[강원권_그린 매거진] 제로에너지빌딩 적용기술 - 청주 가온누리

[강원권_그린 매거진] 제로에너지빌딩 적용기술 - 청주 가온누리

 

 

 

 청주 가온누리는 패시브인증을 받은 소규모 주택단지로서 단지의 규모는 8필지로 구성 되었으며 현재까지 완공된 주택은 6채로 모두 한국패시브협회에서 연간 난방에너지요구량 2.7리터(2.7L/m2a)로 패시브건축 인증을 받았다. 국내에서는 처음으로 민간에서 주도한 패시브인증 주택단지라는 의미를 가진다.

 1991년 Dr. Wolfgang Feist가 Darmstadt-Kranichstein에 처음으로 패시브주택을 건축한 이후 독일을 비롯한 프랑스, 오스트리아, 스위스, 스웨덴 등 유럽 전역에 빠르게 확산되었다. 독일의 패시브주택의 정량적 정의는 실내온도 20℃를 유지하기 위한 연간 난방에너지 요구량이 15kWh/㎡ a 이하이며, 난방과 급탕, 전력 등을 포함한 연간 1차에너지소요량이 120kWh/㎡ a 이하인 주택을 말한다.

 한국패시브협회에서는 독일과 달리 우리나라는 주택에 바닥 난방을 하고 신발을 벗는 주거생활 환경에 적합한 한국형패시브건축 인증을 하고 있는데 실내온도 20℃를 유지하기 위한 연간 난방에너지 요구량이 50kWh/m2a 이하를 만족하면 패시브건축 인증을 하고 있으며 설계단계에서 도서검토를 통한 예비인증과 시공단계에서 창호설치 후, 완공후 입주 상태에서 총2회의 기밀성과 환기량(TAB)테스트를 통하여 인증을 하고 있다. ㎡당 연간 난방에너지요구량은 난방 등유량를 기준으로 5.0L/㎡ a와 같이 표기한다.

 

<단지특성> [출처 : 무심종합건축사사무소]

 

 

패시브 디자인

 

 여름과 겨울의 일사 조절을 위해서 차양계획을 하여야 한다. 여름철에는 냉방부하를 줄이기 위해서 창의 하단부에서 그늘이 생기도록 하며 겨울철은 창을 통해 열에너지를 확보하여 축열 시켜야 난방 부하를 줄일 수 있다. 블라인드나 덧창을 외부에 설치 하는 경우 내부에 설치하는 블라인드에 비해 80%이상 일사량의 유입을 감소 시킨다. 블라인드나 덧창의 설치는 열교를 방지하는 디테일 설계를 필수적으로 해야 한다. 가온누리의 경우 외부 전동 블라인드는 설치비용(1,500,000원/개소)의 부담과 유지관리의 문제 때문에 고정차양을 설치 하였다. 차양의 길이는 여름철에 창의 하단부에서 그늘이 생기도록 일사각을 계산하였고 창의 길이에 따라 0.6M ~1.4M의 차양을 설치하였다.

 

<고정차양 단면계획>

[출처 : 민간주도 패시브하우스 주택단지 사례 – 청주가온누리(유보영)]

 

<사용된 단열재>

[출처 : 민간주도 패시브하우스 주택단지 사례 – 청주가온누리(유보영)]

 

 패시브하우스에서 가장 중요하게 생각해야 할 부분이 건물의 단열계획으로서 기본적으로 모든 외피의 단열선은 기초부터 지붕까지 모두 이어져야 한다는 것이 가장 중요하다. 외피에 설치되는 각종 창문이나 외장재, 차양 등의 부착물들에 의해 열교가 발생되지 않도록 하여야 한다.

