[쾌적한家, 건강한家] 제로에너지주택을 위한 물과 열관리

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[쾌적한家, 건강한家] 제로에너지주택을 위한 물과 열관리

2018년 12월 26일 (수) 00:00:00 | 지면 발행 ( 2018년 12월호 - 전체 보기 )

제로에너지주택을 위한

물과 열관리

CONTENTS

01제로에너지건축물의 정의와 실현 가능성

02제로에너지주택의 필요 요소 개론

03열교, 곰팡이, 단열

04좋은 창호의 선택과 하자를 줄이는 요령

05차양의 효과적 설치

06주택은 왜, 기밀해야 하나

07자연환기와 기계식 환기, 그리고 환기장치 설치 및 관리

08구조 형식별 패시브주택 실현 전략

09기존 주택의 저에너지 리모델링 전략

10열원의 선택과 신재생에너지

11제로에너지주택을 위한 물과 열관리

12제로에너지주택 경제성 평가와 관리

물

“우리나라는 유엔이 정한 물 부족 국가다”라고 시작하는 내용은 너무 식상하다. 그냥 “물은 아껴 써야 한다”가 더 솔직한 것 같다. 수도요금도 돈이기 때문이다.

물은 두 가지가 있다. 한 가지는 생활용수이고, 또 한 가지는 자연의 물[地下水]이다. 먼저 생활용수부터 이야기한다.

생활용수 절약

일상에서 사용하는 물은 절수형 수전水栓, 그리고 위생기구와 수전을 사용하는 방법으로 나눈다. 우리나라는 다른 나라보다 수전에서 나오는 수압이 비교적 높은 것을 선호하는 편이다. 그러다 보니 사용하는 물이 많아질 수밖에 없다. 절수형 수전이란 체감하는 수압은 거의 유사하면서 나오는 물의 양을 줄인 수전을 의미한다. 모든 (알려진)수전회사에서 절수형 수전을 생산하므로 수도꼭지와 샤워기를 선택할 때, 가급적 ‘절수형 수전’을 선택하는 것이 좋다.

절수형 수전과 위생기구 제품에 대한 정보는 ‘녹색제품정보시스템(greenproduct.go.kr)’에서 찾을 수 있다. 환경부에서 만들어 제공하는 사이트로, 광고에서 근거 없이 절수형이라고 주장하는 제품도 많으므로 한번 둘러보는 것이 좋겠다.

비누칠하거나 양치질할 때 잠시 물을 잠그는 등의 절약 방법은 세상의 모든 어머니가 알고 있으므로 생략한다.

다음은 온수 절약이다. 모든 보일러, 순간온수기 등은 물의 움직임을 감지해서 작동을 시작한다. 그러므로 온수가 필요하지 않을 때 수전의 손잡이 위치에 신경을 써야 한다. 우리는 대부분 수전의 손잡이를 중간에 놓고 물을 트는데, 이 중간의 의미는 냉수와 온수를 반반 사용하겠다는 의미이므로 보일러가 가동되기 때문이다. 그러므로 냉수만 사용할 때 수전의 손잡이를 완전히 오른쪽으로 돌려놓고 트는 습관을 길러야 한다. 즉 아래 그림과 같이 손잡이를 냉수 쪽으로 돌리고 물을 틀어야 온수를 크게 절약할 수 있다.

최근 이런 행태를 분석해 손잡이가 중간일 때 냉수만 나오거나, 사용 후 손잡이가 자동으로 냉수 위치로 돌아가는 수전도 개발돼 판매되고 있다. 또한 싱크대의 수전은 가급적 발로 눌러서 작동되는 풋페달 수전을 사용하면 물의 양을 크게 줄일 수 있다.

자연의 물 절약

물은 순환한다. 비가 내린 후 지표의 물은 증발해 구름이 되어 다시 비로 내리고, 지면으로 흡수돼 바다로 흘러가고 또다시 증발해 구름이 된다. 우리가 사용하는 담수의 양은 지구 전체 물의 1%밖에 안 되기 때문에, 담수가 잘 순환되도록 노력해야 한다.

