조리, 세탁, 목욕 등 일상적인 일로 발생한 적지 않은 양의 수증기는 집 안의 습도를 높인다. 추운 계절에 이 수증기가 건물 외피로 들어가면, 그 안의 낮은 온도가 수증기를 응축시켜서 물이나 서리로 변하게 한다. 구조체, 치장재, 단열재가 물에 젖으면 치명적이므로 수증기가 집 안에서 밖으로 새어 나오는 것을 방지해야 한다. 건물에서 이러한 역할을 하는 구성 요소가 바로 ‘증기막’이다.

자료협조 캐나다주택 공사(CMHC), 유재완 <우림목재인터내셔널 국제목구조 교육센터 대표>

수증기는 두 가지 물리적 작용 즉, 수증기의 압력과 공기의 이동으로 건축물의 외피에 침투한다.
겨울철에는 외부 공기보다 집 안 공기에 수증기가 더 많이 포함되어 있다. 이때 수증기는 그 자체의 압력 차 때문에 외피를 구성하는 재료 속으로 확산된다. 수증기는 대부분의 건축 자재를 어느 정도 투과하지만 투수성이 매우 낮은 폴리에틸렌 증기막은 수증기의 확산을 잘 막는다. 물리적 작용인 공기의 이동은 수증기를 건물의 외피 속으로 밀어 넣는다. 팬(Fan)이나 바람의 작용으로 생기는 굴뚝 효과가 집의 내부 공기와 외부 공기 사이에 압력 차를 만든다. 내부의 압력이 외부보다 더 크면 건물 외피의 구멍이나 갈라진 틈으로 공기와 수증기가 함께 새어나간다. 이러한 공기의 이동이 수증기의 확산 작용보다 더 큰 영향을 미친다. 공기막의 성능은 얼마나 잘 연속적으로 설치했는지에 따라서 달라진다. 석고보드와 같은 자재들은 증기막 역할을 못하므로 공기막으로 간주한다.

폴리에틸렌을 빈틈없이 연속적으로 설치하는 데에는 어려움이 따르지만 시공 후에는 공기막과 증기막의 두 가지 역할을 한다. 끝막이보, 개구부, 전기 인입구, 수직 배기관, 굴뚝, 전기, 설비 및 기계 장치가 관통하는 곳 그리고 일반적인 방법으로 시공하지 않은 골조의 숨겨진 곳과 같은 외피 부분들은 밀폐하기 어렵다. 그러나 집 내부에서 벽체 내의 공동을 통해 외부로 직결되는 유출 경로가 발생해서는 안 된다. 공기막은 강한 풍압風壓에 잘 견뎌야 하며, 증기막은 약한 증기압에 견디면 된다. 이 점을 충분히 이해하고 예방책 세워 공기/습기막의 기능을 보완하면 된다.

공기/증기막 시공

공기막은 건물 외피 위 어느 곳에나 부착할 수 있지만 증기막은 반드시 구조체의 따뜻한 쪽에 부착한다. 공기/증기막의 두 가지 기능을 가진 막을 사용할 때에도 따뜻한 면에 부착한다. 벽체가 두껍다면 약간 다른 방법으로 시공할 수 있는데, 이 경우에는 총 열저항치 혹은 R-값(RSI-값)의 1/3에 해당하는 부분을 공기/증기막의 안쪽에 설치해도 된다.

가장 바람직한 방법은 폴리에틸렌 박막(Film)을 사용하는 것이다. 방 높이와 같은 넓은 박막 제품을 사용하면 이음매가 가장 적게 생겨서 공기의 누출 가능성이 줄어든다. 박막의 이음매는 인접한 두 개의 골조 부재가 덮이도록 겹쳐서 붙인다. 투수성이 낮은 외벽 치장재(Cladding) 혹은 벽 덮개로 시공하는 벽체와 같이 수증기의 이동이 극히 제한적인 곳에 폴리에틸렌을 공기막과 증기막으로 사용하려면 두께가 0.15㎜ 이상이어야 한다(그림1).

폴리에틸렌은 절대로 햇빛에 장시간 노출시켜서는 안 된다. 자외선의 복사가 품질을 크게 저하시키므로 직사광선과 고온을 피해서 불투명한 용기 속에 보관한다. 천장의 공기/증기막은 벽체의 공기/증기막 위에 겹쳐서 붙이고, 교차하는 내부 칸막이 벽 위와 뒤편에도 천장과 벽체의 공기/증기막이 연속적으로 겹쳐지도록 시공한다. 일반적으로 내부 칸막이 벽 골조 작업은 단열재나 공기/증기막을 부착하기 전에 끝난다. 그렇기에 공기/증기막을 폭이 450㎜ 이상 되는 띠 형태로 길게 잘라서 골조작업 중 내부 칸막이 벽 위와 끝에 미리 부착하고 나중에 공기/증기막과 겹쳐서 연결한다. 지붕 골조작업 중 내부 칸막이 벽 위로 걸어 다닐 때에는 공기/증기막이 훼손되지 않도록 주의한다. 작업자가 미끄러지는 것을 막고자 (그림 2)에서와 같이 두 겹 깔도리 사이에 부착한다. 비내력 칸막이 벽은 깔도리가 공기/증기막을 보호하는 기능만 하므로 19㎜ 목재를 깔도리로 사용한다.

