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[에너지 절약 주택] 건축주 · 설계자 · 시공자의 열정으로 탄생한 횡성 패시브하우스 _ 난방요구량 1.3L 기밀 0.18h… PHI 인증 첫 주택 될 듯

2011년 3월 17일 (목) 17:32:23 | 지면 발행 ( 2011년 2월호 - 전체 보기 )

2010년 5월 초 토목공사 시작해 6월 구조가 올라가기 시작했고 11월 건축공사 마무리. 단층 콘크리트 주택 공사에 무려 6개월이 소요됐다. 건축 전 과정에 걸쳐 PHPP는 5~6차례 재차 검토됐고 시공자는 첫 삽을 떠 놓고 5월 말 독일로 날아갔다. 독일 드레스덴에서 개최된 2010 패시브하우스 컨퍼런스에 참가하고 패시브하우스 현장을 견학하기 위함이었다. 시공자는 패시브하우스 실현을 위해 물리적 심리적 정성을 쏟아 부었다. 그 혜택은 한겨울 이틀에 30분 난방하고 따듯하게 지내는 건축주 가족에게 고스란히 돌아갔다. 그러나 패시브하우스 기술력을 확보해 에너지 절약 주택의 지평을 넓힐 수 있는 실마리를 잡았다는 점에서 설계자 시공자 모두 벅찬 사명감을 느끼고 있다.

글 박지혜 기자 사진 홍정기 기자 취재협조 세린에너피아 서충원 소장 010-8248-9989 휴다임 기술연구소 조윤범 소장 02-6717-6209

패시브하우스Passive House 관련 인들의 한결같은 목소리는 '패시브하우스 실현을 위해 설계, 시공 및 감리, 건축주, 삼자의 확고한 의지가 필요하다'는 것이다. 애초 굳게 마음먹었어도 진행 과정에서 쉽게 무너질 수 있는 것이 패시브하우스 건축이라는 얘기다. 그래서 패시브하우스 전문가들은 공인 기관의 인증 없이 스스로 인정하는 패시브하우스는 실제로 패시브하우스인지 의심할 필요가 있다고 말한다. 그러한 패시브하우스에 대한 낭설, 오도를 막고 올바른 패시브하우스 건축의 첫 단추를 끼우기 위해서도 세계적 공신력이 있는 독일 패시브하우스 연구소(이하 PHI, www.passiv.de) 인증 절차를 밟는 것이 바람직하다는 지적이다.
본지 지난호에서 PHI 인증을 국내 최초로 획득한 한라건설 청라 노인정을 소개했다. PHI에서는 주거용과 비주거용 두 부문으로 구분해 인증 기준을 마련해 놓고 있다. 노인정은 비주거용이고 횡성 주택은 주거용으로 국내 최초의 PHI인증 패시브하우스가 될 것으로 보인다. 1월 5일 현재 준공검사 완료된 횡성 주택은 설계 초기부터 PHI 인증 절차를 밟았으며 패시브하우스 인증 기준에 부합되도록 건축공사가 진행됐다. PHI에 준공 사진을 첨부한 서류 접수 후 3주 정도 소요되기에 횡성 주택 건축주와 건축 관계자들은 인증결과를 기다리는 중이다.

건축정보
· 위 치 : 강원도 횡성군 둔내면 둔방내리
· 대지면적 : 1078㎡(324.4평)
· 건축면적 : 178.4㎡(54.1평)
· 건축형태 : 단층 철근콘크리트조(단열블록 공법)
· 지 붕 재 : 징크
· 외 벽 재 : Sto 외벽 미장 시스템
· 내 벽 재 : 페인팅, ALC블록 전용 미장 마감
· 난방형태 : 바닥난방(가스 콘덴싱보일러)
· 창 호 재 : 유럽식 시스템창호(독일 REHAU)
· 설 계 : 휴다임 02-6717-6209 www.hudigm.com
· 패시브하우스 설계 / 감리 / 엔지니어링 : 휴다임 기술연구소
· 시 공 : 세린에너피아 010-8248-9989 blog.daum.net/phpkr
· 난방에너지 수요 : 13㎾h/(㎡ · yr)
· 일차에너지 수요 : 94㎾h/(㎡ · yr)
· n50 = 0.18/h

