스크랩 친환경건축 개념과 재료의 이해 ~~~

[김용만[죽림]]

1. 서 론

전 세계적으로 인구증가와 1인당 에너지 소비량이 급증하여 환경오염이 심각해지면서 환경에 대한 관심이 급증하고 있다. 여기서 건축은 가장 중요한 요소 중 하나이다. 건축물은 갈수록 증가하고 있고, 건축물을 짓고 유지하는 데 있어서 환경에 미치는 영향이 막대하기 때문이다. 그래서 최근에는 친환경건축, 생태건축, 지속가능한 건축, 그린 빌딩 등의 용어도 등장하면서 건축인들은 친환경 건축에 더욱 관심을 쏟고 있다.

친환경 건축과 건축재료란 무엇인지 알아보고, 기존의 친환경 건축재료와 발상의 전환을 통한 친환경 건축재료의 새로운 시도를 살펴보자.

2. 본 론

(1) 친환경 건축이란?

친환경 건축이란 무엇일까? 지난 번 석재에 대해 배웠던 수업시간에 산을 깎아 만든 채석장을 보며 건축재료를 얻기 위해 환경 파괴를 하는 것은 아닌가 하는 생각이 들었다. 게다가 건축재료의 대부분은 자연에서 얻은 것들인데, 그럼 건축이라는 것 자체가 자연을 훼손하는 행위인가 하는 의문이 들었다. 하지만 건축이란 무엇인가 생각해보니 그렇게 단순히 생각할 문제는 아닌 것 같았다. 건물은 Shelter의 기능을 하는 우리에게 없어서는 안 될 존재임을 잊고 있었던 것이다. 이러한 측면에서 보면 건물은 인간의 필요에 의해 만들어진 것이므로 "인간을 위한", "인간에 의한" 문제는 매우 중요하다. 즉, 사용자로서 인간을 포함하는 환경 친화 개념이 중요한 것이다. 그렇다고 건축재료를 얻기 위해 마구잡이식의 자연 파괴 행위까지 허용된다는 것은 아니다. 따라서 친환경 건축은 필요 이상으로 크거나 자원을 낭비하지 않는 수준에서 자연 환경과 함께하고, 인간은 이를 보호막 삼아 "쾌적함과 건강" 문제를 해결한다는 것이라 할 수 있다.

이와 더불어 주변 환경과의 조화를 모색도 필요하다. 환경 친화성을 지속적으로 실현하기 위한 건축이 이루어져야 하는 것이다. 즉, 자연과의 생태적 공존 관점에서 기존자연의 체계와 인공물과의 자연스러운 조화를 모색하는 것도 친환경 건축을 위한 한 요소라 할 수 있다.

경제적인 측면에서 접근할 수도 있다. 환경 친화를 전제로 한 경제적인 건축은 자원 및 에너지 소비절감을 하는 것이다. 이는 건축적으로 소비된 부산물이 또 다른 생산을 위한 투입재생성의 건축을 말한다. 즉, 재사용(Reuse), 재활용(Recycle), 재생가능성(Reneweble)을 통한 자원의 절약과 유해물질 통제를 통해 친환경 건축을 이룰 수 있는 것이다.

(2) 친환경 건축재료의 조건

친환경 건축을 위해서 시공방법, 건물의 배치, 조경계획, 건물형태, 설비시스템 등의 다양한 방법을 사용할 수 있다. 그렇지만 역시 가장 중요한 것은 건축재료라 할 수 있다. 언급한 요소들을 아무리 잘 고려하여 건물을 짓는다고 하더라도 재료 자체가 친환경적이지 않다면 무용지물인 것이다. 그렇다면 건축재료가 친환경 건축을 이루기 위해 필요한 조건들은 무엇인지 살펴보자.

