탄소 중립 달성을 위한 패시브 하우스

탄소 중립 달성을 위한 패시브 하우스

건축물 탄소 중립을 위한 패시브 하우스의 의미는 매우 큽니다. 패시브 하우스의 지향 목표는 에너지 절감을 통해 효율을 극대화 하는 것이기 때문입니다. 에너지 절감을 위해서는 단열과 열교 현상을 방지해야 합니다. 검증된 단열재를 사용하여야 하며, 열교현상을 이해하고 이를 방지하기 위한 설계와 가이드 라인이 중요합니다.

 

목차

탄소 중립 달성을 위한 패시브 하우스

패시브 하우스 관련 가이드 라인

패시브 설계 가이드 라인

제로에너지 건축 가이드 라인 필요

건물 에너지 효율 단열재와 열관류율이 중요

 

패시브 하우스의 의미

건축물 탄소중립 달성을 위해 패시브 하우스가 갖는 상징성은 매우 큽니다. 태양광 등을 이용해 능동적으로 에너지를 만드는 액티브하우스와는 달리 패시브 하우스의 지향 목표가 에너지 절감을 통해 건물 에너지 효율을 극대화 하는 것이기 때문입니다. 패시브 하우스의 에너지 효율 극대화를 위해서는 자연적 조건을 최대한 활용하고, 연료 사용을 최대한 배제하는 것이 중요합니다. 검증된 친환경 자재를 사용해 환경에 미치는 영향을 최대한 줄이는 것도 패시브 하우스가 갖는 의미 중 하나입니다.

패시브 하우스가 적용되면 집안 전체 온도가 일정하게 유지되며 열회수 환기장치 등으로 쾌적한 실내를 유지할 수 있습니다. 최근 급격히 상승하는 냉난방비의 증가는 패시브 하우스 적용 가치로도 충분합니다. 패시브 하우스로 에너지절감이 이루어지면 부동산 거래에서도 낮은 운영 비용과 효율로 인해 시장에서 프리미엄을 가질 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

패시브 설계가 적용된 불가리아의  Equinox Passivhaus

 

패시브 하우스 관련 가이드 라인

2006년부터 5년간 연세대학교 주관으로 수행된 저에너지 친환경 공동주택기술 개발 연구를 통해 저에너지 친환경 공동주택 통합설계 가이드 및 시공매뉴얼이 발간되었습니다. 매뉴얼에는 공동주택을 외부환경계획, 건물계획, 설비시스템 계획 등으로 구분해 설계가이드 및 체크리스트를 제공하고 있습니다.

서울시는 그린디자인 서울 건축물 설계 가이드라인을 수립해 시행하고 있습니다. 이 가이드라인은 일정 규모 이상 건축물을 대상으로 외피 열관류율, 창호면적, 기밀성 등의 규제사항을 정하고 있으며, 에너지성능지표, 에너지효율등급 등을 의무화해 여러가지 인센티브를 주고 있습니다.

인천시는 친환경 건축물 설계 가이드라인을 수립해 시행하고 있습니다. 공동주택, 공공건축물, 에너지절약 대상 건축물에 대해 태양광 및 LED조명 설치 의무화, 외피 및 창호 단열기준 강화 등의 내용이 포함되어 있습니다.

 

패시브 설계 가이드 라인

패시브 설계 가이드라인은 일반적인 설계기준보다 강화된 단열 및 기밀성을 요구하고 있습니다. 패시브 설계와 관련한 연구들은 패시브 설계 요소별 냉난방 부하저감 비율을 계산하여 제시하고 있습니다. 

건축물 에너지절약을 위한 단열기준이 단열재 두께 기준에서 열관류율 기준으로 전환됨에 따라 단열재의 구체적 성능에 대한 차별성이 대두되고 있으며, 열관류율이 낮을수록 에너지 절감에 유리합니다.

건축물 에너지절감의 약 40%를 차지하는 열교차단은 패시브 하우스에서 가장 달성하기 어려운 과제로 설계가 매우 중요합니다. 열교차단에 대한 국내 기준은 건축물의 에너지절약설계기준에서 권장사항으로 고려되고 있습니다. 다만 정량적 해석이 아니라 다양한 부위의 열교값을 목록으로 제시하고 있습니다. 계산된 값을 종합적으로 계산해 에너지성능지표에서 배점을 받을 수 있지만, 선형 열관류율 합계가 최소 배점기준인 0.55W/m‧K 미만이면 배점을 받지 않습니다.

