['19년 1월호 특집 3] 패시브하우스 핵심은 기밀과 습기 제어

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['19년 1월호 특집 3] 패시브하우스 핵심은 기밀과 습기 제어

2019년 1월 24일 (목) 00:00:00 | 지면 발행 ( 2019년 1월호 - 전체 보기 )

패시브하우스 핵심은 기밀과 습기 제어

단열은 건물의 에너지 성능을 좌우하는 요소다. 하지만 단열재 두께는 적정한 선이 있어 단열에 비용을 투자하는 데에 한계가 있다. 그리고 기밀도가 낮으면 단열 시공을 아무리 꼼꼼하게 해도 침기와 누기로 인해 단열 성능이 저하될 수밖에 없다. 그래서 단열 기준을 충족한 후 기밀에 투자하는 것이 바람직하다. 건축 기술이 앞선 해외에서 기밀 성능 시험을 필수로 채택하는 이유다. 단열과 기밀을 적절하게 균형을 맞추고 습기를 제어하는 것이 경제적으로 에너지 손실을 줄이는 방법이다.

글 백홍기 기자

참고자료 ㈔한국패시브건축협회 www.phiko.kr 프로클리마 www.proclima.co.kr

도움말 ㈜해강인터내셔널 이정현 대표 02-416-1511

기밀 시공, 왜 중요한가

단열을 아무리 두껍게 해도, 건물에 틈새바람이 있다면 아무런 소용없다. 실제 일반주택은 수많은 틈새가 존재하며, 이러한 틈새로 드나드는 공기의 양이 생각보다 많다. 에너지 손실로 따지면 전체 창문을 통해 손실되는 에너지와 맞먹는다. (사)한국패시브건축협회 자료에 의하면, 일반주택의 틈새바람은 매 시간 주택의 전체 체적 40~60%에 달한다. 즉, 주택의 절반 크기에 해당하는 바람이 매시간 드나든다는 뜻이다(평균 0.5회/h @n2.5). 이는 차음 성능과 직결되므로, 도로의 소음이 잘 들리는 주택은 그만큼 틈새가 많다는 뜻이다. 또한, 기밀성이 떨어지는 주택은 실내에 유입된 미세먼지를 줄이기 위해 창문을 모두 닫고 공기청정기를 아무리 오래 가동해도 미세먼지 농도가 ‘0’이 되지 않는다. 안정적 수치에 도달해도 공기청정기를 멈추면, 수치는 급격하게 상승한다. 틈새를 통해 끊임없이 미세먼지가 들어오기 때문이다.

기밀하게 시공하면 어떤 면이 좋은가. 첫 번째는 실·내외로 공기의 흐름이 없기 때문에 쾌적한 주거 환경을 유지한다. 두 번째는 외부 소음을 차단하기 때문에 실내가 조용해진다. 세 번째는 각종 틈새로 인해 발생하는 하자가 없고 손실되는 에너지기 적기 때문에 에너지 비용을 절감할 수 있다.

침기와 누기에 의한 열 손실

공기의 흐름엔 외부 공기가 실내로 들어오는 침기浸氣와 실내 공기가 외부로 빠져나가는 누기漏氣가 있다. 주택에서 침기와 누기가 가장 많이 발생하는 부분은 바닥, 벽체, 천장이다. 침기와 누기는 내·외부의 압력차에 의해 발생하며, 이동하는 통로는 다공질, 틈, 갈라짐 등이다. 침기와 누기는 열 손실을 포함해 여러 가지 문제를 일으켜 세밀한 기밀 시공으로 차단해야 한다. 공기의 흐름에 의한 열 손실 메커니즘은 침기·누기 발생→외력에 의한 대류→자연 대류→단열재 내부 공기 흐름→단열재 주변 틈을 통한 공기 흐름이다.

이러한 공기 흐름을 차단하기 위해 고기밀 시공이 필요하며, 무엇보다 기밀면이 끊김 없이 연속적으로 이어지도록 시공하는 것이 중요하다. 기밀 시공은 순서가 뒤바뀌면 되돌리는 것이 거의 불가능하기 때문에 많은 시공 경험이 필요하고 설계 단계부터 철저한 계획 아래 진행해야 한다.