1) 생태적 천연재료

지구에서 개발이 가능한 자원은 크게 무기물과 같이 재생이 불가능한 자원과 유기물과 같이 재생이 가능한 자원으로 구분할 수 있다. 그러나 무기물 중에도 그 양이 많아 고갈의 위기가 적은 자원이 있는 반면 유기물이지만 재생속도가 느려 멸종이 염려되는 경우도 있다. 그러므로 천연자원의 개발은 이 두 가지를 균형적으로 사용하여야 한다. 특히 천연 자원을 개발 할 때 화학적 처리 없이 원천 소재를 그대로 사용할 경우에는 소비물이 지구 환경으로의 재편에 매우 용이 하므로 자연으로 언제든지 희귀할 수 있는 흙, 벽돌, 목재와 같은 자연 친화적, 전통적 재료를 사용하는 것은 환경 친화를 위해 상당히 유용한 방법이라고 할 수 있다.

2) 재활용(Recycle)이 가능한 재료

모든 구성 재료는 원료의 혼합과 위해 결과를 축적하므로 건물구성 요소들을 재이용 또는 재활용하는 것이 환경 친화적이다. 건축물의 재활용(이용)은 건축물의 물리적 성능 기준인 안전성, 노후도, 기능성, 잔존가치에 대한 경제적 가치 분석 및 친환경성 평가 등을 거쳐 일부 혹은 전체보수, 수선, 개수 또는 증축, 개축 등으로 재활용하는 방법과 구성물로 사용되었던 재료의 재활용으로 해체 과정에서 발생하는 폐기물을 다시 건물에 재활용하는 2가지 관점으로 정리할 수 있다.

3) 실내 공기질 (IAQ)

일반 도시인이 일상의 90%정도를 보내는 실내의 각종 오염물질은 흔히 "소리 없는 살인자"라고 일컬어진다. 페인트, 접착제, 스프레이, 건축자재, 왁스, 카펫 등에서 나오는 휘발성 유기화합물은 알레르기나 호흡기 질환을 일으킬 수 있으며, 경우에 따라서는 발암성 물질로도 작용할 수 있다. 실내공기의 오염으로 인한 시크빌딩 증후군(SBS)과 건물관련 질병은 건축 내장재 등에 포함도니 포름알데히드, 석면 등 화학물질과 라돈 등 방사성 물질, 부유분진 등에 의하여 발생하는 것으로 알려져 있다.

4) 실내 환경과 건강

최근 들어 아파트나 전원주택 등을 분양 할 때 건강에 안전한 건축재료 등을 사용했다는 말을 강조하는 경우가 많다. 그러나 그 의미가 너무 막연하고 광범위해서 막상 구매를 생각하는 사람에게는 생소 하게 들린다. 이처럼 건강을 배려했다는 의미를 좀 더 구체적으로 살펴보면 대략 다음의 4가지로 생각 할 수 있다.

1. 화학 물질에 의한 실내공기 오염을 저감시키는 것

- 화학물질의 함유량, 방출량이 적은 건축재료 사용

- 충분한 환기량 확보

2. 생물에 의한 건강 피해를 저감시키는 것

- 향균 처리된 건축재료 사용

- 방충 처리된 건축재료 사용

3. 온열 환경을 쾌적하게 한 것

4. 습도 환경을 쾌적하게 한 것

- 조습 성을 가진 건축재료 사용

- 단열성능 배려

환경문제의 대부분은 건강과 밀접하게 관련이 있는 것은 사실이지만, 그렇다고 "환경"과 "건강"을 같은 레벨로 취급하는 것을 옳지 않다. 건축재료가 재활용(Recycle) 이 되건 일부가 흙으로 환원되는 소재이건 간에 그것은 넓은 의미에서 환경에 부하가 적다는 것일 뿐이고, 건강을 해치지 않는지 어떤지는 별개의 문제이다. 그러므로 환경 친화적이라고 해서 곧 건강에 좋다고 할 수는 없는 것이다.