패시브 하우스 기준으로는 열교 부위의 선형 열관류율이 0.01W/m‧K 이하가 되어야 합니다. 다만, 열교방지설계 적용대상에서 제외되려면 2차원 열관류율에 0.1W/m‧K을 더한 값을 갖는 적합성을 고려하여야 합니다.

저층 주택을 대상으로 하는 패시브 하우스 기준은 대부분 외단열이 적용되므로 열교방지설계가 가능하지만, 고층 공동주택의 경우 대부분 내단열이 적용되는 상황에서 발생하는 열교로 인한 결로를 방지해야 합니다. 그러므로 고층 공동주택의 경우 결로방지 설계기준을 별도 운용하고 있습니다.

기밀 성능은 창호 및 문 제품 등에 적용됩니다. 창호 기밀성 시험방법(KS F 2292)에 따라 통기량 측정후 기밀성 등급으로 평가한 값을 이용하여야 합니다.

기밀 성능에 대한 패시브 하우스 기준은 건축물 준공 후 기밀테스트를 실시해 50Pa 압력조건에서 시간당 0.6회 이하로 공기교환이 이루어져야 합니다. 

그러나 보다 정밀하게 건물 방향, 기밀성, 창면적비, 외단열 등 건물 에너지 절감에 큰 영향을 미치는 요소에 대한 평가방법을 마련하고 프로그램에 반영해 결과에 따라 정밀한 가이드라인을 제시해야 할 필요가 있습니다.

 

제로에너지 건축 가이드 라인 필요

건축정책과 관련하여 제로 에너지 건축 설계 기준 신설이 필요하다는 의견이 있습니다. 그동안 에너지 절감을 위한 설계 기준이 대세를 이루었지만 보다 능동적으로 제로 에너지 건축 설계 기준이 정책적 차원에서 신설되어야 하며 이를 적극적으로 활용하여 탄소중립을 이루어야 한다는 의견입니다. 하지만, 제로 에너지 건축을 위한 가이드 라인에도 가장 중요한 부분은 열교와 기밀에 의한 단열과 환기 개념입니다.

 

건물 에너지 효율 단열재와 열교현상 차단이 중요

단열, 열교, 기밀, 환기, 방향 등 패시브 하우스 5요소 가운데 에너지 절약에 가장 중요한 것은 단열, 열교, 기밀입니다. 건축물의 에너지 절약 및 효율화에 약 70% 이상 기여할 수 있습니다. 특히 기밀과 열교는 패시브하우스 설계 및 건축에서 완성을 이루기 까다롭습니다.

가. 단열

단열과 관련하여 적용되는 진공단열재는 서울시의 노후건물 저비용 간편시공 추진사업에 적용했습니다. 진공단열재는 가격도 저렴하고 건축물 벽 두께도 감소시키며 에너지 효율이 증가하여 난방비를 줄이고, 열교 등으로 인한 결로 발생을 줄일 수 있습니다. 이에 따라 에너지절약과 난방비 절감 등을 위한 진공단열재를 적극 보급할 계획입니다.

나. 열교

열교현상은 냉난방에너지를 증가시킵니다. 실내 쾌적함이 하락하며, 결로현상과 곰팡이 등으로 실내 공기질도 하락합니다. 습기가 유입되므로 구조체와 마감재의 구조적 문제나 시각적 문제도 발생합니다. 결국 건물가치도 하락하게 되며, 내구성 저하로 경제적 손실이 발생할 수 있습니다. 열교현상은 기하학적 열교, 재료적 열교, 혼합적 열교 등으로 분류됩니다.

• 기하학적 열교 : 구조적 열교현상으로 열을 흡수하는 표면적과 열을 빼앗기는 외부 면적에 달라집니다. 벽과 천장 및 바닥 등 3개의 구조체가 만나는 부분이 해당됩니다. 또한 라디에이터 등으로 벽체의 두께가 달라지는 경우도 구조적 열교현상에 속합니다.
• 재료적 열교 : 연결 부위가 열전도율이 다른 재료로 시공되면 발생합니다. 조적과 콘크리트 기둥 또는 철골 기둥의 조합 등이 대표적인 사례입니다. 슬라브와 연결된 발코니 등도 이에 해당합니다.
• 혼합적 열교 : 기하학적 열교와 재료적 열교가 복합된 경우를 말합니다. 실질적으로 혼합 열교 형태가 많이 발생합니다. 개구부 연결 부위 등이 복합적 열교현상의 대표적인 사례입니다.