에너지절감 건축 패시브하우스가 다가온다

[매부리]

에너지절감 건축 패시브하우스가 다가온다

파주 교하주택 사례로 본 에너지절감 건축 패시브하우스가 다가온다

현재 국내에는 다양한 형태의 에너지절감형 건축물들이 선보이고 있다.

그러나 지속적으로 에너지 효율을 체크하지 않고,

건축비 대비 유지비의 감가상각을 예측하지 못해 성공적인 건축이라 단정짓긴 이르다.
지난 3월 준공을 마친 교하주택 역시 패시브하우스를 지향하여 지어진 집이다.

국내에서 낯설은 단열재와 시공 기술, 실현 가능한 건축비용으로 세간의 주목을 받고 있다.

그리고 무엇보다 중요한 점은, 입주후 꾸준한에너지 효율계측과 데이터 분석이 이뤄지고 있는것이다.

구성 : 이세정 기자 / 사진 : 변종석 기자(전원속의 내집)에서.

시공자

기밀한 집을 위한 선택과 아쉬움
자연의 물리적 현상을 이해한다면 건축물에 내단열보다 외단열을 택하는 것이 정답일 것이다.

이는 쾌적한 주거 환경을 위한 것은 물론, 건축을 하는 내 양심상의 문제이기도 했다.

외단열 공법과 패시브하우스 개념의 건축을 제안하긴 했지만, 선택은 설계자와 건축주의 몫이다.

실제 진행과정에서 가장 어려웠던 점은 새로운 재료와 재료에 대한 시공방법을 찾는 일이었다.

다행히 동절기 공사라 시간적 여유가 있어 독일을 왕래하고,

현장에 전문가도 초빙해 많은 조언을 얻을 수 있었다.

그러다보니 재시공한 곳도 많고, 처음과 끝의 공사 방법이 다른 부분도 있는 것이 사실이다.

특히 창호 부부은 밀폐테스트를 진행하며 눈물까지 쏟을 뻔 했다.

애초 독일 창호를 수 입할까 했지만, 국산제품을 적용하는 것이 이번 공사의 중요한 의미였기에

과감히 국내산 창호를 택했다. 그러나 결과적으로 기밀성이 완벽하지 못했다.

설계자

기능을 우위에 둔 디자인
국내의 건축가들은 소규모 건축물에 있어서 새로운 공법이나 개념에 발 빠르게 반응하지 못한다.

주어진 환경에 안주하며 연구에 소홀하기 때문이다. 나 역시 패시브하우스개념을 건축에 접목한 것은

이번이 처음이었다. 기능과 디자인 중에 기능을 늘 우위에 두고 설계하려니 제한점이 많았다.

하지만 이를 극복해 더 나은 디자인을 선보이는 것이 건축가의 몫이리라.
설계와 시공이 동시에 이루어졌다. 국내에서 현실적으로 시공가능한 공사방법과 자재들로 진행하다보니,

자료를 찾고 공부하는 데 보낸 시간이 더 길었다.

추후 공사에는 이러한 자재들이 보완되리라 예상되고, 그러리라 믿는다.

지금 정부에서는 태양열, 지열 등 액티브 요소에 세제 지원을 하고 있다.

패시브하우스와 같이 고효율을 고려하여 접근하는 건축에도 이는 반드시 필요하다.

중소기업에 연구비를 지원하고, 고효율 건축재료의 가격을 낮출 수 있어야 할 것이다.
이번 교하주택을 마치며‘아마도 이런 건축주와 시공자를 다시 만나기 힘들 것’이라 생각했다.

무엇보다 나를 믿고 함께 해 준 이들에게 감사를 돌린다.

태양은 청구서를 보내지 않는다
이는 지난해 우리나라에서 강연한 프란츠 알츠 박사의 말이다.
건축에 있어 기후와 환경 뿐 아니라 에너지에 대한 많은 이야기들이 나오고 있다.

이산화탄소 절감이라는 국제적인 흐름에 편승해 우리나라도 나아가야 할 방향이 설정되었다.