5) 건축재료와 관련한 환경문제

건축의 모든 과정은 유해성을 포함하고 있으므로, 원료사용의 절감은 미래의 건축설계에서 중요한 원칙이 될 것이다. 또한 설계 및 건설 과정과 완공된 건물의 사용에 있어서 에너지 낭비 문제와 건설 폐기물 처리에 따른 환경부하 문제는 중요하다 그러므로 적절한 자원의 선택, 폐기물의 최소화 및 재활용, 에너지와 물의 효율적 이용 등은 천연자원의 고갈을 줄이기 위한 필수 요소이다.

(3) 기존의 친환경 건축재료

1) 목재

성장이 둔화되어 이산화탄소흡수 능력이 감소한 나무을 벌채하여 목재로 사용하는 것은 이산화탄소 저장창고를 만드는 것과 같다. 그리고 시멘트, 돌, 흙 등의 천연 무기질 재료로부터 방출되는 많은 양의 자연 방사선에 비하여 목재는 유기질의 재료로서 재료 자체에서 발생하는 방사선의 양이 극히 적다. 그래서 목조건축물은 스트레스와 육체적인 피로를 줄여주고, 신체의 각 부위 특히 관절에 미치는 영향이 적어 몸과 마음이 편안한 휴식을 취할 수 있도록 한다.

또, 단열성이 우수하며 단열재의 설치가 쉽고, 개구부 주변 부재와 부재의 접합부위 등에서 밀폐성이 뛰어나 에너지 절약을 할 수 있다. 재생산이 가능하며 지하에 매장되어 있는 다른 천연자원들에 비하여 환경의 파괴가 적다. 가공에 필요한 에너지의 양 또한 다른 재료들에 비해 매우 적다. 따라서 목재는 자원의 채취, 가공, 사용, 재활용, 폐기의 전 수명기간을 통하여 환경에 미치는 부담을 최소화할 수 있는 재료라 할 수 있다.

    

2) 식재용 재생 콘크리트

차갑고 무미건조한 이미지의 콘크리트는 끊임없는 변화를 시도하고 있다. 그 중 하나가 바로 식재용 재생 콘크리트이다. 식재용 콘크리트를 이용한 식물생육은 다공질 콘크리트 속에 보수 재와 비료를 충전하고, 그 위에 객토 층을 형성한 후 식물을 생육시킨다. 많이 사용되는 건물옥상의 경우 녹화를 통해 미관개선, 휴식공간 제공, 건물의 단열효과, 도심의 열상개선 및 생태계 보전 등의 다양한 환경 부하를 크게 저감할 수 있다.

건설 현장에서 해마다 건축 폐기물이 대량 배출되고 있는데, 이를 재활용함으로써 환경파괴를 방지할 뿐만 아니라 폐기물의 재활용이란 측면과 경제적인 효과도 크게 기대 할 수 있다. 게다가 기존의 건설폐기물 재활용 방법은 건설공사 현장에서 성토, 복구, 잡석다짐 등의 일부 용도로만 사용될 뿐, 구조용 재료로 이용하기에는 한계가 있다는 아쉬움이 있었지만, 건설 폐기물의 활용하는 환경 친화적 건축 재료인 식재용 콘크리트는 다공질 결합체이므로 콘크리트의 품질에 미치는 골재의 영향력이 비교적 작고, 경량성 ,단열성, 보수성 등은 오히려 일반 골재 일반 골재보다 유리하므로 건축 폐기물을 식재용 콘크리트 제작에 사용하면 재활용과 경제적 측면에서 효과적이다.

