스크랩 17평형 스트로베일+온실 하우스 (컨셉설명)

[전원마을 만드는이]

화석연료 에너지절약과 지구환경을 살리는 친환경적인 시골살이(귀농, 귀촌, 주말농사, 전원생활, 펜션운영, 기타 시골살이..)를 위해  집을 짓거나 수리하고자 한다면 이렇게 해 보시길 권합니다.

지구온난화가스(CO2)를 배출하는 화석연료에너지(석탄, 석유, 가스..) 사용을 배제(排除)하고

단열성이 우수한 친환경 생태 자연재료인 스트로베일(★)+황토 사용과 자연보일러인 온실(green house) 설치 및

자연에너지(태양, 지열, 바람, 빗물, 바이오매스..)를 적극적으로 활용한 패시브 솔라 에코 하우스의 설계(案) 입니다.

★ 스트로베일 (Straw bale)

스트로베일은 매년 가을철 논에서 발생하는 볏짚을 적정크기로 묶은 볏짚단을 말합니다. 한글로 따로 번역해서 사용하지 않고 영어발음 그대로 한글표기해서 사용합니다. 자연에서 바로 구할 수 있는 생태적인 재료로 국내에서도 수년전부터 생태건축의 소재로 많이 사용하고 있습니다. 스트로베일은 공기층이 많아 단열성능이 아주 우수하며, 소재의 특성상 습도조절(제습, 가습)기능이 탁월할 뿐만아니라, 화본과 식물(벼, 보리, 밀..)에 많이 있는 특정 유용미생물(주: 청국균, 고초균, 낫토균 등으로 불리우는 바실루스균)들에 의해 청국장 냄새나 담배연기 냄새와 같은 악취나, 집안의 휘발성유기화합물질(VOCs: 화학제품의 가구나 물질 및 생활상에서 발생되는 이산화탄소, 암모니아가스, 포름알데히드..) 같은 인체에 피부질환과 암을 유발하고 환경을 오염시키는 물질들을 정화하는 작용이 탁월합니다. 이런 이유로 아토피성 피부질환에도 탁월한 치료효과가 있다고 합니다.

발등에 불 떨어진 지구온난화가 현실이 되어버린 이시대, 에코하우스를 짓는 것이 지구시민으로서의 의무 라고 합니다.

아래 설계(案)을 보시고 집(짓기와 살아가기)에 대한 생각과 패러다임(인식체계, 가치관, 사회규범, 시대흐름, 화두..)을

새롭게 정립해 보시길 바랍니다.

예를 하나 들면.. 지붕의 용도를 다기능 다목적 용도로 재발견하는 것입니다.

일반적으로 전원주택(목조하우스, 스틸하우스)등에서 많이 볼 수 있는 복잡한 모양과 형태의 다각형 우진각지붕이나

시골의 농가주택에서 많이 보이는 전형적인 4각형 우진각지붕(4개의 추녀마루가 동마루에 몰려 붙은 사각뿔형 지붕)이나 목천(목심)흙집처럼 삿갓이나 원뿔형의 원형지붕이나, 원형을 약각 변형한 팔각, 육각형태의 다각원뿔형 지붕보다는

그냥 단순 심플한 모습의 평지붕, 쉐드지붕(Shed Roof, 지붕전체가 한방향으로 경사진 것), 맛배지붕(박공지붕) 등이

짓기도 수월할 뿐만 아니라 경제적이며 짓고난 후 자연에너지를 적용하기에도 훨씬 좋습니다.

특히 자연에너지를 이용한 전력생산(태양광발전)과 냉난방 및 환기방식(OM솔라시스템)을 적용하는데 한층 유리합니다.

자연에너지인 태양(열)에너지와 공기를 이용하여 난방(및 냉방)과 환기를 동시에 할 수 있는 <OM솔라시스템>의 원리와 개념도는 맨아래 <참고글>중에서 건축물의 이중외피 커튼월에 대하여 (OM솔라시스템)를 참조하시기 바랍니다.

▲ 아래의 맛배지붕이 위의 우진각지붕보다 집열(집광) 면적이 훨씬 크며

    지붕각이 태양고도각과 수직에 가까울수록 집열량이 많다.

