패시브하우스의 주요 기술요소

[산내들]

♠ 합판형구조목 LVL(laminated veneer lumber)을 이용한 중목 패시브하우스

LVL(합판형구조목) 중목구조 passive house

프리컷 공법의 중목구조 passive house

♠ 일반구조목을 이용한 패시브하우스

■ 패시브하우스의 한국적 정의

충북 음성 가섭마을에 시공한 벽체 500mm의 기능성 패시브하우스

기초면하부 에어포켙을 활용한 라돈차단 및 에너지 절감 시스템 줄기초 공법

아직까지 국내의 패시브하우스에 대한 시공경험은 독일에 비하면 일천합니다.

패시브에 대한 이해가 부족한 상황에서 평당 100만 원 안팎의 추가 공사비를 흔쾌히 받아들일 건축주는 드물기 때문이죠.

물론 설계자나 시공자, 그리고 관련 자재시장의 준비 부족도 빼놓을 수 없는 이유입니다.

이런 상황에서 어렵게 찾아낸 패시브하우스의 사례를 보면 그야말로 다양한 사연들이 넘쳐 납니다.

때로는 독일 패시브하우스연구소(PHI, Passive House Institute)의 인증을 받은 주택에서부터, 실제 성능은 턱없이 부족한 유사 패시브하우스에 이르기까지 종류도 다양합니다.

문제는 그 중간 쯤에 존재하는 패시브하우스를 지향하는 저에너지 주택이었습니다.

패시브적인 개념은 추종하면서도 독일의 기준을 완벽하게는 만족하지 못하는 주택들 과연 이들을 어떻게 볼 것인가?

wall mounted ERV : 벽체형 폐열회수 환기장치(7py type)

▶ 독일의 패시브하우스 와 한국의 패시브하우스

1991년 독일 다름슈타트에 최초의 건물이 세워진 이래, 패시브하우스는 그 경제성과 효율성을 꾸준히 인정받으면서 북유럽을 중심으로 지속적인 성장세를 이어왔습니다.

특히 최근에는 이상 기후가 심화되고 에너지 가격이 치솟으면서 지속 가능한 건축의 대안으로 폭넓은 호응을 얻고 있습니다.

그렇지만 이러한 패시브하우스도 독일을 떠나 새로운 곳에 정착하는 과정에서는 크고 작은 도전을 피할 수 없게 되었습니다.

패시브의 기본원리는 동일할지라도 그것을 구성하는 조건과 변수는 각자가 처한 환경에 따라 달라질 수밖에 없기 때문입니다.

우선 가장 큰 차이는 기후조건 입니다.

단순하게 생각해보면 북위 50도에 위치한 독일의 프랑크푸르트는 북위 37도의 서울보다 훨씬 더 추워야 하죠.

하지만 해양성 기후의 영향으로 기온의 변화폭은 오히려 우리보다 작습니다.

즉, 우리는 독일보다 혹독한 추위와 무더운 여름을 견뎌야만 한다는 이야기 입니다.

계절별로 역전된 습도와 남향의 일사량도 독일과 우리가 크게 다른 부분입니다.

여름철의 높은 습도는 제습에 필요한 에너지를 추가로 요구하는 반면 독일의 세 배가 넘는 겨울철 일사량은 난방에너지 요구량을 크게 줄여줄 수도 있습니다.

독일과 한국의 기후조건

독일에 비해 한국의 연중 기온의 편차가 크고 계절별 습도와 남향 일사량도 역전되어 있음을 알 수 있습니다.

주거문화의 차이도 작지 않습니다.

아파트에서처럼 겨울에도 반팔 차림으로 지내기 위해서는 20℃의 실내온도로는 아무래도 부족한 감이 있죠.

바닥난방을 통해서 쾌적감을 느끼는 우리의 생활 습관도 생각보다 많은 에너지를 필요로 합니다.

게다가 굽고 튀기고 끓이는 조리법이 많아 독일처럼 레인지 후드로 흡입한 공기를 다시 내부로 순환시키는 것도 쉽지

않습니다.

물론 외부와 직결된 레인지 후드를 사용할 경우 추가적인 에너지손실은 피할 수 없습니다.

이러한 이유로 우리의 여건에 맞는 모델을 정립하는 것은 너무도 중요하고 시급한 과제입니다.

어차피 패시브가 지향하는 궁극의 목표라는 것도 '거주자의 쾌적함'에 있고, 그것은 그 지역의 기후나 문화에 따라 달라질 수밖에 없기 때문입니다.

물론 독일의 경험은 존중하면서 우리 고유의 모델을 찾아가는 일은 상당한 시간과 노력을 필요하다 생각됩니다.

중요한 것은 그러한 문제 의식을 가지고 끊임없이 노력 해 가는 과정입니다.

그런 점에서 한국형 패시브하우스에 대한 논의가 활발해지고 있는 최근의 추세는 참으로 반가운 일이라 생각됩니다.

▶ 패시브하우스의 정의

이렇듯 우리의 기후와 문화가 독일과 다르다면 패시브란 무엇인지에 대해서도 다시 한 번 따져볼 필요가 있습니다.

PHI가 밝힌 패시브하우스에 대한 정의는 다음과 같습니다.

"환기를 위해 들여오는 외부공기를 적절히 데우거나 식히는 정도로도 충분히 열적인 쾌적감을 느낄 수 있는 건물로 효율성과 쾌적성 그리고 경제성을 모두 갖춘 건물을 패시브하우스라 합니다."

하지만 서구의 난방은 일반적으로 공기를 데우는 방식을 기본으로 합니다.