  3) 환경 친화적 섬유질 단열재

섬유질 단열재는 원료의 대부분을 폐지에서 얻기 때문에 폐자재의 활용이라는 측면에서 매우 환경 친화적이며, 동시에 건물의 해체 시에도 쉽게 폐기 하여 부식되므로 환경에 미치는 영향을 최소화 할 수 있다. 그리고 기존의 단열재와 거의 동일한 단열 성능을 확보할 수 있고, 제조 과정에서 상대적으로 에너지 사용이 적으므로 내재 에너지가 적은 친환경제품이다. 캐나다 표준협회의 발표 자료에 따르면 동일 무게의 무기질 단열재를 만드는 데 소요되는 에너지는 섬유질 단열재 생산 에너지에 비해 59배나 필요하며, 동일 열 저항을 얻기 위해서는 15에서 20배의 생산 에너지가 소요된다고 한다. 또한, 실내공기 오염이 방지되고 내화재를 첨가함으로써 내화, 내연 성을 지니게 된다. 스치로풀, 우레아폼 등에 비해 내화성과 내연성이 뛰어나다.

4) 친환경 바닥재

황토나 마모륨 클릭 등의 천연 원료만을 사용하여 만든 다양한 친환경 바닥재가 개발되고 있다. 맥반석, 옥, 숯 등의 성분을 이용하여 인체에 유익한 원적외선을 방출하는 기능성 바닥재도 있다. 기능성 바닥재의 경우 일반 PVC 시트에 상기 소재들을 첨가 시킨 제품이 주류를 이루고 있다. 또, PVC시트 위에 은 입자를 입혀 인체에 해로운 전자파를 막아주는 효과를 강조한 바닥재도 출시되고 있다.

국내의 건설자재업체 씨엠디에스는 친환경 바닥재인 투수규사(透水硅砂) 블록을 개발하였다. 규사보도블록은 친환경 천연규사(SiO2)로 만들어져 있다. 그 자체에서 뿜어져 나오는 음이온(-)효과가 공기 가운데 오염된 양이온의 독성을 중화 및 정화시키는 작용을 한다. 천연 천연투수규사블록은 자연림과 폭포에서 발생하는 자연 속의 음이온과 비슷한 수준의 싱그러운 공기와 깨끗한 물을 만들어 주는 기능이 있다. 특히 자연스러운 음이온을 내뿜어 옆에만 있어도 세포 활성화에 도움이 되며, 혈액정화, 피로회복, 신경안정, 정신안정, 면역력강화, 통증 완화, 알레르기 체질개선 등의 효과를 볼 수 있다. 그리고, 규사(SiO2)라는 신소재 바닥재 업체로는 거의 세계적으로 유일무이하여 이 분야에서 세계적으로 주목을 받고 있다.

[스크랩] http://www.ingopress.com/ArticleRead.aspx?idx=1067

5) 항균 타일

위생이나 청결이 요구되는 공간에 세균이나 박테리아의 생성과 번식을 방지하고 억제시키는 기능성 타일이 개발되어 있다. 이 타일은 표면을 특수 코팅하여 세균에 강하고 인체에 무해하다는 것이 확인되었다. 세균이 많이 번식하는 주거 시설의 등의 욕실. 주방뿐만 아니라 의료시설, 실험실 등에서도 사용할 수 있다. 일본의 경우에는 향균 타일의 사용이 보편화 되어 있다

광촉매를 이용한 향균 타일도 사용된다. 이것은 광촉매 표면에서 발생하는 자유전자와 정공은 산화, 환원력이 매우 강하여 박테리아, 세균 등을 즉시 분해할 수 있다. 그래서 타일에 광촉매를 코팅하여 오염되기 쉬운 화장실 바닥, 벽면에 이용하는 방법과 병원 수술실 등에 이용할 수 있다. 또한 일상 용품을 벽지와 차양에 코팅하여 가정이나 사무실의 실내 공기를 살균할 수 있으며, 인공관엽수 등에 코팅 하여 미관과 건강을 동시에 추구하는 상품에 적용 할 수 있다. 그림은 광촉매의 항균실험 결과이다. 광촉매와 박테리아를 넣고 자외선 램프 광조사 후 세균수가 격감하여 30분 이후 에는 완전히 세균이 제거되어 지속적으로 유지된다.

