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패시브하우스 기본콘셉

단열수준을 향상시키기 위해서는 첫째 건물구조체의 단열과 그리고 창호의 성능향상이 불가피하다. 그것은 곧 더 많은 초기 투자비와도 연결이 되어있지만 요즘의 건물은 시공초기단계의 투자비도 그렇지만 관리 유지 보수 그리고 해마다 오르는 에너지 유가도 고려가 되어야만한다. 그러나 수퍼단열을 위한 투자비 거기다 새로운 공기환기 장치도 추가되며 나아가 기존의 난방장치도 설치가 되면 결과론적으로는 건축주의 입장에서는 언제 투자비를 다시 뽑을수 있는지 불투명 하기만하다. 그러나 여기에 공기환기 장치의 외부공기 유입시 그 공기만을 데움으로서 기존의 난방장치가 필요없게 된다면 얘기는 달라진다. 물론 그를 위해서는 건물 단열 뿐만아니라 실내 침기를 방지하고 구조체를 통해 빠져나가는 열소모를 무엇보다 최소화 해야지만 열교환기도 제대로 작동할수가 있는것이다. 어떤 대체에너지를 위해 더 많은 시간과 경제적인것을 투자하는것 보다 먼저 열손실을 최소화 하는것이 에너지 절감의 지름길이라 볼수가 있다.

간단하게 Passive House의 기본조건은 다음과 같다.


• 슈퍼 단열 U-value 약 0,1 W/(m2K)
• 패시브하우스에 합당한 창호
U-value <= 0,75 W/(m2K), g-value >= 50%, 창틀 U-value <= 0,8 W/(m2K)
• 열교의 최소화
Y-value <= 0,01 W/(mK)
• 열교환기가 있는 공기장치
• 건물의 기밀성
(air tight, n50 <= 0,6 1/h ) 더 낮을수록 좋지만 보통 0.3정도
• 태양에너지의 적극적 이용
(passiv solar energy)

이 여섯가지 사항이 가장 대표적인 패시브 하우스의 특징이라 할수가 있다.


슈퍼단열을 시공했다해서 창호에 소홀히 한다면 이미 큰 실수를 한것이며 이는 공기 장치도 폐열사용과 연관해서 제 역활을 하지 못할것이고 더불어 창호와 벽체의 열관류의 차이로 표면온도의 변화로 인한 온도차이 그로인한 보통 15cm 에서 20cm 정도의 범위내에서 창문과 외벽으로 부터 밑으로 내려오는 찬기운을 느끼게 될것이다. 실내 환경이 악화되는 것이다. 마찬가지로 건물의 기밀성이 혹은 다른말로 밀폐성이 내구적으로 지속적이지 못하거나 균열 혹은 잘못된 시공의 경우는 내부 뿐만이 아니라 외부 표면과 구조체내의 습기로 인한 문제가 외장적으로 나아가 구조적인 문제까지 야기가 되며 차츰 법제화가 되고 계약기간이나 보증기간이 서면상으로 언급이 되면 계획자는 물론 담당 시공업체에서 재시공에서 법적소송비 까지도 부담을 해야 할것이다. 이것이 먼나라 얘기가 아니다. 곧 그리 될것이라고 본다. 보충적으로 우리는 공기 기밀층의 재료로 비닐만을 생각하는데 이것은 잘못된 생각이다. 비닐을 얘기하기 이전에 어느정도의 차단효과가 있는지 알아야 한다. 무엇보다도 연결재료의 선택도 중요하다. 보통의 연결재료의 내구성이 공기 밀폐층보다 수명이 짧기 때문이고 보통의 접착재나 테이프의 사용은 금지이다. 그러나 가장 좋은 시공방법은 이 기밀층의 시공시 이런 종류의 제품의 사용하지 않는 것이다. 물론 경량의 건물의 경우 예를 들자면 목조의 경우는 방풍층과 방수투습층의 사용이 일반화 되었지만 이러한 기밀층의(air tight) 사용에 있어서 습기제어층과 (vapour barrier) 구분되어서 사용되어져야 한다. 실내 공기 기밀층의 의미에는 마감이된 외벽도 기밀층의 역활을 충분히 소화하기 때문이다. 습기 제어층은 말 그대로 실내의 습기가 증발과 대류작용을 통해 구조체로 도달하는 것을 막아주는 역활을 한다. 한가지 예를 들자면 알루미늄이 들어간 제품의 경우는 거의 완벽하게 습기를 차단한다고 보아도 좋다(Sd = 1500 m). 즉 유리나 철과 같은 성질을 지녔기 때문이다. 습기차단 능력을 표시하는 Sd 의 값을 사용전에 합당한지를 먼저 검토해야 한다. 참고적으로 Sd = 0,2 m 습기에 관해서 문제가 없는 투습층이라 한다. 즉 다른 말로 표현하면 내부에 있는 습기가 외부의 기온 기후에 따라 쉽게 증발을 할수가 있다는 얘기이다. 기본공식은 내부는 기밀하게 외부로 갈수록 습기 통과능력이 좋아져야 한다.