건식구조 기밀

건식구조는 벽체가 기밀하지 못해 다량의 실내 습기가 구조체 내부로 들어가지 않게 하는 ‘방습층’이 필수다. 목구조나, 경량 스틸하우스는 방습층을 기밀층으로 사용하면 공사비를 최소화할 수 있다. 주의할 것은 구조체를 만들 때, 내·외벽이 만나는 곳과 2층 바닥이 외벽과 만나는 곳은 기밀층을 먼저 시공해야 한다. 그래야 전체적으로 틈새 없이 기밀하게 시공할 수 있다. 최근 목구조에 사용하는 수성연질폼이 기밀층 역할을 할 수 있다고 주장하기도 하지만, 수성연질폼은 글라스울 등 다른 단열재보다 기밀성이 좋을 뿐이다. 습기 투과가 자유로운 연질폼에 기밀/방습층이 없다면 장기적으로 구조체 내부에 발생하는 하자를 막을 방법이 없다.

건식구조에서 기밀층 선시공 부위

콘크리트 구조 기밀

콘크리트 구조는 벽체 자체가 기밀해 건식구조보다 기밀한 주택을 수월하게 만들 수 있다. 이로 인해 기밀 시공비도 상당히 저렴하다. 개구부와 배관 주변에 전용 기밀 테이프로 마감하면 된다.

개구부 주변 기밀 테이프 시공

전선 공배관 기밀

모든 전기선은 공배관을 사용해 시공한다. 이 때 외부 공기가 공배관을 타고 이동할 수 있다. 이러한 공기의 흐름을 막기 위해 외부에서 건축물로 연결되는 배전반을 기밀하게 처리하고, 전선과 공배관 사이에 전용 기밀 자재로 메우면 된다. 사진은 공배관 전용 기밀 자재를 사용한 것과 사용하지 않은 배관 주변의 공기 흐름을 비교한 것이다.

기밀 시공한 전선 공배관

창호 기밀

창호는 단열과 기밀이 취약한 건물 외피에 속한다. 아무리 패시브하우스 요구 조건을 만족하는 고성능 창호를 설치해도 단열과 기밀 시공이 부실하면 창호 프레임 주위로 상당이 많은 에너지가 새나가고, 결로와 곰팡이가 발생할 수 있다. 그래서 선진 유럽에선 창호를 시공할 때 보편적으로 기밀테이프를 사용한다.

창호 열화상 카메라 빨간색 부분이 열이 새는 곳이다.

부틸butyl[합성고무]계열의 창호 기밀테이프는 방수 기능만 있고, 투습 성능이 없어 창호 프레임과 벽체 사이에 결로 현상이 생길 경우 수분이 증발하지 못해 곰팡이가 발생한다. 따라서 방습·투습 기능을 갖춘 창호 전용 기밀테이프를 사용해야 한다. 시공 시 접착제와 기밀테이프는 끊김 없이 모두 이어져야 기밀성을 유지한다. 창호 시공 전후의 시공 상황에 따라 기밀테이프를 시공해야 한다.

경량 구조 창호 기밀 테이프 시공(목조 및 스틸)

콘크리트, RC 구조 창호 기밀 테이프 시공(외부/내부)

단열 성능을 지켜주는 방·투습지

단열재 성능은 대부분 단열재를 통한 공기의 이동을 차단할수록 높아진다. 또한, 단열재 성능을 떨어뜨리는 습기로부터 보호가 필요하다. 따라서 단열재 외측에 방풍·투습·방수지를 설치하고, 내측에 기밀·방습지를 설치해야 단열재의 성능을 유지할 수 있다. 이것은 결로와 곰팡이를 발생시키는 습기의 침투를 막음으로써 결과적으로 재실자가 건강하고 쾌적하게 생활할 수 있는 환경을 조성하고 건물의 손상을 방지하는 길이다.

투습, 방수지를 시공한 건물 외피 모습

투습·방수지[Vapor Permeable Membrane]_단열재 외측에 시공한다. 습기는 통하지만, 물과 바람은 통과하지 못한다. 투습·방수지의 투습 저항값[Sd Value]은 0.01∼0.1m 사이다.
기밀 방·습지[Air & Vapor Barrier]_공기와 습기가 통하지 않게 단열재 내측에 설치한다. 투습 저항도에 따라 다음과 같이 구분한다.

● 습기 차단재[Vapor Barrier]: Sd값이 굉장히 높아 습기가 거의 통하지 않는다.

● 습기 지연재[Vapor Retarder]: 습기를 약간 통과시키면서 방습한다.

● 가변형 방습지[Intelligent Vapor Barrier]: 상대습도에 따라 습기를 통과시키기도 하고 차단하기도 한다.

