B. 구조적 건축요소

B. 구조적 건축요소

 

패시브하우스는 일반적으로 보통의 건물에 적용되는 것과 동일한 건축원리에 의거해서 건축할 수 있다. 기둥 골조형 건축, 원목이나 콘크리트로 둘러싸는 중량(solid) 건축 등을 모두 패시브하우스 건축 방식으로 할 수 있는 것이다. 그러므로 패시브하우스의 구조 역학적, 공간적 구조를 고려한 다양한 설계가 가능하다. 패시브하우스의 설계를 위해서 특별히 요구되는 구조적인 요소들은 일반적으로 건물 외피(지붕, 벽 또는 아래층바닥)의 일부분으로 들어가는데, 왜냐하면 패시브하우스의 외피는 철저하게 단열되어 있어야 하고 밀폐되어야 하기 때문이다.

 

가. 단열재(통상적, 재생불가능한, 재생가능한 일차 제품 및 진공단열재)

패시브하우스의 단열에는 사실상 모든 단열재(유기물, 무기물을 재료로 한)가 사용될 수 있다. 어떤 것을 사용할 것인지는 근본적으로 특정 적용영역의 건축 물리학적, 건축 기술적 특성에 의해 좌우된다. 중간단열재로는 사실상 모든 단열재가 사용될 수 있다. 두개의 판 사이에 부어넣는 것도 사용가능하다. 외단열용으로는 투습성이 있으면서도 충분한 내풍, 내기후 특성을 지닌 것만이 적용대상으로 고려될 수 있다. 그렇지 않을 경우에는 그것이 가능하도록 구조를 갖추어준 상태에서 사용해야 한다.

 

나. 윈도우시스템

시중에서 판매되는 가장 좋은 창호유리의 단열성능은 종종 역사적인 건물에서 만날 수 있는 홑겹유리의 단열성능보다 10배나 뛰어나고, 60년대부터 80년대까지 사용된 공기가 채워진 보통의 복층유리보다는 5배나 더 좋다. 최신 유리의 경우 다른 재료와 면하지 않은 부분의 열관류율은 0.5~1.2 W/m²K 밖에 되지 않는다. 그런데 단열재로 채워지지 않은 보통 창틀의 경우 열관류율은 1.5~1.9 W/m²K 에 달하기 때문에, 창틀에서는 건물의 다른 아주 잘 단열된 외피와 달리 열교가 발생하며, 창문유리와 대비해서도 열교를 만들어낸다.

창호의 질을 결정하는 것에는 기능성과 내구성만이 아니라 유리의 질(열관류율 U, 에너지투과율 g, 빛 투과율 t)이라는 요소도 들어간다. 그리고 창틀의 열관류율과 창호설치방식 및 유리가장자리의 접합방식 등도 창호의 질을 결정하는 데 영향을 미친다.

<패시브하우스에 사용되는 삼중유리의 성능>

 

자주 무시되는 중요한 창호관련 상세 사항은 창호를 벽(지붕) 단면에 접합하는 방식이다. 일반적으로 창호둘레의 길이는 상당히 길기 때문에 그 영향은 비교적 작은 Y값(선형 열교열손실계수)의 경우에도 고려되어야만 한다. 특히 심각한 상황은 창문인방을 단열하지 않은 경우, 그리고 외단열공법을 이용할 때나 벽을 여러 겹으로 할 때 창틀을 단열재로 덮지 않는 경우에 발생한다. 창틀을 단열재로 뒤덮으면 그렇게 하지 않은 경우에 비해 선형 열교열손실계수가 약 70%나 감소한다. 패시브하우스에서 목표로 하는 것은 창호의 열교열손실계수를 0.01 W/mK 이하로 떨어뜨리는 것이다.

한국의 기후상황에서는 이러한 창호구조의 원리는 0족원소가 채워진 이중로이유리가 아니라 표준 복층유리가 사용된 시중에서 판매되는 창호를 가지고 실현할 수 있다. 이 창호는 열관류율이 평균 1.3 W/m²K 정도에 달한다. 햇빛이 많이 비치는 겨울날에 이 창문의 일부를 열어서 태양에너지의 획득을 높이는 것은 패시브하우스 인증을 위한 시뮬레이션 계산에서 고려하지 않았다.

단열재면 위에 창호를 놓으면 인방의 깊이를 줄일 수 있다. 다음 그림은 창호 설치상황을 보여주고 있고, 그것이 열교와 유리면의 온도에 어떤 영향을 미치는가를 나타낸다. 창호를 단열 면 위에 얹고 창틀을 단열재로 덮는 것이 구조재면 위에 얹고 단열재로 덮지 않은 것과 얼마나 큰 차이를 보이는지 잘 알 수 있다.