■ 기본 컨셉

1. 소박하고 심플하며 경제적인 자연생태하우스 (simple low-cost eco house)

2. 자연에너지(태양, 지열, 바람, 빗물, 바이오..)를 적극 활용한 패시브솔라에코하우스 (passive solar eco house)

3. 화석연료를 기반으로 생산된 에너지를 사용하지 않는 에너지제로하우스 (fossil-fuel energy zero house) 

4. 지구온난화를 유발하는 이산화탄소(CO2)가스 배출 제로화 (zero carbon dioxide)

5. 그외 보다 구체적이고 상세한 컨셉내용은 맨아래 <참고글> 참조

■ 17평형 스트로베일+온실 하우스 설계(案 )

 

■ 차양 루바의 예시도

■ Slinky Coil 시공 사례

■ 참고글

아래 참고글은 위의 <기본컨셉>을 좀더 구체적이고 상세하게 파악할 수 있는 관련내용들이 있는 글이니

차분히 읽어보시면 도움이 될 것입니다. 참고글중에서 굵은체로 된 글들은 꼭 한번 읽어보시기 바랍니다. 

30. 계절별 태양의 정오 고도각 (계절에 따른 집열판 각도 조정) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/13503

29. [작은집짓기] 2-2강. 신기한 베일 이야기 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/12665

28. 생태화장실(좌변식) : http://cafe.naver.com/kimyoooo/32044

27. 흙부대 저온식품 저장고 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/12284

26. 장맛비 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/10696

25. 살둔제로하우스 베치카난로 장작 사용에 의한 이산화탄소 배출과 그 대책 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/10147

24. 25평형 스트로베일+흙부대 하우스 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/10060

23. 종이장작 제조기 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/9612

22. 에너지를 덜 쓰는 집이 가장 생태적인 집 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/9218

21. 태양전지모듈에 대하여.. : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/9088

20. 29평형 스트로베일 하우스 (B형) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/8653

19. 건축물의 이중외피 커튼월에 대하여 (OM솔라시스템) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/8530

18. 31평형(2F) 스트로베일 하우스 (B형) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/7698

17. 난방비를 절감하는 방법 ① : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/7207

16. 간단하게 만드는 간이 벽난로 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/6947

15. 땔감 사용에 대한 단상(斷想) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/6830

14. Homemade Wind Generator (동영상) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5633

13. 자연형 태양열주택 설계기법 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5422

12. 집이란 무엇일까? : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5421

11. 스트로베일하우스의 기본형 모델 만들기② (컨셉) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5286

10. 스트로베일하우스의 기본형 모델 만들기① (서언) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5285

9. 에코하우스를 짓는 것이 지구시민으로서의 의무 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5134

8. 권정생 선생의 5평 흙집 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5030

7. 10평형 스트로베일 하우스 (B형) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5023

6. 22평형 스트로베일 하우스 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/5010

5. 31평형 스트로베일 하우스 (2층) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/4965

4. 29평형 스트로베일 하우스 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/4928

3. 흙집지붕 (충북 괴산 은티마을) : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/3179

2. 10평 20평 스트로베일하우스 : http://cafe.naver.com/strawbalehouse/2973

1. 온실은 '보일러'다 30℃공기가 집안으로 솔솔 : http://www.hani.co.kr/section-005100007/2004/01/005100007200401272255222.html

■ Q & A

Q1.

님의 설계도에는 풍력발전이 자주 등장하는데, 어떻게 시공할 수 있나요?

자작? 아님 풍력발전을 시공하는 업체가 따로 있나요? 

A1. 

소형풍력발전기(500w~1kw급)는 DIY(Do it yourself), 자신이 직접 만들어 설치할 수 있습니다.^^
1. 제작방법이 인터넷에 공개되어 있는 hugh piggott의 풍력발전기를 스스로 공부해서 자작, 설치하면 됩니다.
2. 경남 산청의 대안기술센터( http://atcenter.org )에서 바람에너지 실습교육 이수 후 자작, 설치하면 됩니다.
풍력 단독 보다는 풍력발전(수평, 수직형) + 인력발전(자전거발전, 회전놀이기구발전..) + 태양광발전(결정형 실리콘 태양전지판, 비결정형 태양전지판..) 등 여러가지 복합형태의 하이브리드발전을 권장합니다.

Q2.

단순한 건물의 구조, 특히 4.5미터로 잡은 폭이 절묘하네요. 제가 동지인 어제 실제로 천정 바로 아래에서 바닥까지의 통창을 통해 들어오는 햇빛의 길이가 정오를 기준으로 4미터 조금 넘더군요. 저런 구조에 창의 크기가 크다면 집안 구석구석 햇빛이 들어와 집을 덥혀줍니다. 스트로베일 하우스는 단열이 탁월하니까 겨울철 유리온실 까지 활용되어 볕이 좋은날은 난방 필요없을듯합니다. 기왕이면 바닥을 검정색에 가까운 타일을 깔면 빛을 잘 받아들여 축열에 도움이 되지 않을까 잠시 생각해봅니다.