2010년 에너지 총량제 도입을 시작으로, 2025년까지 건물 에너지 자립도를 확보하는

취지의 입안과 정책들이 나오고 있다.

2025년이면 시기적으로 15년이나 남았지만, 2012년부터 건축물의 매매 또는 임대 시 에너지 증명서를

발급한다고 하니 정책 시행은 코앞으로 다가왔다고 할 수 있다.

이는 단지 대규모의 건물뿐만이 아니라 주택과 같은 소규모 건축물에도 해당되는 문제다.

주택은 2012년부터 에너지의 50%를 절감하도록 되어 있다.

2017년부터는 패시브하우스 수준으로 에너지를 절감해야 한다. 이미 에너지 총량제는 시행되고 있다.
이제 에너지와 건물을 분리하여 생각하는 것이 불가능해졌다.

특히 주택과 에너지와의 상관관계에 있어 우리들에게 다가온 개념이 바로 패시브하우스를 비롯한

제로하우스, 플러스하우스등이다. 사실 이들은 거의 유사한 개념으로 봐도 무방하다.

패시브하우스의 개념은 아주 간단하다. 건물 내에서 발생하는 소극적인 에너지를

적극적인 방법으로 재활용하여 에너지를 독립화하는 것(난방설비가 전혀 없는 것은 아니다)이다.

그러한 이유로 기후조건이 혹독한 지역, 에너지가 공급되기 힘든 지역,
에너지 공급비용이 고가(高價)인 지역에서는 필연적으로 나타날 수밖에 없는 개념이다.
패시브하우스로 인증 받기 위해서는 설계초기 단계부터 검증을 받아야 한다.

PHPP 기준에 적합한지 설계 여부를 확인하고, 설계된 자료와 정보를 PHPP 프로그램을 적용해

에너지 효율 정도를 검증한다. 설계도서대로 공사가 진행되었는지 확인한 후 열효율 테스트를 하여

적격하면 그에 맞는 등급의 패시브하우스 인증을 해준다.

건축에 새로운 개념의 공법이나 기법이 적용되기는 그리 쉽지 않다.

하물며 새로운 재료 하나를 적용하기까지도 많은 검증과 사례가 필요하다.

이러한 건축 현실에서 의미 있는 주택 한 채가 지어졌다.

파주 교하택지개발지구에 이제 막 준공을 끝낸 이 주택은 패시브하우스 개념에 접근해 지어졌다.

건축주와 설계자, 시공자 모두가 하나의 목표를 향해 진행한 프로젝트라 더욱 의미가 크다.

금번 주택의건축 사례를 통해 패시브하우스의 접근 방식을 따라가 보자.

HOUSE PLAN
대지위치 : 경기도 파주시 교하읍 동패리 교하
택지지구 內
대지면적 : 357.80㎡
지역/지구 : 제1종일반주거지역,
제1종 지구단위계획구역, 교하택지지구
용도 : 단독주택
건축면적 : 143.02㎡
연면적 : 1층 134.47㎡ / 2층 113.86㎡
층수 : 지상 2층
최고높이 : 9.6m
건폐율 : 39.97%
용적률 : 69.40%
구조 : 철근콘트리트
외부마감 : Sto Lotusan on Stolit K
내부마감 : 천연페인트
창호 : 두께 31㎜ 삼중유리창호

평면계획
대지의 동측에서 진입하는 보행동선을 연장하여 건물의현관으로 진입하게 되면, 1층 평면도에서

보는 바와 같이 홀을 중심으로 좌측으로는 침실공간, 우측으로는 주방을 비롯한 공용공간이 나타난다.

2층의 거실로 연결되는 주계단참에는 창호를 설치하여 외부의 햇빛을 내부로 최대한 유입시키려 했다.

이는 자연채광을 확보함과 동시에 계단을 오르내리며 외부를 바라볼 수 있도록 하는 목적이다.
2층은 홀을 중심으로 공용공간과 개인공간으로 나뉜다.