순환의 첫 번째는 빗물이 자연으로 다시 돌아가도록 돕는 것인데, 이는 빗물이 바로 하수도로 빠져나가지 않고 지표를 거쳐 지하로 스며들게 하는 것이다. 이를 위해서 몇 가지 설계부터 고려할 것이 있는데, 우선 지붕(평지붕이든 경사지붕이든)에서 내려오는 빗물이 우수관로로 바로 들어가지 않고 지표에 잠시 머무는 공간이 필요하다. 이는 건물 주변으로 깊이와 너비 각각 약 30㎝의 배수로를 만들고, 그곳을 쇄석 또는 자갈로 채우는 것이 요령이다.

아래 예처럼 마당의 많은 부분을 차지해도 문제는 없다.

건물 주변으로 깊이와 너비 각각 약 30㎝의 배수로를 만들고, 그곳을 쇄석 또는 자갈로 채운다.

즉, 지붕으로부터 내려오는 선홈통을 우수관로에 직접 연결하는 것이 아니라, 이 쇄석층에 잠시 모아 뒀다가 서서히 지하로 스며들게 하는 것이다. 이 방식은 물의 순환에도, 건물에도 이롭다. 위 사례처럼 건물 하단 부분이 튀는 빗물에 오염될 확률이 거의 없기 때문에 오랜 시간 청결함을 유지할 수 있다.

건물과 흙이 바로 붙을 경우 건물 하단부의 오염이 심해질 수 있다.

빗물로 인한 오염은 시각적으로 불편할 뿐만 아니라 장기적으로 외벽 구성체의 수분 함유량에도 영향을 주기 때문에 기능적으로도 문제를 초래한다. 큰 자갈은 우리나라에서 거의 구할 수 없고, 수입산은 가격이 비싸기 때문에 굵은 쇄석을 사용하는 것이 경제적이며, 잡석과 완전히 다른 것임에 유의해야 한다. 통상 기초 하부에 까는 잡석은 말 그대로 흙과 자갈이 무작위로 섞인 것이기 때문에 앞의 설명과 같은 효과를 전혀 거둘 수는 없다. 쇄석은 지름 60㎜ 이상으로 주문하면 기능적으로도 시각적으로 좋다. 10년 정도에 한 번씩 이 쇄석을 드러내 그 속에 쌓인 흙을 걷어주면 아주 오랫동안 건전성을 보장받을 수 있다. 즉 건물도 좋고, 지구도 좋아진다는 뜻이다.

잔디와 포장석으로 시공

투수성능을 높인 블록

두 번째로 우리가 할 일은 포장재의 선택이다. 건물이 들어서고 남은 땅을 필요에 따라 포장해야 한다. 이때 빗물이 스며들도록 ‘투수성 포장’을 하는 것이 중요하다. 쉽게 볼 수 있는 시멘트 포장이라든가 고압블럭 등은 투수성이 거의 없기 때문이다.

투수성 포장은 잔디와 포장석을 함께 섞어 쓰는 방식도 있고, 투수성능을 높인 블록도 있다. 이런 제품을 사용할 때 유의할 점은 포장 하부에 (너무나 당연한 말이지만)시멘트 바닥을 만든다거나, 투수가 어려운 바탕면을 만들고 포장하지 않도록 해야 한다. 가장 좋은 것은 약 10㎝ 이상 두께로 25㎜ 정도의 작은 지름을 가진 쇄석을 깔아주면 빗물의 임시 저장 공간이 생기기 때문에 지하수로의 유입을 더욱 원활하게 할 수 있다.

독일 베를린 신축 건물 지하층에 설치한 지하수위 측정기

세 번째는 조금 어려운 이야기일 수도 있고 단독주택에서 적용 자체가 어려울 수도 있는 방법이지만, 주택의 미래도 이야기하는 것이 낫기에 소개한다.