즉, 패시브하우스의 에너지효율이 워낙 뛰어나니 환기과정에서 공기의 온도를 약간만 높여주는 것으로도 충분합니다.

반면 우리의 주거문화는 공기난방이 아닌 바닥난방을 기본으로 한다는 점에서 독일과는 큰 차이가 있습니다.

더구나 독일보다 풍부한 겨울철 일사량도 난방에너지 획득에는 더없이 유리한 조건입니다.

이를 바탕으로 한국패시브건축협회의 논의 결과를 참고해 패시브하우스에 대한 정의를 다시 한 번 정리하면 다음과 같습니다.

"패시브하우스란 햇빛이나 내부발열을 난방에너지의 주된 공급원으로 하되 바닥난방을 보조적인 수단으로 사용함으로써 적절한 실내온도를 유지하고 최소한의 에너지로 신선한 공기를 공급하여 거주자가 충분한 쾌적감을 느낄 수 있도록 만든 효율적이고 경제적인 건물을 의미합니다"

이를 좀 더 쉽게 풀어쓰면 단열과 기밀로 새는 열을 막고 햇빛을 최대한 활용해서 에너지효율을 극대화한 후 부족한 실내온도는 바닥난방으로 보충한다는 의미입니다.

아울러 열회수형 환기장치의 역할은 난방보다는 에너지손실을 최소화하면서 실내에 신선한 공기를 공급하는 것입니다.

이는 당연히 지금껏 우리가 다루어온 내용과도 정확하게 일치합니다.

▶ 패시브하우스의 요건

다음은 이러한 정의를 만족시키기 위해서 PHI가 제시한 요건에 한국패시브건축협회의 논의결과를 추가한 것입니다.

물론 연구가 좀 더 필요합니다.

특히 우리의 기후조건이나 난방방식을 고려했을 때 'm2당 연간 난방에너지 요구량 1.5리터'가 여전히 유효한 것인지에 대해서는 추가적인 논의가 필요합니다.

그리고 누진제 때문에 에어컨을 간헐적으로만 사용하는 우리의 습관을 감안하면 냉방에너지 요구량과 실제 사용량에도 다소 차이가 있을 수 있습니다.

따라서 이번 장에서 다룰 사례도 아직 국내의 기준이 명확히 정립되지는 않았음을 감안하여 엄격한 잣대를 들이대지는 않았습니다.

대신 패시브의 기본개념을 존중하고 그것을 구현하기 위해 노력했다면 가급적 패시브하우스라는 범주 안에 포함시키고자 했습니다.

패시브하우스의 요건

구분		세부조건	정량적 기준	비고
정량적 요건	고단열	벽체의 열관류율	~0.15W/m2
		지붕의 열관류율	~0.12W/m2K	독일은 ~0.15
	고기밀*	50Pa 기준 환기량	~시간당 0.6회	패시브 인증요건
	고성능 창호	유리의 열관류율	~0.8W/m2K
		창틀의 열관류율	~0.8W/m2K
		설치 후 열관류율	~0.85W/m2K	선형열교 등 고려
		일사에너지투과율	40%~	독일은 50%~
	열교 최소화	선형 열교	~0.01W/mK	엄격하게 적용하지는 않음
		점형 열교	~0.01W/m2K
	열교환 환기	난방기준 전열효율	75%~	독일은 온도교환효율 기준
		소비 전력	~0.45Wh/m3	× CMH(m3/h) = W
정성적 요건	배치와 형태	최대한 남향으로 배치, 가급적 간결한 형태로 A/V값 최소화
	기타	축열 및 외부차양 적용, 고효율 조명 및 가전기기 적용 태양광, 태양열 등 재생에너지 검토(선택사항)
최종 에너지 성능(인증요건)	난방*	연간 난방에너지 요구량 1.5리터(15kWh)/m2 이하 또는 난방부하 10W/m2 이하 중 하나를 만족
	냉방*	연간 냉방에너지 요구량 15kWh/m2+0.3W/m2·DDH 이하 또는 냉방부하 10W/m2 이하 중 하나를 만족(DDH : Dry Degree Hours, 제습에너지 계산 시 사용)
	1차 에너지*	주택에 사용된 모든 종류의 에너지를 다시 1차 에너지로 환산한 양이 연간 120kWh/m2 이하를 만족

* PHI로부터 '패시브하우스'라는 인증을 받기 위해 필요한 네 가지 요건

패시브적인 접근이 중요하다

이렇게 보면 패시브란 것도 크게 대단한 것은 아닙니다.

일단 남향 배치에, 될 수 있으면 간결한 형태의 공간을 만듭니다.

이왕 적용하는 단열재의 두께를 키우고 이것을 건물 바깥으로 열교 없이 붙이되 적절한 마감을 적용합니다.

취약한 창호의 성능을 높여주고 집 전체의 기밀 처리를 확실히 합니다.

효율이 좋은 열회수형 환기장치를 설치합니다.

여기에 축열과 외부차양을 고려하면 더욱 쾌적한 주택을 만들 수 있습니다다.

만약 공간에 욕심을 내서 형태가 복잡해질 수밖에 없다면 에너지성능을 조금 더 양보하면 됩니다.

겨울철 실내온도로 20℃가 부족하다면 1~2℃를 높이는 대신 약간의 추가 난방비도 감수할 수 있습니다.

그럼에도 패시브의 기본개념에 충실했다면 그리고 거주자의 쾌적함을 위해 모든 노력을 다했다면 이 모두를 패시브하우스라 불러도 좋지 않을까요?

패시브하우스의 주요 기술요소