거실 부분은 독립된 주거활동이 가능하도록 욕실과 침실을 별도로 구성하였다.

사적인 침실공간과 공적인 거실 부분을 수평. 수직적인 동선으로 분리하면서, 주방은 공유하도록 한

평면구성안이다.
홀은 교하 주택에 있어서 동선의 집중과 분산의 주요 요소이다.

때문에 주변에 창을 두어 데크 방향으로 시각적인 연속선을 확보하였다.
본 건물과 서측 건물과의 배치 간격 상 데크 부분에는 오후에 햇빛이들어온다.

데크가 다소 어두울 것이란 염려가 있었지만,

오후에 비춰지는 햇살은 주방과 데크의 분위기를 한층 따뜻하게 해준다.
열효율에 있어서 가장 취약한 부분인 북측에 보일러와 폐열회수장치를 배치하여 건물 전체적으로

열손실이 없도록 고려하였으며 보일러실의 출입문 역시 열손실을 고려하여 기밀한 사양으로 선택하였다.

단면계획
단면상으로 기능을 파악하면 1층의 홀을 중심으로 좌우로 공간의 성격이 완벽하게 구분된다.

좌측으로는 1층과 2층을 전부 닫힌 공간(취침공간)으로 할애하였고, 우측으로는 2층에 거실과

공용욕실 및 침실을 두고 1층에 주방을 비롯한 서비스공간을 배치하여 공간의 성격을 명백하게 구분했다

이렇게 단면으로 기능을 구분해주면 설비적인 요소들이 담당해야 하는 범위를 쉽게 구분할 수 있다.

데크와 2층에 위치한 침실공간과는 캔틸레버로 설치되어 있었다.

하지만 계획이 진행되면서 열효율적인 측면을 고려하여 캔틸레버를 지양하고 1층과 2층 의 외벽을

일치시켜 열손실을 최대한 억제하려고 하였다.

입면계획
입면에 있어서는 최대한 창문의 면적을 줄이는 방향으로 접근하였다.

높이 역시 기능적으로 필요한 한도까지 허용하고 최대한 낮춰서 창문에서 손실되는 열을 억제하고자 했다. 아울러 동측을 제외하고는 창문을 되도록 내지 않았다.

남측에도 어느 정도 창문을 설치할 수 있지만, 추후 들어오게 될 건물로 인한 문제로 인해

좋은 향임에도 불구하고 창을 포기했다.

서측에는 오후 늦게 따갑게 들어오는 햇살과 이웃집과의 프라이버시를 고려해 가급적 필요한 부분에만

창호를 설치하고 북측에는 창호를 최대한 작게 설치하여 열손실을 최소화했다.

지붕은 태양광을 받기위한 최적의 각도로 설정했다.

접수한 후 설치까지는 오랜 시간이 걸리는 관계로 태양광 설비는 아직 진행되지 않았다

설비계획
패시브하우스의 설비는 가급적 최소화하는 것이 좋다. PHPP에 의하면 폐열회수장치,

최소한의 열손실로 온수를 생성하고 배포하는 시스템, 효율 높은 가전제품 사용이 전부이다.

폐열회수장치는 오염된 실내공기를 외부의 신선한 공기와 바꾸면서 실내의 열은 방출하지 않고,

다시 실내로 반입하는 원리이다. 패시브하우스에서 요구하는 폐열회수장치는 최소한 75% 이상의

효율을 확보하여야 하며(인증을 받지 않는 제품은 효율을 12% 감한다), 히트펌프와 온수통이 있어

자체적으로 온수를 공급할 수 있어야 한다. 여기서 사용되는 전력은 최대한 태양광으로부터

에너지를 공급받아 소비를 충족시킨다. 폐열회수장치의 전기소비는 0.45Wh/㎥ 이하 기준이다.

1층과 2층의 침실공간과 1층의 공용공간으로 기능이 구분되어 회수장치 역시 두 구역으로 구분하여

공기를 조절한다.