A2.

동짓날(12/22) 통창을 통해 집안으로 들어 오는 햇빛의 길이가 정오기준으로 4M 조금 넘을 정도라면, 아마 그 지역은 위도(緯度)가 높아 태양(정오)고도각이 30도 이하(28~29도)인 중부이북(서울, 경기, 강원)지역이겠군요. 동지일 때 중부지역(대전)의 경우 처마의 차양길이에 따라 다소 차이는 있으나, 태양(정오)고도각은 약 30도로서 집안으로 비추는 햇빛의 길이는 외벽에서 약 3M 정도 될 것으로 봅니다. 태양(정오)고도각 1도 차이에 약 1M 정도 햇빛 길이의 변화가 있는 것 같군요. 태양 고도각은 동일한 일시(日時)라도 지역이 다르면 위도 차이가 나므로 달라집니다. (참고글의 '계절별 태양의 정오 고도각..' 참조) 

상기 설계(案)에서 본체 바닥 축열에 관한 내용은 <참고글>중 '건축물의 이중외피 커튼월에 대하여 (OM솔라시스템)'에 아주 잘 소개되어 있습니다. 한번 읽어 보세요.^^ 그리고 온실부분의 바닥을 단열처리 한 다음 그 위에 축열용량이 높은 재료(검정돌, 검정벽돌, 보도벽돌..) 등을 적당한 두께로 깔아두면 태양(열)에너지를 직접획득(Direct solar gain)하여 축열할 수 있으며, 축열효율을 더욱 높히기 위해 비열이 높아 열용량이 큰 물(水)을 담은 드럼통을 여러개 놓아둘 수도 있습니다.

  Q3.

꼼꼼한 설명과 그림을 보고 많이 배웁니다. 지중(열)을 얻기 위한 코일 시공모습이 정말 대단하군요.

면적과 깊이가 어느정도 되어야 효율이 나겠지요?

A3.

<참고글>를 차분히 모두 읽어 보시면 원하는 내용(지하깊이에 따른 지중온도범위)을 찾을 수 있을 겁니다.^^
면적에 대한 부분은 코일內의 저수용량(㎥)을 얼마나 할 것인가에 따라 크기와 효율이 달라질 수 있습니다.
코일內의 저수용량은 거주자의 생활방식과 여건에 따라 코일내용적(내경 단면적 x 코일 길이)을 산출하여 결정하면 될 것입니다.

 Q4.

전체공사비를 산정하면 가격이 엄청나겠네요..

A4.

규모가 소박하고 주택의 구조가 매우 심플하므로 다른 건축방식에 비해 건축비는 다소 절감될 것이고, 자연에너지를 적용하는 부분에서는 초기비용이 다소 상승될 것으로 봅니다.
현재까지는 태양광전지판의 총 설치비용이 아직도 정부지원금 대비 소비자 부담부분이 높다는 것인데, 조사에 의하면 이 비용은 태양전지판의 제조비용(직접비)보다는 가격상승요인이 별로 없는 유통과 설치부분의 간접비용에서 거품이 상당히 많이 끼여 있는 것으로 보입니다. 그외의 자연에너지 시스템 적용비용은 기존의 건축방식에서 적용하는 화석에너지 시스템 비용과 비교해서 별로 큰 차이는 없다고 봅니다.
태양전지판의 경우, 향후 갈수록 대량생산에 의한 태양전지판의 공장도 제조비용 절감과 유통시스템 및 설치시스템의 개선과 다양화로 이러한 간접비용이 감소되고 있는 추세이므로 전체공사비는 다른 건축방식에 비해 결코 비싸지 않을 것으로 봅니다.
오히려 집짓고 난 후에 살아가는 런닝코스트(에너지소비 비용)가 급속히 감소하여 일정기간 이후부터는 오히려 역전되어 대폭적인 비용절감이 되지 않을까 예상합니다.^^

 Q5.

좋은 자료 감사합니다. 지반 밑에 코일을 감아 열을 발생시켜서 지열을 난방으로 활용하는건가요?? 효율적인가요??
온실등.. 제가 찾고있던 자료네요.. 감사.

A5.

지반 밑의 코일은 항시 물이 들어 있는 PE수도관 입니다. 지반 밑 3M 정도의 깊이에는 상시 일정한 범위의 지중온도(13~16℃) 상태이므로, 겨울철에 평균 4~5℃ 정도로 차갑게 식은 옥외 탱크의 물을 이 지중열로 자연스럽게 예열(pre-heating)하여 물 온도를 중간정도까지 데워 주므로 뜨거운 온수(30℃ 이상) 사용시 소요되는 난방 및 급탕에너지를 절감할 수 있고, 여름철에는 그 반대로 외부의 기온에 의해 30℃ 이상으로 따듯하게 데워진 옥외 탱크의 물을 역시 지중열(이때는 지냉)로 자연스럽게 예냉(pre-cooling)하여 물 온도를 냉각시켜 주므로 시원한 냉수 사용시 소요되는 냉방에너지를 절감할 수 있는 지중열교환 방법입니다.