6) 자연 소재 벽지

벽지에도 내추럴리즘을 강조한 회벽, 대리석, 면, 마, 모 등의 질감을 강화한 패턴이 유행하고 있다. 쑥, 향나무, 잣나무 목분, 설록차, 원두커피, 옥, 전통한지, 왕겨 등 다양한 자연 소재를 원료로 사용한 벽지도 시판되고 있다. 최근 개발된 규조토 벽지는 천연 무기화합물인 규조를 주성분으로 한 벽지로써 온도. 습도 조절, 탈취, 공기정화 및 흡음 기능이 있고 원적외선도 방출한다고 하여 많은 관심을 끌고 있다.

일반 종이위에 소나무, 잣나무, 쑥, 녹차, 향나무 등의 칩, 황토, 콜크, 질석 등의 각종 천연물질을 가공하여 천연 접착제를 사용하여 도포한 벽지도 있다. 그 종류에는 참나무 껍질을 이용한 콜크벽지, 칡넝쿨을 다져서 건조한 것을 이용한 갈포벽지, 황토를 가공해 만든 황토벽지 등이 있다.

 

7) 참숯 초배지, 천연 직물 도배지

전통 한지에 숯 성분을 첨가한 무공해 소재이다. 요즘은 벽지를 도배하기 전에 초배지 용도로 많이 쓰인다. 시공 후 원적외선, 음이온 방출 효과 및 탈취 효과 등이 있어 어린이나 노인들이 사용하는 방에 사용하면 좋다. 천연 직물 도배지는 대나무 같은 천연 소재를 가공하여 도배지로 만든 제품이다. 우리나라 주택은 대부분 벽면 마감재로 도배지를 사용하는 점을 감안할 때 한번 고려해 볼 수 있는 제품이다.

 참숯 초배지

      천연 직물 도배지

(4) 새로운 친환경 건축재료

1) 종이

우리가 글을 쓸 때나 사용하는 종이가 건축 재료로 변모하였다. 종이는 값싸고 가벼운 데다 재활용도 할 수 있어 친환경 재료라 할 수 있다.

페이퍼테이너 미술관은 오로지 종이와 컨테이너 박스로만 지어진 건축물이다. 콘크리트나 시멘트 같은 일반적인 건축 자재의 사용을 일체 배제함으로써 폐기물 없이 분해해 다른 공간으로 이동 설치할 수 있도록 하였다. 그래서 이 거대한 미술관이 전 세계 어디든 원하는 곳으로 옮겨 다닐 수 있다. 24장의 종이를 겹쳐 만든 기둥이 특수처리 돼 비가 오거나 화재가 발생해도 견딜 수 있도록 하였다. 뿐만 아니라 10t 무게의 하중에도 견딜 수 있도록 지어졌다. 그런데도 공사 비용은 보통 일반미술관을 짓는데 드는 비용의 1/5 수준에 머물렀다. 게다가 콘크리트를 사용하지 않아 물을 전혀 사용하지 않았고, 90% 이상의 재료가 다시 쓸 수 있는 재생품이어서 환경 폐기물이 거의 나오지 않는다. 이러한 이유로 이 건축물이 인류역사상 가장 환경 친화적인 건축물이라 평가받기도 한다.

 

2) 나무

목재의 사용이 자연을 파괴하는 것이라는 주장이 있다. 이러한 비난을 벗어나기 위해서는 수명이 다해 이산화탄소 흡수 능력이 떨어진 나무만 벌채하여 목재로 사용하고, 묘목을 심는 것이 대안이 될 수 있다. 하지만 그러한 비난을 원천적으로 봉쇄하기 위해 기존에 벌채하여 사용하는 목재가 아닌 나무 자체를 건축재료로서 활용하는 방법을 생각해 볼 수 있다.

  

위의 사진은 나무를 직접 이용해 지은 집들이다. 하지만 이러한 집들은 나무들이 많은 숲 속에서나 지어질 수 있는 것들이다.