2층의 공용공간은 별도로 조닝으로 구분하여 건물을 사용하는 패턴에 따라 공기가 조절되도록 하였다.
교하주택에서는 열효율 95%가 넘는 폐열회수장치가 사용되었고, 화장실과 욕실, 주방에 외기와 접한

환기구가 없다. 패시브하우스는 기밀성이 확보되어야만 제대로 된 효율을 얻을수 있어

벽체의 개구부를 통한 외기와의 공기교환은 바람직하지가 않기 때문이다.

실내의공기는 모두 폐열회수장치를 거쳐서 외부의 공기와 교환된다.

내외부의 공기는 건물구조물로 인하여 차단되며 폐열회수장치로 공기의 교체가 가능해

자연적으로 실내의 대기압은 외기압보다 낮은 상태이다.

이는 폐열회수장치에서 적은 동력으로도 실내의 공기를 외부로 방출하기에 유리하다.

기밀성이 확보되지 않는다면 폐열회수장치에서 제대로 공기가 교환되지 않으며,

실내공기 관리도 일정하게 이루어지지 않는다.
주방에 필요한 환기는 자체 이중필터를 갖춘 후드를 선정하였다.

일반적인 주택의 주방에서는 조리 시 발생하는 냄새 때문에 외부로 공기를 배출하여 환기하는데,

이때 열에너지도 같이 빠져나간다. 교하주택에서 사용된 주방환기설비는 이중 필터로 냄새를 제거하고

공기는 다시 주방으로 배출하는 방식이다. 이 공기가 폐열회수장치를 통해 외부의

신선한 공기와교체되면서 열에너지는 다시 실내로 유입되는 원리이다.

마감계획
교하주택의 마감은 단순하다. 불필요한 장식은 배제하고 열효율과 습도조절 기능에 충족되는 재료들.

불필요한 마감으로 인해 발생되는 문제점보다 필요한 기능이 있는 마감재를 사용하는 방향으로 정했다.
쾌적한 주거환경을 확보하기 위해서 가장 중요한 것이 온도와 습도다. 실내적정온도는 18~22도이며
의학에서 이야기하는 온도 쾌감대는 22~24도다. 습도는 30~70 범위 내에야 인체에 해로운 바이러스가

활동하기 힘들다고 알려져 있다.  석회시멘트(Lime Cement)나 공극이 큰 재료들, 시멘트 모르타르도

최소 2㎝ 정도의 두께가 되어야 습도조절에 유리하다고 한다.

다습한 실내공기라면 마감 재료들이 습기를 머금고 있다가 건조할 때 습기를 내뿜어

습도를 조절해 준다는 의미다. 이는 건물의 기밀이 확보가 되어야만 가능하다.

내외부의 공기가 교환이 되는 숨 쉬는 건물은 의도적인 습도조절이 불가능할 뿐만 아니라

그만큼 내외부의 에너지 교환이 발생한다. 내부온도를 일정하게 유지하기위해서는 지속적인

난방공급을 해줘야 하므로 열효율을 고려한 패시브하우스에는 적합하지 않다.

실내마감
교하주택에서는 내부의 칸막이 벽체를 ALC(경량기포 콘크리트)로 채택했다.

내부의 칸막이벽과 측벽에 설치된 ALC 표면에는 전용미장재를 두께 2㎝ 이상 발라 충분히 습도조절이

가능하도록 했다. 정상적인 미장작업 시 두께가 보통 0.6㎝이니, 두께 2㎝가 되려면 최소한 3번 이상의

작업을 해줘야 한다.
보통 3~4번의 미장작업으로 두께 2㎝의 미장두께를 확보하면 미장재료가 습도를 머금고

내뿜는 작용을 하기에 무난하다. 최종마감재는 천연페인트다. 도배마감을 할 경우 습기로 인해

도배지 표면에 곰팡이가 발생할 수 있기에 그 소지를 원천적으로 막기 위함이다.