문틀과 창문틀에는 공기/증기막을 스테이플로 겹쳐서 부착한다. 공기/증기막을 관통하는 전선과 파이프에는 테이프를 붙이고 공기/증기막은 외부 벽체에 내장하는 전기 박스의 왼쪽에서도 빈틈없이 연속돼야 한다. 그렇게 하려면 전기 박스와 박스로 들어가는 전선 구멍을 두께 0.15㎜인 폴리에틸렌 박막으로 둘러싼다. 또한 박스로 들어가는 전선 구멍의 폴리에틸렌 박막에는 테이프나 코킹 혹은 두 가지 방법을 모두 사용해서 밀폐한다. 이 폴리에틸렌 박막은 주변의 공기/증기막에 겹쳐서 붙일 수 있다. 겹쳐지는 폭을 최소 100㎜ 이상으로 하고 골조 부재 위에서 겹치거나 밀폐시킨다. 간혹 특수 폴리에틸렌 박스용 덮개도 사용하지만 전기 콘센트와 스위치를 아예 외벽에 설치하지 않는 것이 가장 좋은 해결책이다.

끝막이보와 바닥 장선 끝에 부착한 단열재는 증기막으로 보호한다. 단열재를 절단해 장선들 사이에 끼우는데 이 지점에 공기막을 설치하기란 대단히 어렵다(그림 3). 따라서 굴뚝 효과로 공기가 새어나오기 쉬운 높은 층에서는 각별히 주의한다. 외벽에 붙이는 벽 덮개의 크기가 충분하면 끝막이보까지 덮는다. 일반적으로 이 지점에는 폴리올레핀 부직포나 구멍이 뚫린 폴리에틸렌을 공기막으로 사용한다. 단, 외부에 붙이는 끝막이보는 폴리에틸렌으로 감싸지 않는다. 만일 단열재를 내부에 추가로 붙일 경우, 습한 공기가 끝막이보에 닿아 그 위에 생기는 결로를 방지하기 위해 단열재에 증기막을 부착해야 한다.

단열재의 이음매를 통한 공기의 유출을 막으려면 단열재 연결 부분에 코킹을 해야 하는데 경질 혹은 준경질 단열재를 사용하는 것이 좋다. 경질 단열재가 적절하지만, 뒤에 알루미늄을 붙여서 강화한 일부 준경질이나 연질 단열재도 효과적이다. 덮개와 덮개막을 빈틈없이 연속적으로 부착하면 공기의 유출을 최소화할 수 있다.

다락 입구는 공기/증기막을 시공하기에 취약한 지점이므로 주의를 기울여서 바람막이(Weather Stripped)를 부착한다.

환기

환기를 통해 실내 공기의 질과 습도를 적절히 유지한다. 건강과 안락함을 위해 오염 물질이나 냄새를 배출함으로써 실내 공기의 질을 유지한다. 실내 습기를 조절하지 못하면 곰팡이나 균이 자라므로 인체에 나쁜 영향을 끼친다. 더욱이 실내에서 외부로 새어나가는 습기는 건물 외피 내에 쌓여서 목재 골조에 심각한 손상을 입힌다. 습도가 높아지면 환기시켜서 실내를 시원하게 한다.

●자연 환기
환기 방법으로는 자연 환기와 기계식 환기가 있다. 실내로 들어오는 바람의 온도가 기분 좋게 느껴지는(난방을 하지 않는) 계절에는 창문을 열고 자연 환기를 한다.
겨울철에 창문을 열면 찬바람에 열에너지를 빼앗기므로 기계식 환기 장치가 필요하다. 기계식 환기 장치를 갖춘 방에는 창문이 없어도 된다. 그러나 사람들은 방마다 정상적으로 열리는 창문을 원하며, 이 창문은 화재 발생 시 탈출구로 사용할 수 있다.
열리는 창문의 종류와 위치, 방향을 잘 계획하면 시원하면서 효과적으로 환기시킬 수 있다. 여름에 창문을 바람의 주 방향으로 열면 시원한 바람이 집 안으로 들어온다. 창문을 위와 아래에 배치하면 바람이 불지 않아도 자연적으로 환기가 된다.