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기밀층 혹은 공기 밀폐층 연결을 위한 여러종류의제품
(출처:Pro-clima Germany, www.proclima.com)

경사지붕에 시공에 있어서 이 방습지나 방습층의 설치는 상대적으로 평지붕에 비해 중요하다.특히 지붕이 목조의 경량구조로 시공될 경우는 더욱 그렇다. 그래서 따뜻한 실내쪽에 마감재 아래에 보통 이 방습지를 시공 하는데 겨울에는 공기압이 실내가 높으므로 습기가 내부에서 외부, 즉 추운방향으로 이동하지만 여름에는 이 습기의 방향이 반대이다. 왜냐하면 외부의 온도가 평균적으로 실내보다 높기에 더 많은 습기를 함유하기 때문이다. 그래서 사실상 여름철에(여름냉방) 이 구조체내에 여름 condasation이 생기게 되는 것이다. 그렇다면 이 방습층으로 빨리 습기가 실내방향으로 증발이 되어야 하는데 상대적으로 낮은 투습율로 인해 사실상 어렵다. 그래서 요즘은 겨울과 여름에 서로다른 물리적 투습율을 가진 투습지들이 있다. 즉 계절에 따라 투습률이 변하는 것이다. 이 방습지는 기밀층의 역활도 한다.

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계절별로 투습율이 변하는 투습지 intello
(출처:Pro-clima Germany, www.proclima.com)

예를들면 Sd 30m, 외부온도 -10도, 내부온도가 20캜 이고 압력의 차이가 20 Pa일경우 즉 바람의 세기가 2에서 3일 경우 1mm의 연결부위의 틈이 있다면 1m당 24시간동안 800g의 수분을 외단열의 경우 밖으로 내보낼수가 있다.이 결과는 기밀층이 없는 경우보다 약 1,6배가 증가한 수치이다. 공기 기밀층의 시공시 보다 주의 깊은 시공을 요한다는 말이된다. 그 결과는 습기의 증가로 인한 단열층의 열류가 높아지는 것이고 단열효과의 저하를 초래한다.

proclima2(출처:Deutsche Bauzeitung Heft 12/89, 그림 Pro-clima Germany)

무엇보다도 복사열의 손실을 막기위해 보통 얇은 단열재 뒤에 알루미늄 코팅된 재료를 본적이 있는데 사용에 주의를 해야한다. 왜냐하면 알루미늄은 쇠와 마찬가지로 수증기를 통과시키지 않기 때문이다. 즉 결로현상이 생기게 되는것이고 반대로 생각하면 외부에서 바람의 영향이건 수증기압으로 인한것이건 수증기가 그 틈으로 구조체안으로 들어올수가 있다는 것이다. 틈은 항상있기 때문이다. 이미 들어온 습기가 빨리 증발이 되어야 하는데 이 알루미늄 때문에 증발이 불가능한 것이다. 즉 여름에도 결로현상이 생기는 것이다. 겨울철의 결로수도 이 여름에는 증발이 되어야 하는데 이중고를 갖게되는 셈이다.

 

 

proclima_schimmel기밀층이 없거나 틈이있을 경우, 곰팡이의 서식
(출처:Pro-clima Germany, www.proclima.com)

 

 

 

 

cepheus_Trebersburg좋은 처마 상세의 예와 건물기밀층

(출처:CEPHEUS-Projekt Horn/오스트리아, 건축가 Treberspurg/Wien)


 

 

 

 

 

 

PH_luftdicht패시브하우스의 단열사례와 공기기밀층 (짙은 빨간색)
(출처:Passivhaus Institut, Dr. Wolfgang Feist )

 

 

 

 

 

 

 

PHI_Infrarot적외선 카메라로 촬영한 한 패시브 하우스의 내부 외벽 구석부분, 표면온도 19도, 일반 벽면 표면온도 20도 (출처:Passivhaus Institut, Dr.Wolfgang Feist)

 

 

 

 

 

PHI_Infrarot_vergleich

 

 

 

첫번째 그림: 단열이 잘 안된 기존건물
 

 

 

두번째 그림: 패시브 하우스Darmstadt Kranichstein, 전체 표면온도가 약 5 도 인반면 첫번째 경우는 상대적으로 여러 색깔을 볼수가 있으며 온도는 약 9 도를 보인다. 즉 단열 부족으로 인한 열손실을 말해주는 경우이다.
(출처:Passivhaus Institut, Dr.Wolfgang Feist)

 

 

PHI_vergleich1단열공사가 끝난 외벽의 적외선 카메라 사진17.12.2002
(출처:Passivhaus Institut, Dr.Wolfgang Feist)

 

 

 

 

 

 

PHI_vergleich2일반 사진17.12.2002 (출처:Dr. B. Schulze-Darup)

 

 

 

 

 

 

 

위의 그림에서 언급된 것처럼 외벽의 표면온도가 내부 실내온도와의 관계에서 중요한 역활을 한다. 독일의 DIN 4108-2 에서의 기준을 따르면 실외온도가 -5 도 , 실내온도가 +20 도, 그리고 실내상대습도가 50% 일때 표면온도가 12,6 도를 내려가서는 안된다. 외벽이 노점온도에 이르기전인 상대습도가 80%가 일반적으로 4일에서 5일정도가 지속이 되면 곰팡이가 서식을 시작하기 때문이다.

pavatex_vergleich단열도 중요하지만 이때에는 열교현상을 최소화 하는것이 가장 중요하며 기존의 건물의 경우 내단열을 할 경우에는 특히 공동 주택의 경우 위 아래층이 같은 시스템으로 내단열을 하는것이 효과적 이며 한가구 만이 내단열을 할 경우는 연결부위의 온도가 단열이 없을때 보다 내려가는 경우가 있으므로 또한 인접층에 단열이 없는 경우는 곰팡이의 서식이 더욱 우려 되기도 한다.

(출처: Pavetex, Germany)

 

 

 


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패시브하우스 등록 2008년 1월1일, 최종수정 2008년 12월 26일