바닥 마감은 유지보수와 에너지적인 측면에서 접근하였다. 실내정원은 외부와 연계되는 개방적인 공간이고, 1층 홀에서 주 계단을 통해 거실로 연결되는 부분 역시 침실과는 완전히 분리되어 있기에 바닥은 내구성

측면이 많이 고려되었다. 더불어 실내의 온도를 유지하고 난방부하를 줄일 수 있도록 축열성능이

확보된 재료가 필요했다. 결국 선택은 자기질 타일로 했다. 이는 점토와 여러 광물로 이루어져
축열기능이 다른 마감 재료보다 월등하다. 보통 자기질 타일은 두께가 7㎜ 내외인데, 석재타일과 같이
두께가 훨씬 두꺼운 경우에는 축열되는 시간차이로 인하여 시간대별 난방부하에는 효과적이지 못하다.

실외마감
우리나라는 실외마감재 선택에 관대한 편이다. 전체적인 주택기능과 효율을 고려하였을 때

상대적으로 많은 비용을 투자한다는 의미이다.

주택의 가치를 외관이나 외부재료로 평가하는 분위기가 팽배하기 때문이다.
교하주택에 사용된 실외마감은 내부와 마찬가지로 간단하다. 외단열로 벽체를 구성했기에

석재나 목재, 벽돌 등의 마감은 설치가 어려웠다.

결국 색상으로 포인트를 주기로 하고, 그에 적당한 재료를 선정하였다.

외단열은 외부에 단열재가 설치되는 방식이기에 건물표면의 온도가 이슬점온도 이하로 내려가면

표면에 결로가 발생한다. 이렇게 발생한 결로수가 건물마감에 오랫동안 있으면 먼지와 반응해 곰팡이가

생길 수 있다. 외부마감재료는 표면에 발생한 결로수가 도장 부위를 통과해 가능한 빠르게

증발할 수있는 종류로 선택해야 한다.

또한 창호주변과 외부 마감과의 연결은 물끊기용 철물이 있어야 내부 단열재로 수분이 침투되는 것을

최대한 방지할 수 있다.
외부 도장을 하기 전에는 바탕이 되는 미장재에 균열이 발생하지 않도록

신축성이 있는 바탕을 하는것이 좋다. 이는 온도변화에 따른 균열을 방지해 단열재의 훼손을 막는다.

외부마감의 균열은 단열재의 훼손뿐 아니라 미관상에도 좋지 않다.
교하주택은 이러한 부분을 고려하여 신축성이 있는 바탕미장, 결로수 증발과 내오염성이 우수한

도장재를 선정하였다.

또한 창호 주변과 지반이 닿은 부분에는 철물로 보강해 외피 및 단열재를 보호할 수있도록 했다.

외부마감재
외단열에서 사용되는 마감은 상대적으로 제한적이다.

외기의 온도가 낮을 경우 외단열 방식은 건물의 표면온도가 노점온도 이하로 내려가면서 외장재의

내구성에 많은 영향을 주기 때문에 외장재는 외벽체에서 발생한 결로수를 빠르게 증발시켜줘야 한다.

이러한 기능을 충족시키려면 투습에 대한 제원이 명확해야 한다.

이번 호에는 교하주택의 건축 배경과 구체적인 설계안, 아울러 에너지절감형 건축을 위한

특별한 재료들을 중심으로 소개했다. 다음 호에는 실제 시공 과정이 전개된다. 골조와 지붕공사,

창호와 내외부 마감등 교하주택의 전체 공정을 한눈에 아우를 수 있는 생생한 사진도 함께 제시될 것이다

또한 준공 후 에너지효율 계측방법과 교하주택의 데이터분석치를 공개해 이 시대 에너지주택이란

과연 무엇인지 생각해 볼 수 있는 좋은 기회가 될 것이다.

저에너지. 패시브건축패널을 전문 생산,시공하는 "한국SIP주택산업"에서 현재 파주 운정지구에

시공중인  "도시농부" 목조주택 타운하우스의 현장 사진 입니다.

일종의 땅콩집 스타일로 두세대가 한 집을 이루는 형태로서 우리나라의 미래건축 문화의

페러다임을 보여 주는 형태가 되리라 봅니다.

 전원의향기