 가온누리 주택의 경우 단열 기준의 1.2배에서 2배의 단열계획을 하여 패시브 인증 기준에 적합한 단열 계획을 하였으며 적용된 단열재는 세종류이다. 기초하부와 기초측면에서 지면에서 300MM 높이까지는 습윤환경이기 때문에 흡수율이 적은 압출법 보온판(1호)을 두께 200MM로 겹침시공 하였다. 이 경우 기초 하부의 단열재의 압축강도가 주택의 기초저면 지내력 이상의 강도를 충족 하는지 검토하였다. 외벽은 외단열시스템으로 스터코 마감의 시공성이 좋은 비드법 보온판 (1종3호)을 두께 200MM로 겹침시공 하였고 외벽중 일부 목재로 마감되는 부분과 징크재로 마감되는 지붕은 열교를 차단하는 프레임으로 하지재를 시공하고 충진 시공성이 좋은 글라스울(40K)을 외벽은 두께 200MM 지붕은 두께 250MM로 시공하였다. 글라스울 단열재는 흡수율이 많으므로 현장 관리에 주의하거나 발수처리가 된 재료를 사용하였다.

 

 가온누리 주택에 사용된 창은 독일수입 시스템창호 (레하우 SYNEGO 80mm + 3중유리(아르곤가스, 로이코팅))를 사용하였고 창문의 프레임과 구조체 틈은 기밀 테이프를 시공 수성연질 우레탄 폼으로 충진하고 외벽 단열재는 20MM이상 프레임을 감싸도록 시공하여 창문 주변에서 단열이 완벽하게 하였다.

 

 

액티브 디자인

 

 패시브하우스의 기밀성은 0.5회/h에서 1.5회/h 이하여야 인증 기준을 충족한다. 기밀성이 확보된 내부는 환기가 되지 않을 경우 불쾌적한 환경이 될 수 있다. 열회수 환기장치는 기밀한 패시브하우스에 환기를 하여 쾌적한 실내환경을 만드는데 필수적인 장치이다. 가온누리 패시브주택은 전열효율 79%, 로터리형의 열회수환기장치 국산 제품을 적용하였다.

 

 에너지를 생산하는 시스템의 적용은 태양광발전설비, 지열냉난방시스템, 태양열시스템을 비교 하였고 초기 설치비용이 과하지 않고 회수기간이 짧은 태양광 발전 설비를 적용 하였다. 주택용으로 시간당 3KW를 발전하는 태양광 설비의 설치비용은 에너지관리공단에서 50%를 지원한다. 또한 지자체에 따라서는 추가적으로 설치비용을 지원해 주기도 한다. 가온누리 주택의 각 세대 설치비용은 130만원으로 설치비용의 회수기간은 상당히 짧다. 지열 냉난방시스템과 태양열시스템 적용을 검토 하였으나 지열시스템은 과다한 초기 설치비용(약2,000만원/세대)으로 설치비 지원을 받고도 1000만원을 상회 하기 때문에 비용이 부담되며 태양열시스템의 경우 여름철의 과부하로 인한 문제가 있어 선정 제외하였다.

 

 

 패시브하우스의 특징은 첫째 열적, 공기적으로 쾌적한 건강한 거주환경을 만든다. 둘째 연간 사용 에너지가 상당히 낮으므로 거주자에게는 난방비를 포함한 에너지 비용절감 효과가 있으며 국가적으로는 화석 연료의 사용을 줄이므로서 이산화탄소의 발생을 줄이는데 기여한다. 이는 지구환경을 지속가능하도록 하는 데 일조한다.

 그러나 정부의 정책에 비해 패시브하우스의 보급은 아직까지 미미한 수준이다. 패시브건축의 보급이 확산되고 잘 정착 되기 위해서는 첫째 일반인의 인식 확산에 도움이 될 수 있는 패시브주택 및 단지에 관한 연구와 관련 전문가 확보가 필요하다. 둘째 재료의 국산화 보급과 숙련된 시공인력의 수급이 절실한 상황이다. 특히 창호와 열회수환기장치의 국산자재 개발과 시공단계 본 인증을 받기 위해서는 패시브건축을 이해하는 숙련공은 현장의 품질을 결정하는 데 매우 중요하다. 청주 가온누리 주택단지가 패시브건축을 연구하고, 계획하는 사람들에게 도움이 되고, 민간의 자발적 참여로 만들어지는 패시브주택 단지가 확대되기를 바란다.

 

 

 

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작성자 : 강원권 김성수 기자 (gw_gr_reporters@naver.com)