●기계식 환기 장치
조리, 목욕, 바닥 청소 때 습기가 발생하는 곳에는 실내 습도 조절을 위해서 지속적이고 저속인 기계식 환기 장치가 필요하다. 페인트 공사나 집 안에서 음식을 만들 경우에 발생하는 오염 물질을 배출하려면 환기 장치를 최대 용량으로 지속적인 가동이 필요하다.
사람이 항상 거주하거나 일정 기간 집을 비우는 가정에서는 기계식 환기 장치를 간헐적으로 가동해서 실내 공기의 질을 적절히 유지한다. 그런 맥락에서 기계식 환기 장치는 건물 외피의 보존뿐만 아니라 거주자의 건강과 안락을 위한 시설이다.

- 열풍 난방 장치를 연결하지 않는 독립식 환기 장치
팬과 덕트, 그릴이 있으며 특정한 방의 환기를 조절하고 환기가 되지 않는 방에 공기를 공급한다. 이 장치는 난방이나 냉방에 관계없이 단지 환기만을 목적으로 한다. 일반적으로 열풍 난방이 아닌 다른 유형의 난방 설비를 한 집에 설치한다.
- 열풍 난방 장치에 연결하는 환기 장치
독립식 환기 장치와 비슷하지만 난방이 되는 방에 신선한 공기를 공급하기 위해서 열풍 난방 장치의 덕트를 이용한다. 환기 장치와 난방 조절 장치를 연결해 열풍 난방로의 팬이 외부에서 받아들인 공기를 혼합하고 순환시켜서 분배 덕트로 보낸다. 열풍 난방로에 연결하는 환기 장치는 대부분 기존 난방 덕트를 이용하므로 설치비가 저렴하지만 열풍 난방로의 순환 팬의 효율에 따라서 운영비가 더 많이 들 수도 있다.

●열회수 환기 장치(HRVs, Heart Recovery Ventilators)
패키지 형태이며 밖으로 빠져나가는 공기에서 열을 회수해 집 안으로 받아들이는 공기에 열을 전달한다. 열 회수 환기 장치는 초기 투자비가 많이 들지만 장기적으로 보면 에너지 절약을 통해서 그 비용을 상쇄할 수 있다. 또한 보조 난방 없이도 외부에서 받아들이는 공기의 온도를 조절할 수 있다. 열 회수 환기 장치의 기술은 가격, 효율 그리고 정교함의 측면에서 발전하고 있다. 열 회수 환기 장치는 판형 열 교환기와 열륜형 열 교환기가 있다.

-판형 열 교환기
공기를 플라스틱이나 금속판으로 만든 코어(Core)를 통해서 평행하게 혹은 반대로 흐르게 한다(그림 4A). 외부 공기와 내부 공기가 인접한 판들 사이를 서로 교차하면서 흐른다. 서로 인접한 판들 사이에서 열 교환이 이루어질 때 실내 공기의 응축으로 생기는 물은 배수관으로 배출한다. 이와 같은 현상 때문에 적절한 상대 습도를 유지하기 위해 습기를 별도로 공급해야 할 경우가 많다.
-열륜형 열 교환기
제습 물질로 만든 열륜(Heat Wheel)을 사용한다(그림 4B). 집 밖으로 세어나가는 공기가 열륜을 통과하면서 공기에 포함된 습기를 제습 물질에 전달하고, 열륜이 외부로부터 받아들이는 공기 속에서 회전하며 습기와 열을 전달한다. 일반적으로 이 장치를 이용하면 습기를 별도로 공급하지 않아도 되며 결로를 배수할 필요도 없다.

두 가지 형태의 열 회수 환기 장치는 독립적으로 혹은 열풍 난방 장치에 연결해 사용한다. 열 회수 환기 장치를 잘 설치하면 집 내부의 압력을 증가시키거나 감소시키지 않으면서 공기의 배출과 공급이 균형을 이룬다. 이와 같은 기능으로 난로나 벽난로와 같이 가스를 배출하는 연소 기구가 있는 집에 설치하면 좋다. 또한 일부 열 회수 환기 장치는 장작을 때는 열기구에서 나오는 열을 집 안 전체에 공급하도록 재순환 방식으로 가동시킬 수 있다.

●기계식 환기 장치의 가동과 유지 관리
기계식 환기 장치에서 중요한 부분은 올바른 사용과 유지 관리다. 효율을 높이려면, 기계식 환기 장치를 잘 설계해서 설치하고 거주자들이 잘 사용해야 한다.
기계식 환기 장치의 유지 관리는 제조업체의 지침서에 따라서 정비하는 것 외에도 방충망과 필터를 청소해야 한다. 또한 정비하기 쉽게 설치하는 것이 중요하다.
집을 설계하기 전에 난방 기술자와 상의해 기계식 환기 장치를 집 내부에 맞게 설치하고, 이 작업이 다른 분야의 작업과 서로 조화를 이루도록 한다.田