 

다. 도어시스템

 

a. 출입문 또는 현관문

현관문도 보통 건물에서 사용되는 문과 달리 단열재가 채워져 있고 닫았을 때 밀폐가 잘되는 문을 사용해야 한다. 한국에서는 일반적으로 공동주택의 경우 출입문으로는 유리로 된 스윙문을 사용한다. 이 문은 두꺼운 한겹짜리 유리를 사용하는 유리문 두짝으로 이루어져 있다. 따라서 단열성능은 대단히 낮고, 유리문 한짝과 다른 한짝이 만나는 부분, 문틀과 유리가 만나는 부분의 기밀성도 아주 좋지 않다. 이러한 문은 패시브하우스용으로는 접합하지 않다. 중부유럽의 패시브하우스에서는 공동주택이든 단독주택이든 출입문은 한짝으로 된 여닫이문을 사용한다. 이러한 출입문에서는 문틀과 문은 단열되어 있고, 문을 닫으면 외부의 공기가 들어오지 않고 충분히 밀폐될 수 있도록 제작되어 있다.

한국에서도 단독주택의 경우에는 현관문에 단열문틀과 단열문짝을 적용할 수 있다. 기밀성도 문틀과 문짝에 고무 패킹을 제대로 부착하면 크게 높일 수 있다. 단독주택을 패시브하우스로 실현하려 할 경우 현관문에 적합한 문을 구하는 데 큰 어려움은 없는 것이다. 그러나 공동주택의 경우에는 거주자들이 커다란 스윙문에 익숙해져 있기 때문에, 이것을 한짝짜리 문으로 바꾸어서 건축하기에는 어려움이 있다. 물론 거주자들에게 패시브하우스에 대해

설명을 하고 설득하는 작업을 미리 벌인다면 출입문을 패시브하우스에 맞게 설치하는 것이 크게 어렵지는 않을 것이다.

한국에서 공동주택의 현관문은 건축법규에 따라 방화를 위해 철문으로 해야 한다. 현재 사용되는 현관문은 두 개의 철판 사이에 벌집모양으로 펼쳐진 지지물이 들어 있는 형태로 되어 있다. 이러한 구조에서는 단열작용이 거의 이루어지지 않는다. 공동주택의 계단실이 패시브하우스 단열외피 속에 들어 있으면 이러한 방화문을 현관문으로 사용하는 것도 큰 무리는 없을 것이다. 현관문도 단열외피 속에 포함된 실내문과 같은 것으로 볼 수 있기 때문이다. 그러나 계단실은 특별히 열회수 환기장치를 설치해서 환기를 하지 않는 경우가 많다. 그리고 출입문이 자주 개폐되기 때문에 외부의 찬공기에 노출되는 일이 잦다. 따라서 계단실은 주거공간보다 열손실이 많고 온도가 낮을 수밖에 없다. 그러므로 주거공간의 열손실을 줄이기 위해서는 현관문도 단열성능과 기밀성이 좋은 문을 사용하는 것이 좋다. 철판 사이에 2-3cm의 우레탄폼을 넣어서 단열성능을 크게 높이고, 문틀과 문짝이 꼭 들어맞게 설치해야 하는 것이다.

 

b. 실내문

패시브하우스의 실내문은 다른 건축물의 실내문과 거의 차이가 없다. 단열할 필요도 없고 기밀성이 높아야 할 이유도 없기 때문이다. 또한 주거공간을 쾌적하게 만들기 위한 조건 - 방음이 잘 되어야 하고 프라이버시가 지켜질 수 있어야 한다는 - 을 충족해야 한다는 점에서도 다를 바가 없다. 유의해야 할 점은, 패시브하우스에서는 환기장치를 사용하고 급기구역과 배기구역이 다르기 때문에 문을 닫아놓은 상태에서도 급기배출구에서 나온 공기가 배기흡입구로 부드럽게 넘어갈 수 있어야 한다는 것이다. 실내문을 닫았을 때 기밀성이 너무 좋으면 공기가 제대로 흘러갈 없다. 그렇다고 해서 틈이 많게 만들면 소음으로 인해 프라이버시가 침해될 수 있다.

중부유럽의 패시브하우스에서는 급기량이 그다지 많지 않기 때문에 방바닥과 문 사이에 생기는 약간의 틈을 통해서 급기가 배기흡입구 쪽으로 부드럽게 넘어갈 수 있는 것으로 보고 문을 설치한다. 보통 이를 위해서 특별한 장치를 달거나 하지 않는 것이다. 욕실에는 배기 흡입구가 설치되어 있는데, 화장실문의 경우에도 특별히 그릴 같은 것을 만들지 않는다. 그렇다고 해서 다른 방의 소음이 들리는 일도 거의 없다. 그러나 만일 소음을 최대한 막으면서도 공기흐름을 원활하게 하려면 문을 아래 그림과 같이 제작한다. 이 경우 문은 소음을 막으면서도 공기를 소통시킬 수 있다.