도시의 지하에는 지하수가 거의 존재하지 않거나, 매우 깊은 위치에만 있다. 건물의 지하에 유입되는 지하수를 모두 집수정에 모아서 하수도로 버리기 때문이다. 즉 건물 지하 주변에 지하수가 남아 있지 않도록 설계하기 때문이다. 이 문제를 깊이 논하려면 우리나라의 지하 방수 방식부터 이야기해야 한다. 우리나라는 지하층의 방수를 구조체 내측에서 한다. 이 내방수는 지하수의 수압에 취약하기 때문에 언젠가 누수가 발생하기 쉬운 구조다. 하지만 이로 인한 지하층의 누수를 당연한 일로 받아들이는 분위기이다. 그래서 대부분 이 유입수를 처리하기 위해 지하층에 이중벽을 쌓고, 들어오는 물을 집수정으로 모으는 것이 현실이다.

이 글에서 방수 방식에 대한 모든 이야기를 할 수는 없으므로 해외 사례를 하나 드는 것이 더 나을 것 같다. 좌측의 사진은 독일 베를린에 있는 어떤 신축 건물의 지하층에 설치한 지하수위 측정기 사진이다.

독일의 대형 건축물 신축 현장에서 쉽게 볼 수 있으며, 공사 중 또는 공사 후 건물의 운영 중에 이 지하수위가 일정 수준 이하로 떨어질 경우 매우 심각하게 대응해야 한다. 심하면 건물의 운영을 중단할 수 있고, 공사 중인 경우 공사의 강제 중단도 빈번하다. 이렇게까지 지하수위를 관리하는 것은 우선 일정 깊이에 항상 지하수가 있어야 지표면의 식물이 살 수 있기 때문이다. 또한 지하수가 빠져나가면 건물 기초를 지탱하는 흙의 밀도가 낮아져서 해당 건물의 침하가 생길 수도 있기 때문이다. 비록 우리나라와 먼 이야기일 수 있으나, 우리나라 건축 분야도 선진국과 어깨를 나란히 하려면 이런 곳까지 신경을 쓰는 시대가 와야 한다. 물론 이를 위해 지하의 방수를 외방수로 하는 등 여러 건물 기술의 적용 방법이 변해야 하기에 쉽게 갈 수 있는 길은 아니다.

열

주택에서 열은 매우 다양하다. 에너지를 떠나 실내의 쾌적성을 위해서도 열의 관리는 중요하다. 어느 한 가지를 잘한다고 해서 크게 달라지는 것이 없기에 다양한 열원과 이에 따른 관리 방법을 알아야 한다. 이 글에서 가급적 건축주가 많이 혼동하거나, 협회로 자주 문의하는 분야를 집중해서 설명한다. 어떤 것은 얼핏 ‘열’과 멀어 보일 수 있으나, 결국 본질적으로 모두 ‘열’과 관련된 것이다.

보일러의 운영

쓰지 않거나 낮 동안 사용하지 않는 방이 있을 때, 그 방의 보일러를 잠가야 에너지를 줄인다고 오해하는 사람이 많다. 겨울철 사용하지 않는 방의 온도를 일정 수준 이하로 내리는 것은 괜찮지만, 완전히 끄거나 온도를 매우 낮게 맞추는 것은 에너지 절감에 전혀 도움이 되지 않는다. 주택의 내벽은 단열성능이 전혀 없기에 한쪽의 온도가 내려가면, 그 방과 인접한 방의 온도가 같이 내려갈 수밖에 없다. 결국 0.5+1.5=2가 되어 사용 에너지는 같아진다. 그러므로 이른바 쾌적 온도의 하한선으로 알려진 19도 이하로 내리지 않는 것이 좋다. 또한 에너지를 떠나서 특정 공간의 온도를 내리는 것은 그 방에 심각한 곰팡이 생성을 유발할 수 있다. 민간에서 큰 오해가 있는 것 중의 하나가 “곰팡이는 실내·외 온도 차이로 생기기 때문에, 이 온도 차이를 줄이면 곰팡이가 줄어든다”라는 것이다. 이것이 왜 잘못 알고 있는 것인지를 이해하려면 습도의 정의를 알아야 한다.