'정직'한 시공은 기본
횡성 주택은 건축주 박경만(41세) 씨의 에너지 절약형 주택을 짓겠다는 각별한 관심과 다짐에서 시작됐다. 관련 정보를 인터넷 검색하면서 세린에너피아(前콩 속의 산) 서충원 소장이 운영하는 다음 블로그 '패시브하우스 플래닝(blog.daum.net/phpkr)'을 접속하게 돼 서 소장에게 시공을 의뢰했다. 그리고 서 소장은 2009년 말 휴다임에서 개최한 패시브하우스 세미나를 통해 알게 된 휴다임 기술연구소 조윤범 소장에게 패시브하우스 설계를 제안했다. 2008년 에너지 절약형 건축물 사업 부문을 확장한 휴다임은 관급 공사와 아파트단지 등 대형 건축물 설계를 주로 진행해 왔으나 패시브하우스 분야 개척 단계에서 R&D 차원으로 단독주택 사업에 흔쾌히 뛰어들었다. 조 소장은"패시브하우스 설계는 횡성 주택이 처음"이라며"회사 이윤 창출과 상관없이 단독주택은 공기工期가 짧고 패시브하우스 실현을 위한 다양한 자재와 공법의 시도, 시험의 좋은 기회이기에 적극적으로 설계 및 감리 그리고 인증 절차에 참여했다"고 말했다.

패시브하우스 인증을 위한 평가 기준(독일 PHI)
Specific Space Heat Demand max. 15㎾h/(㎡a)
or Heating Load max. 10W/㎡
Pressurization Test Result n50 max. 0.6h-1
Entire Specific Primary Energy Demand max. 120㎾h/(㎡a) incl. domastic electricity
* 인증 안내서에는 위 기준이 PHPP 2007(Passive House Planning Package)을 통해 확인돼야 한다고 명기돼 있다.
* 패시브하우스 관련 자료는 www.passiv.de www.passivehouse.com / www.passivhauskurs.de / www.passivhausausstellung.de에서 볼 수 있다.

무엇보다 건축주와 조윤범소장 모두 시공을 담당한 서충원소장의 열정과 정직함을 높이샀다. ' 정직' 없이는 패시브하우스 실천은 불가능하다고 강조한 조윤범 소장은 서충원 소장이 정직을 잘 실천했기에 좋은 결과가 나왔다고 언급했다. 조 소장은"시공자가 도면 그대로 현장에 반영하기 위해 부단히 노력했고 건축 중도 감리 결과 잘못된 부분에 대한 수정을 요구하면 시공자 의견과 상관없이 그대로 수용해 즉시 수정했다"며"공사 현장에서는 보통 도면의 상세한 부분은 무시되고 현장에 맞춰서 시공되기 일쑤인데, 일례로 도면대로 자재를 선택하면 단가가 높아지는 경우 대체재나 다른방법을 현장 임의로 사용하는 경우가 많다"고 했다. 이에 덧붙여"패시브하우스는 작은 부분도 도면을 소홀히 해선 안된다. 주택 품질이 수치로 가늠되기 때문이다. 사소한 부분에서 깨어지기 시작한 패시브하우스는 결국 실패로 돌아가기 십상이다"고 설명했다. 목수로 시작해 수십 년 전원주택 공사 경력이 있는 서충원 소장은 자신만의 노하우가 있었지만 그것을 무시하고 철저히 패시브하우스 원칙에 따르려니 어려움도 있고 실수도 있었다 한다. 심지어 보통 공사 같으면 창호 다는 일쯤은 너끈히 해내는 서 소장은 이번 패시브하우스 작업에 독일 창호 시공 기술자를 초빙하기도 했다.