물 1g의 온도를 1기압(대기압) 하에서 1℃(15℃에서 16℃)로 올리는 데 필요한 에너지의 양은 1cal로 정의하므로,

물 1kg의 온도를 1℃ 올리는 데는 1kcal, 1000kg(1Ton)의 물을 1℃ 올리는 데는 1000kcal의 에너지가 필요합니다.
우리나라 평균 1인 1일 물사용량은 대략 200리터 이므로 한가정(4인가족)의 물사용량은 1일 약 800리터(약 1Ton)으로

예측할 수 있습니다.
위의 근거를 바탕으로 동절기의 경우를 대략 계산해 보면, 지중열교환의 물 온도차이는 (13~16도) - 5도 = 약 8~11도 이므로

1일 물사용량 1Ton을 8~11도 올리는데 필요한 에너지의 양은 8,000~11,000 kcal 입니다.
한달이면 8,000~11,000 kcal x 30 = 240,000~330,000 kcal/월 (약 280~384 kwh/월)
년간이면 240,000~330,000 kcal x 4개월(동절기간) = 960,000~1,320,000 kcal/년 (약 1,116~1,535 kwh/년)
이정도의 에너지를 지반 밑 코일(수도관) 설치만으로 지중열교환에 의해 자연스럽게 그냥 공짜로 얻는 것이며
다르게 표현하면 이만큼의 전기에너지를 절감한 것과 마찬가지입니다. (1kwh = 860kcal)

전기에너지의 이산화탄소배출계수는 0.555 kg - CO2/kWh (2006년 일본 NEDO 자료 기준) 이므로
위의 동절기간의 절감에너지를 이산화탄소배출 감축량으로 환산해 보면
1,116~1,535 kwh/년 x 0.555 kg-CO2/kWh = 620~852 kg/년 정도의 이산화탄소를 감축할 수 있습니다.
소나무 1그루의 년간 이산화탄소 흡수량이 약 5kg/그루(산림청 자료 기준) 정도라고 하니
620~852 kg/년 ÷ 5kg/그루 = 124~170 그루/년 = 약 150그루/년 정도의 소나무를 확보한 효과가 있습니다.
또한 소나무 1그루당 필요한 땅 면적은 약 3.7평/그루(*) 이므로
150그루/년 x 3.7평/그루 = 555평/년(동절기) 정도의 땅을 확보한 효과가 있습니다.

* 소나무 ha(100m x100m=10,000㎡)당 나무本수 : 818그루/ha (임령 25년 기준) - 산림청 자료 기준
  그러므로 소나무 1그루당 소요면적: 10,000㎡/818그루 = 12.22㎡/그루 ≒ 3.7평/그루

Q6.

상당히 매력적입니다. 혹시 지반 밑의 코일 시스템이 사용하다가 고장난 경우 보수는 어떻게 해야되나여? 집 밑에 있어서..

A6.

지하에 묻힌 PE수도관은 길이 100M를 기준으로 중간에 단절되지 않고 연속적으로 연결되어 있고, 나긋나긋하고(slinky), 유연하고(Flexible), 탄력적으로(spring) 시공되어 있어서 지진과 같은 천재지변으로 땅속의 지반변화가 발생한다 하더라도 충분한 완충기능을 하므로 특별히 고장날(예: 코일이 절단되거나 하는) 경우가 별로 없다고 봅니다. 또한 지중온도가 영하로 내려가지 않기 때문에 물이 얼어 코일이 동파될 우려도 없구요.

그리고 코일은 일반적인 금속재질의 파이프가 아니고 PE(polyethylene, 패트병) 재질이기 때문에 물속의 용존산소에 의해 관내부에 녹(산화)이 발생하지 않아 벌건 스케일이 끼지도 않을 뿐더러, 물속의 미약한 미생물이나 유기물이 있다하더라도 햇빛이 차단되어 있기 때문에 물이 썩거나 부패하지도 않습니다.