실내의 온도가 내려가면 곰팡이는 더 심해진다.

(상대)습도

우리가 습도라고 부르는 용어는 그 앞에 ‘상대’라는 글이 생략된 것이다. 습도는 온도에 따라 항상 변한다. 즉 특정 온도의 공기는 그 공기가 담을 수 있는 한계 수분이 있다. 그러므로 온도가 올라가면 그 양이 늘고, 온도가 내려가면 그 양이 줄어든다. 특정 온도를 가진 공기가 머금을 수 있는 최대 수분량을 (상대)습도 100%로 정의하고 있다는 것에 유의해야 한다.

즉, 습도가 50%인 방의 온도를 올리면 습도는 40%로 떨어질 수 있고, 반대로 온도를 낮추면 습도는 60%를 넘을 수 있다. 습도는 온도 변화에 따른 상댓값이기 때문이다. 만약 잘 사용하지 않는 방의 온도를 내리면 그 방의 습도가 올라간다는 의미이다. 이는 실내·외 온도 차이를 떠나서 실내 습도가 70%를 넘어가면 곰팡이 생성 확률이 급격히 올라가기 때문에, 이는 건축주가 의도한 바와 정반대의 결과를 낳게 되는 꼴이다.

그러므로 집 안 어느 한 곳의 온도를 일부러 많이 내리는 것은 여러모로 좋지 않다. 물론 협회의 인증을 받은 패시브하우스라면 이 모든 고민이 다 무의미하다. 실내의 온도가 떨어지지 않기 때문이다.

창문의 개폐 요령

환기할 때, 열손실이 생긴다. 여름에 더워지고 겨울에 추워진다. 이를 최소화하는 창문을 여는 요령이 있다. 바람의 세기보다 실내·외 온도 차가 환기량에 더 큰 영향을 미친다. 즉 실내·외 온도 차가 클 때 환기량이 늘어나기 때문에 창문을 많이 열 필요가 없다. 좁은 틈으로도 많은 공기가 드나들기 때문이다. 그러므로 겨울철에 환기할 때 대부분 창을 조금만 열어도 충분하다. 여름철에도 요령은 같다. 실내·외 온도 차가 별로 없다면 활짝 열어 환기하고, 온도 차가 벌어진다면 역시 상대적으로 작게 열어도 무방하다.

창문을 어떻게 여느냐에 따라 열손실이 달라진다.

배기구

화장실 또는 주방 후드에 공기를 강제로 외부로 빼내는 배기 팬[Exhaust Fan]이 달려 있다. 문제가 생기는 부분은 두 가지인데, 먼저 이 팬이 작동되지 않을 때 알게 모르게 외부 공기가 이 관을 통해서 드나든다는 것이다. 특히 겨울철에 이 공기의 양은 매우 크다. 그러므로 모든 배기 팬의 배관에 작동하지 않을 때 외부 공기의 유입을 차단할 수 있는 댐퍼를 설치해야 한다. 다음으로 유의할 점은 이 댐퍼도 수명이 있기에 교환 가능한 위치에 달려 있어야 한다는 것이다. 또 하나는 (극히 기본적임에도)배기관의 접속이 단단히 되어 있지 않은 집이 생각 외로 매우 많다는 점이다. 앞의 사진과 같이 팬 기구에 관을 그저 꽂아 두고 끝난 경우가 많아서 공기를 내보낼 수도 없을뿐더러 소음 등 여러 가지 문제를 일으킨다. 그러므로 화장실 천장이나 주방 후드 속을 한 번쯤 점검해서 허술하게 연결된 부분은 없는지 살펴보아야 한다(이 현실이 슬프지만 그래야 한다).

배기관의 접속이 단단히 되어 있지 않은 집이 생각 외로 많다.