설계 단계부터 PHPP 통한 모니터링
횡성 주택은 출발부터 순조로웠다. 건축주가 원하는 디자인이 외벽에 요철이 없는 박스Box 형태였다는 점. 그래픽 디자이너인 건축주가 직접 작성한 도면을 보고 서충원 소장은 아주 반가웠다고 한다. 패시브하우스에 유리한 디자인이었기 때문이다. 큰 틀은 건축주가 디자인한 도면대로 하고 디테일을 휴다임에서 작성했다.
서 소장은"패시브하우스는 어느 한 가지 원리를 강조하거나 조합한다고 이뤄지는 게 아니다. 계획, 설계, 시공이 패시브하우스 콘셉트에서 한 치도 벗어나서는 안 되고 건축주, 설계자, 시공자는 패시브하우스의 가능성에 확신을 갖고 서로의 연결고리를 유지해야 한다. 시공에 적절한 자재 확보도 매우 중요한 사안이지만 그러한 정보를 공유하고, 자칫 한 방향으로 흐를 수 있는 시공의 방향을 모니터링하는 네트워크가 필요하다"고 언급했다.
계획 단계부터 패시브하우스 개념을 반영한 횡성 주택은 수차례 걸쳐 건축주를 비롯한 여러 전문가들의 협의를 거쳤다고 한다. 패시브하우스 인증을 목표로, 설계 과정에서 패시브하우스 인증 기준이 되는 에너지 계산 도구인 PHPP로 에너지부하를 계산했다.
서 소장은"횡성 주택은 여러 면에서 획기적"이라며"시공 전 PHPP를 구동해 충분한 사전 모니터링을 거쳤고 휴다임 기술연구소 전담 직원들과 감리 요원들이 수시로 작업상황과 진행과정을 체크하며 조언과 경제적인 시공에 대한 기술적 견해를 보탰다"고 말했다.

13㎜ 골재 콘크리트 사용한 단열블록 공법
철근콘크리트조의 횡성 주택은 기존 거푸집 양생 공법을 버리고 단열재와 거푸집 두 가지 기능을 동시에 하는 네오폴 단열블록 공법을 사용했다. 단열블록에 타설하는 콘크리트 골재는 10㎜ 이하로 권장되는데 우리나라는 일반적으로 25㎜ 골재를 사용하기에서 소장은 작은 골재 주문이 어려웠다고 한다. 큰 골재를 사용하게 되면 단열블록 홈 모서리에서 공극이 생길 수 있고 그 공극은 구조적 문제를 일으킬 가능성이 있다는 것. 서 소장은 공사 전 인근 레미콘 회사에 10㎜ 이하 작은 골재로 레미콘 생산을 요청했으나 물량이 적어 번번이 거절당하다 가까스로 13㎜ 골재 레미콘을 공급받게 됐다.
단열블록 공법은 철근콘크리트조 건물에 획기적인 시공법으로 최근 선호되고 있는데 거푸집이 불필요하므로 공종과 자재, 인력감소 효과가 있으며 구조체를 올리는 공사가 보다 깔끔하게 처리된다.
기초 부분 단열도 철저히 했다. 서 소장은 국내 건축물은 기초에 단열 계획이 이뤄지지 않은 경우가 다반사라고 말한다. "관급 공사 경우 기초판 하부에 단열재 설치 도면이 많으나 일반 건물에는 생략되는 경우가 많다. 그리고 지중 보나 옹벽에 이르면 단열이 전무하다"며"바닥난방을 하는 우리나라의 경우 난방열을 가두기 위해서라도 바닥면 단열은 중요한데 오히려 복사난방을 겸하는 유럽의 경우에 바닥 단열을 더 철저히 한다는 점이 아이러니"라고서 소장은 지적했다.

