니다만, 올려드리는 의미가 없음을 미리 양해부탁드립니다.) 

[캐빈하우스]

감사합니다.대한민국 최고의 인간의삶 과 환경/에너지를 생각하는 캐빈이 만들어 가겠습니다.