"물이 썩거나 부패되는 조건은 물속의 미생물, 유기물, 햇빛 등 3박자가 고루 맞아야 하는데, 이중에서 햇빛만 차단되면 물은 썩지않는다. 지하 동굴속의 물이 수천년동안이나 썩거나 부패하지 않는 것은 물속에 미생물, 유기물이 있어도 햇빛이 차단되었기 때문이다" 라고 서울대 빗물박사인 한무영 교수가 말씀한 적이 있습니다.^^

"그래도 난 여전히 뭔가 좀 불안해서 도저히 집 기초바닥 밑에는 시공하고 싶지 않다." 라고 생각하신다면 나중에 땅을 쉽게 파내고 확인(보수?)할 수 있게 부속건축물(예: 창고, 사랑채..)이나 부대시설물(예: 생태뒷간, 저온식품저장고, 하우스..)을 설치하지 않은 앞마당이나 뒷마당의 텃밭 같은 빈 공간 여유 부지(敷地)의 지하에 코일을 묻을 수도 있습니다. 여건이 된다면..^^

그러나 집 기초바닥 아래 지하의 지중온도 분포가 상시 거의 일정한 조건과 달리, 외기에 바로 노출된 여유부지 지하의 지중온도 분포는 다소 차이가 날 수 있슴을 유의하시기 바랍니다. 아무래도 외기에 그대로 노출된 곳의 지중온도는 그 분포가 일정하지 않고 외기의 기상조건에 따라 지중온도 변화폭이 크다는 것입니다.

다시말해서 외기에 그대로 노출된 곳의 지하일 경우에는, 외기의 기상조건이 추워 기온이 내려갈 때는 지중온도도 같이 내려가고, 더워서 기온이 많이 올라갈 때는 역시 지중온도도 덩달아 올라가기 때문에, 지중열교환의 효율성이 그만큼 떨어지는 문제가 있습니다.

Q7.

좋은자료를 올려주시니 감사합니다. 개념상으론 100%동감하구요...

구체적인 실천을 위해 워크샵형태의 모임을 통해 강의한번 하시면 어떨런지요?

A7.

강의까진 할 건 없고요.^^
기본컨셉(개념)과 원리 및 그 효능에 대해 충분히 이해가 되신다면, 그다음 실천(응용)은 여러분 각자의 몫입니다.
옛말에 "평양감사도 제 하고 싶어야 한다" 라는 말이 있으니까요.^^

다만 한말씀 드리고 싶은 것은 위와 같은 기본컨셉을 적용하는 주택이 많아질수록
다음과 같은 희망적인 결과를 얻을 수 있다는 것입니다. ^^

1. 인류(특히 우리나라 사람들)의 무절제한 화석에너지 과잉소비 형태를 바로잡는 계기가 되고
2. 화석에너지 절감으로 이상기후변화를 야기하는 지구온난화 배출가스(CO2)를 감축할 수 있고
3. 자연에너지를 적극 활용하므로서 자연을 이해하고 자연의 상처를 자연스럽게 회복할 수 있고
4. 나뿐만 아니라 후손까지 삶이 지속적으로 이어갈 수 있는 건강한 지구환경을 만들 수 있습니다.

지금은 모두가 솔선수범 나서서 화석에너지절감과 지구의 자연환경을 살리는 일에 앞장서야 할 때 입니다.

우리나라는 에너지 과다사용국입니다. GDP 1단위를 생산하기 위해 사용되는 에너지소비량 비율을 비교했을 때,
우리나라는 OECD 평균의 1.7배, 일본의 3배에 가까운 에너지를 사용하고 있습니다.
(2007. 08. 06 연합뉴스 보도자료)

우리나라의 경우 1인당 GDP가 OECD 23위(2006년)에 불과한데도 에너지 소비현황을 살펴보면 다음과 같습니다.

 
<우리나라의 화석 에너지 사용실태> - (자료: IEA 국제에너지기구)
• 전세계에서 석유 수입 4위
• OECD국가 중 1인당 석유 사용 2위 – 미국 3.13톤 > 한국 2.14톤 > 일본 2톤 > 그 다음 프랑스, 독일
• 이산화탄소 배출 – 세계 9위 (OECD 국가 중에서는 6위)
• 1990년 이후 2007년까지 탄소배출 증가율이 113%로, OECD 국가 가운데 최고 수준.
• 에너지소비량 세계 10위( 매년 6%씩 석유 에너지 소비 증가)
• 전체 에너지 중 석유 의존도 55%

"한국은 기름 한방울 안나는 자원빈국의 나라인데 에너지절약(예: 주택에서의 단열)에 대해서는 별로 신경을 쓰지 않는 것을 보고 적잖이 놀랐다"는 어느 외국 생태건축전문가의 지적은 시사하는 바가 매우 크다고 생각합니다.  

 

[전원마을 만드는이]

매우 중요한. 자료 입니다