단열재 내부로 흐르는 공기를 차단하는 ‘방풍지’

그래프는 단열재 열전도 저항값에 미치는 공기 흐름의 영향이다. 가로축은 단열재 열전도 저항값, 세로축은 풍속이다. 방풍지를 설치한 저항값은 상당한 차이를 보인다. 풍속 14mph일 때 열전도 저항값이 1은 10%, 2는 70% 정도 떨어진다. 방풍지 설치 여부에 따라 단열재 열전도 저항값은 최대 60% 정도 차이난다.

단열재 R-value에 미치는 공기 흐름 영향

습기를 제어하는 가변형 투습·방습지

건축물에서 물이란 주로 빗물을 말한다. 빗물은 중력, 모세관 현상, 바람, 압력차에 의해 침투한다. 빗물이 외장재만 적시면 큰 문제가 안 되지만, 단열재를 적시면 열전도 저항값을 떨어뜨려 열 손실을 일으킬 뿐만 아니라 구조재에도 치명적이다. 따라서 외부의 빗물과 습기가 단열재 속으로 스며들지 않도록 방수·방습용 하우스 랩을 시공해야 한다.

습기 흐름은 분자 밀도(농도)가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동·확산한다. 습기와 물은 분자 구조(H2O)가 같지만, 물이 습기보다 입자가 50만 배 정도 크다. 습기는 공기 흐름과 확산으로 이동하고, 모든 공기는 습기를 품고 있다. 공기 온도가 높을수록 더 많은 습기를 품으며, 최대 습기는 20℃일 때 17.3g/㎥, 15℃일 때 12.8g/㎥, 10℃일 때 9.4g/㎥, 5℃일 때 6.8g/㎥, 0℃일 때 4.8g/㎥이다. 이 때문에 결로와 곰팡이가 발생한다. 즉, 20℃일 때 습기를 최대 17.3g/㎥ 품는데, 온도가 15℃로 떨어지면 품을 수 있는 습기의 양이 최대 12.8g/㎥이므로, 그 차액인 4.8g/㎥만큼 물(결로)로 뱉어낸다. 이처럼 따듯한 곳에 있는 공기가 찬 공기 또는 찬 표면을 만나 결로가 발생한다.

건식 벽체는 작은 다공질, 틈, 크랙 등이 발생하면, 이를 통해 습기가 밖으로 나오면서 찬 공기 또는 찬 표면과 만나 물로 바뀌며, 이 물이 단열재를 적셔 단열 성능을 떨어뜨린다. 이를 방지하려면 단열재를 중심으로 안쪽에 기밀·방습지를 설치해 공기와 습기가 단열재 쪽으로 흐르지 못하게 막아야 한다. 또한, 단열재 바깥쪽에 투습·방수지를 설치해 내부의 습기를 밖으로 빼내야 한다.

기밀·방습용 하우스 랩은 수증기압이 높은 부위에 설치한다. 난방하는 추운 지역은 실외보다 실내가 수증기압(습기)이 높아 습기가 안에서 밖으로 흐른다. 이러한 지역에선 기밀·방습용 하우스 랩을 외피 안쪽에 설치해 단열재를 보호한다. 반대로 냉방하는 더운 지역은 실내보다 실외 수증기압이 높아 기밀·방습용 하우스 랩을 외피 바깥쪽에 설치해 단열재를 보호한다.

상황에 따라 대처하는 가변형 투습·방습지

기밀·방습지는 시공 위치가 중요하다. 우리나라는 여름과 겨울이 확연하게 달라 방습(겨울)과 투습(여름) 기능을 갖춘 하우스 랩이 필요하다. 추운 지역은 실내가 고온다습해 단열재 내측에 기밀·방습지를 시공하고, 더운 지역은 실외가 고온다습해 단열재 외측에 기밀·방습지를 시공해야 한다. 그래야 단열재를 결로로부터 보호한다. 그런데 여름에 난방하고 겨울에 냉방하는 우리나라는 여름철에 역결로가 발생할 수 있으므로 기밀·방습지를 신중하게 고려해야 한다. 만약, 안쪽에 기밀·방습지를 시공했다면, 습기가 안에서 밖으로 흐르는 겨울철엔 괜찮지만, 밖에서 안으로 흐르는 여름철엔 방습지가 습기의 흐름을 막고 있서 에어컨을 틀면 곧바로 결로가 발생한다. 그래서 나온 개념이 가변형 투습·방습지이다.