 

하지만 위의 사진과 같은 집이라면 공간만 주어진다면 얼마든지 지을 수 있다. 나무는 성장하면서 공기 중의 이산화탄소를 흡수하기 때문에 더없이 좋은 친환경 재료가 아닐까 생각한다.

3) 에어로젤(Aerogel)

에어로젤은 공기를 뜻하는 에어(aero)와 고체화된 액체를 의미하는 젤(gel)의 합성어다. 그래서 에어로젤은 '공기 같은 고체' '미래 세계를 바꿀 신소재'로 불린다. 98%가 기체로 채워졌기 때문에 지구상에 존재하는 고체 중 가장 가볍다. 기존 자재들과 비교할 수 없을 만큼 가벼운 것은 기본이고, 3㎜ 두께 유리의 태양광 투과율이 90% 정도인데 비해 두께 1㎝의 에어로젤은 94%의 투과율을 보일 정도로 빛 투과성이 좋다. 또한, 섭씨 1000℃ 이상의 불꽃을 갖다 대도 온도가 잘 전달되지 않을 정도로 단열성도 뛰어나고, 방음성도 좋아 아파트 층간에 집어넣을 경우 훨씬 얇은 구조를 가능케 해 건축 효율을 높일 수도 있다. 이러한 이유들로 에어로젤은 친환경 건축재료로 활용활 수 있는 가능성이 높다고 할 수 있다. 사진처럼 선진국 중에는 이미 에어로젤을 건축에 활용하는 곳도 있다.

                

       World Mammoth and Permafrost Museum   

 이것은 에어로젤 벽돌이다. 일반벽돌 2.5kg에 해당하는 크기의 벽돌이 불과 2g에 불과하다.

4) Bitublock 

Bitublock은 향후 콘크리트 벽돌을 대체할 수 있는 재료로 발전할 수 있는 친환경 건축재료이다. 이것은 재활용 유리, 금속 폐기물, 하수 찌꺼기, 소각장의 재 등 100% 폐기물과 쓰레기를 이용해 만든 것이다. 하지만 콘크리트 벽돌에 비해 강도는 6배나 강하고, 대량 생산에 있어서도 생산성이 더 좋으며 비용과 에너지도 훨씬 적게 든다. 재료로서의 가치와 더불어 쓰레기까지 해결해 줄 수 있는 이 재료는 진정한 의미의 친환경 재료라 할 수 있을 것이다.

         

3. 결 론

친환경 건축은 자연과 인간의 두 가지 요소를 모두 고려하여 환경의 질과 생활의 질을 동시에 향상시킬 수 있는 건축이다. 즉, 인간을 위한 건축과 환경 보전적이며 지속가능한 건축이 조화를 이루는 것이 친환경 건축이 추구하는 목표이며 이것은 건축의 본질과 부합된다.

친환경 건축을 위해서 시공방법, 건물의 배치, 조경계획, 건물형태, 설비시스템 등의 다양한 방법이 사용되고 있고, 이 모든 과정과 관련하여 작용하는 통합적 이해도 필요하다. 하지만 역시 실제 건물을 이루고 있는 건축재료가 친환경건축을 위한 가장 중요하고 직접적인 요소임에 틀림없다. 이미 사용 중에 있지만 친환경적 건축재료가 있지만, 아직은 부족한 실정이다. 특히 외국에 비해 국내의 경우는 턱없이 부족하다. 종이, 나무, 에어로젤과 같은 신소재, Bitublock과 같은 새료운 친환경 건축재료의 개발과 발상의 전환을 통한 적용 더욱 활발히 이루어져야 할 것이다.

Reference

함정도. 친환경건축의 이해. 기문당. 2003

시민사회신문[기사] http://www.ingopress.com/ArticleRead.aspx?idx=1067

http://www.inhabitat.com

채창우 외. 친환경 건축자재 평가 및 순환재활용 기술. 한국건설기술연구원. 2000