지중 옹벽 외부 폭 120㎜ 네오폴로 단열 처리하고 안쪽과 바닥에는 단열재를 설치하지 않았다. 지중에 묻히는 부분은 드레인보드를 사용해 수분의 유입에 대비, 배관이 기초 콘크리트에 직접 닿지않도록 기초 하부에 배관 조치하고 단열재를 시공했다. 바닥에는 골재를 300㎜ 깔고 1톤 진동롤러와 콤팩트를 사용해 잘 다져 수평을 맞추고 골재 위 온실 지붕용 두꺼운 비닐을 두 겹 깔고 120㎜ 네오폴을 한 장 깔았다. 장기간 압력으로 인한 단열재 변형을 고려해 단열재 1호를 사용했다. 기초판 위에 다시 네오폴 1호 60㎜ 두겹으로 겹쳐 시공하고 바닥난방을 설치했다.

바닥 · 벽 · 천장 · 창호 단열 및 기밀 조치
벽체는 단열블록을 안쪽 폭 65㎜, 바깥쪽 185㎜ 설치하고 가운데 폭 130㎜에 콘크리트 타설했다. 휴다임 기술연구소에서 계획한 단열블록 모듈에 맞춰 창호 규격과 설치 간격을 정해 작업성이 좋았고 잉여 블록이 거의 남지 않았을 정도로 자재 산정이 정확하게 이뤄졌다 한다. 지붕 골조는 경량 목구조로 서까래와 장선 사이 단열재를 교차 시공해 목재로 인한 열교를 최대한 방지토록 했다. 유리섬유 R-19와 R-30을 동시에 사용하고 그 하부에 여름철과 겨울철 투습계수가 달라지는 투습방수지를 사용했다. 단열재사용과 함께 밀폐테이프와 기밀 시공용 실리콘 등을 사용해 기밀시공에 최선을 다했다.

천장 투습방수지 하부는 방수지 손상 방지 및 전기 설비를 위해 3㎝ 두께 각재 설치로 공간을 내고 배관 배선 작업을 했다. 지붕구조의 박공과 벽체가 만나는 부분에는 미장으로 밀폐 시공이 가능토록 유리섬유 메시가 붙은 밀폐테이프를 사용했다. 벽체와 바닥 콘크리트가 만나는 부분에는 신축성 있는 부재를 조치하고 바닥을 도막 방수 처리한 후 단열재 설치 후 두터운 비닐을 덮은 뒤 와이어메시 위 난방 배관하고 차양막을 덮은 후 콘크리트 타설했다. 칸막이벽은 습도 조절과 탈취 기능이 있는 ALC블록으로 조적하고 ALC 전용 미장재로 미장 마감했다. 횡성 주택의 공용공간 중앙 부위를 차지하는 주방 아일랜드 조리대도 ALC블록을 이용해 만들었다.
횡성 주택은 PHI에서 인증한 독일 창호 제품(REHAU, www.rehau.de)을 주문 제작해 제작과 운송에 총 3개월이 소요됐으며 PHI에서 패시브하우스 시공 인증을 받아본 독일 창호 시공 기술자 군터 요네Gunter Johne 씨를 초빙하는 등 특히 창호부문에 심혈을 기울였다. 서 소장은"패시브하우스 건축에서 창호가 차지하는 비중은 절반 정도라 해도 과언이 아니다"며"단열과 기밀 시공이 완벽해도 창호 설치와 창호 주변의 기밀 시공이 실패한다면 패시브하우스 시공은 실패할 수밖에 없다"고 말했다. 서소장은 독일 패시브하우스 견학을 통해 그동안 국내에서 행해온 창호 선택과 시공방법이 엉터리임을 절감했다고 털어놨다.