창문의 풍지판과 모헤어

모든 슬라이딩 방식의 창은 창문과 창문이 만나는 위아래 접속 부분에서 많은 누기가 생긴다(이는 슬라이딩 형식의 창이 가진 숙명이다). 여기에 더하여 창을 오랫동안 여닫으면 창틀의 모헤어가 닳기에 누기량은 늘어난다. 신축 후 ‘풍지판’이라는 것을 구입해 접속 부분의 누기를 막고, 일정 기간이 지나면 모헤어도 새것으로 교체하는 것이 여러모로 좋다. 문처럼 여닫는 이른바 시스템창호는 이런 불편함은 없지만, 시간이 갈수록 조금씩 변형이 생길 수 있다. 그러므로 시스템창호를 미세 조정하는 법을 창호 회사로부터 배워 이를 스스로 조정할 수 있다면 좋은 창을 오랫동안 새것처럼 계속 사용할 수 있다.

풍지판과 모헤어

배기 팬의 작동

샤워가 끝난 후 화장실의 배기 팬을 오랫동안 켜두는데, 그리 좋은 방법은 아니다. 강제로 공기를 빼내면 집의 어딘가로 외부 공기가 유입되기 때문이다. 특히 기밀하지 못한 슬라이딩 창문의 틈새로 많은 공기가 들어온다. 가뜩이나 겨울철 외부 공기의 질이 좋지 않은데, 화장실 습기를 빼내느라 집 안에 다량의 미세먼지를 가지고 들어올 수 있다. 그러므로 화장실의 팬은 샤워가 끝난 후 같이 끄는 것이 좋다. 이는 주방의 후드도 같다. 화장실의 잔여 습기는 문을 열어 실내로 빠져나오게 하는 것도 좋은 방법이다. 겨울철 특히 낮은 실내 습도를 올리는 데도 도움이 된다.

전기레인지

이제는 가스레인지를 사용하지 말아야 할 때가 됐다. 가스레인지는 실내 공기질에 막대한 악영향을 미치기 때문이다. 요리하는 맛이 반감돼 거부감이 있는 사람도 있지만, 나와 가족의 건강을 위해 이제는 전기를 사용하는 레인지로 교체하는 것이 옳다. 가스 연소기의 유해물질과 더불어 실내 산소를 소모하는 방식이기 때문에, 이는 선택 사항이 될 수 없다. 물론 에너지 비용만을 놓고 본다면 가스레인지가 유리하긴 하다. 하지만 건강을 에너지 비용과 바꿀 수는 없다.

폐열의 재활용

샤워할 때 몸에 한 번 닿고 버려지는 뜨거운 온수를 아깝다고 생각하는 사람이 있는지 알 수는 없지만, 이 온수의 온도를 살려서 다시 사용하는 기술을 적극적으로 개발하고 있다. 아래 예는 유럽에서 큰 인기를 끌고 있는 제품으로, 샤워실의 하수배관에 열을 회수할 수 있는 소형 열 교환 파이프를 달아서 보일러로 들어가는 수돗물 온도를 올리는 제품이다. 이 온도가 올라간 만큼 보일러의 부하를 줄일 수 있기 때문에 샤워 시에 사용되는 에너지를 줄일 수 있다.

버려지는 온수의 열을 회수하는 열 교환 파이프

다만, 이런 류의 제품에서 유의할 점은 먹는 물에 이 기술을 적용하면 안 된다는 것이다. 물의 온도가 올라간 후 그리 많은 시간이 지나지 않아 균이 번식할 수 있기 때문이다.

이번 호는 물과 열에 대해 짧게 다뤘다. 건축주와 무관해 보일 수 있는 내용들이 포함돼 있다. 그러나 서두에 밝혔듯이 이 모든 내용이 나와 깊은 관련이 있다는 것을 인지해야 한다. 또는 지금의 나는 아닐지라도 미래 세대의 삶을 위해서라도 필요한 내용임을 이해해 주셨으면 하는 바람이다. 다음 호는 이 연재의 마지막인 경제적 제로에너지를 위한 평가 방법에 대해 다룬다.