지중 쿨튜브 연동 환기장치
밀폐가 잘 된 패시브하우스에서 빠지지 않는 요소가 환기장치다. 횡성 주택은 일반 열회수 환기장치 시스템과 달리 지열을 이용하는 쿨튜브를 연계해 에너지 소모를 보다 줄인 것도 특징이다.
서 소장은 국내 주택에서 쿨튜브를 이용한 환기장치는 전무하거나 드물게 있을 것으로 생각된다면서 서 소장도 처음 시도해본 시스템이기에 시행착오도 있었다고 한다. 과거 건설기술연구원에서 환기장치의 지중화 설비 매뉴얼을 배포한 적이 있었는데 그 매뉴얼과 독일 REHAU사 매뉴얼을 참고했으며 독일에서는 일반화돼 있는 모습을 보고 적극 적용했다. 휴다임 기술연구원의 도움으로 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 시공법을 수차례 검토했다.
지열을 이용한 환기장치는 쿨튜브를 지하 1.5m 이하에 설치하고 열회수 환기장치와 연동시킨다. 열회수 환기장치는 영하 기온까지 떨어지는 겨울 차가운 공기가 환기장치로 유입되면서 발생하는 결로 현상을 막기 위해 별도의 에너지를 소비하게 되는데 이때 지상 기온보다 높은 지열을 이용하면 이 에너지가 불필요하다. 반대로 여름에는 지중 공기가 지상보다 서늘하므로 이 역시 에너지절감 효과가 있다. 패시브하우스에 필요로 하는 열회수 환기장치의 열회수 효율은 PHI가 인증한 75% 이상이어야 하고 인증이 없는 경우는 12%를 감한 효율로 계산하도록 돼 있는데 횡성 주택은 96% 효율이 검증된 STK 제품(로터리형 열교환기)을 사용했다.

정부의 현실적 지원과 관심 아쉬워
패시브하우스 보급 확산을 위한 국내 건축 환경의 변화가 다각도로 필요하다고 강조하는 서 소장은 건축법상의 건축면적이 보다 합리적인 산정 방법으로 개선돼야 한다고 지적한다. 독일의 경우 건축법상 건축면적은 사용자가 실제 사용하는 바닥면적이나 우리나라는 외벽 중심선까지 건축면적에 포함된다. 단열재 두께가 두꺼워질수록 건축면적이 늘어나고 동시에 사용 공간은 줄어들므로 건축주나 건축업자들은 벽이 두꺼워질수록 불이익이라고 생각해 벽을 되도록 얇게 하려는 경향이 있다는 것이다. 이에 대해 서 소장은 에너지 효율이 높은 건물을 지향하려면 독일처럼 벽두께 특히 단열재를 제외하고 건축면적이 산정돼야 한다고 주장한다. 이 외에도 패시브하우스를 짓는 건축주 및 건축 관계자들에게 정부 차원의 지원과 혜택이 주어져 패시브하우스 건축에 더 많은 인구가 동참하는 분위기가 형성돼야 한다는 지적이다. 이는 곧 쾌적한 주거환경과 지구 환경을 위한 길이기 때문이다.
횡성 주택에 이어 휴다임(설계 · 감리 · 인증 추진)과 세린에너피아(시공)는 인천 강화에 2차 패시브하우스 건축 예정이다. 횡성 패시브하우스보다 한층 발전된 모습을 기대해도 좋다고 한다.

열회수 환기장치 지중 쿨튜브시스템(시공지침_독일REHAU사)

1 건물과 각 파이프의 간격 1m 이상
2 1.5m 이상 깊이에 매설
3 200㎝h 기준 : 내경 200㎜ 관을 35m 이상 길이로 매설
4 열교 등으로 인한 응축수 배출 위해 2% 이상 기울기로 매설
5 토양은 단단한 토질이 좋으며 설치 후 땅을 단단하게 다진다
6 관과 관의 연결 기구는 서스밴드, 나사 조임식, KP 소켓, 융착 소켓 사용
7 오염된 공기의 흡입을 막기 위해 흡입되는 입구에 프리필터 설치
8 열교환기에 프리필터용 탄소필터 채용
9 봄, 가을에 1회씩 청소하도록 관의 양쪽 끝 또는 최소 한쪽에 청소구 설치
10 배관의 끝 또는 중앙에 U트랩 드레인을 설치해 역류되는 공기를 막는다
11 관 중앙에 응축수 배수장치를 설치할 경우 배수펌프 또는 자연배수를 위한 장치 설치. 응축수의 양은 시간당 1리터 미만이며 U트랩이 건조해 봉수가 없어질 때를 생각해 적당한 봉수 유지 장치를 U트랩에 연결해 사용할 수 있다