[패시브주택 정보] 패시브하우스의 기밀

- 패시브하우스의 기밀

 

패시브건축물에 있어서 우열을 가리기 어려운 중요 인자 중의 하나가 기밀이다.

 

 

독일 PHI (passiv.de)에서 기준을 삼는 패시브하우스의 기밀조건은 50pa ≤ 0.6회/h 이다. 여기서 50pa 이란 주택 내외부 공기의 압력차이를 의미하는데 풍속으로 따지면 약 8~9m/s 정도이며, 정성적으로 표현하면 여름철 태풍의 초기 바람세기 정도라고 생각하시면 무난하다.

 

 

즉, 평상시보다는 상당히 강한 압력이 외부에 걸릴 때 주택 내부로 들어오는 틈새바람의 양이 시간당 실내체적의 0.6회 정도만 들어와야 된다는 설명이며 국내 현실에 비추어 볼 때 상당히 강한 기밀을 요구하고 있다.

(굳이 숫자로 표현하자면 우리나라 주택의 기밀성능보다 약 3~4배 정도는 더 기밀해져야 한다 - 이 것도 국내 주택의 기밀성능을 좋게 봐준 숫자이다.)

 

 

아래 사진은 기밀성테스트(Blow-door Test)를 위해 문에 설치된 가압기의 모습이다.

 

 

참고로 독일에서 현재 지어지는 보통 주택의 기밀성능이 50pa에서 약 3회/h 라는 통계치가 있다.(출처:박선효,원종서,조재훈, 기밀 시공 관리에 따른 건물의 기밀도 현황 연구, 대한건축학회 춘계학술발표대회 논문집 제7권 제1호)

 

 

우리나라의 기밀성능에 대한 규제는 "창호의 틈새바람"만 실험에 의한 등급으로 부여하고 있고 이 역시 강제사항은 아니며, 창호 이외에는 기밀성능을 제한하고 있지 않다.

 

국내 건축법에서도 건물의 기밀에 대한 구체적 규제 조항은 아직 없다. 

 

기준이 없으니 기밀에 신경을 쓴 적도 없고 또한 틈새바람의 문제점에 대한 이야기는 연구자들 사이에서만 회자되었을 뿐이고 현장에서는 전혀 이야기되고 있지 못한 것이 현실이다.

 

아래 그림은 건축물에서 틈새바람이 생길 수 있는 각종 부위를 표현한 그림이다.

 

<출처 : low energy house>

 

 

아래는 독일 프로글리마사에서 행한 실험의 결과이다. 

1제곱미터의 벽체 중간에 1mm의 틈이 있을 경우 열과 습기가 얼마큼 더 이동하는지에 대한 실험이다. 

놀랍게도 단열은 5배 가까이 떨어지고, 습기는 무려 1,600배 더 이동을 하였다는 것이다. 

불행히도 우리나라에는 비슷한 경우의 실험 논문을 찾을 수가 없었고, 또한 해외의 기업연구소의 결과라서 어디까지 신뢰를 해야하는 지는 감이 잘 없으나 분명 영향이 크다는 건 알 수 있다.

 

실험조건 : 실내 +20°C, 실외 -10°C
압력 : 20 Pa  (2-3 m/s)
시간 24시간경과 후 측정

벽의 열관류율 = 0.30 W/m2K
실험체 열관류율 = 1.44 W/m2K  (약 4.8 배 차이)

벽체의 습기 이동 : 0.5g water/㎡
실험체 습기 이동 : 800g water/㎡ (약 1,600 배 차이)

 

 

- 현대 주택에서의 환기

우리나라는 기밀성능 규제가 없고 주택에서의 최소 환기량에 대한 기준만 있는데 이 기준은 "신축 공동주택의 경우 시간당 0.7회 이상의 환기량을 확보할 수 있고 24시간 운전이 가능한 자연환기 또는 기계환기 장치의 설치를 하여야 한다" 이다.

 

 

 여기서 시간단 0.7회(실내체적대비)의 환기횟수는 한국건설기술연구원이 2004년부터 1년 6개월여에 걸쳐 약 1,000여 세대의 신축 공동주택의 실내 공기질 실태조사를 실시한 결과를 바탕으로 “새집증후군”의 주요 원인이 되는 포름알데하이드(HCHO) 농도를 신축 후 3~6개월 이내에서 세계보건기구가 규정한 최대 허용농도 100㎍/㎥이하인 상태로 유지할 수 있는 최소 환기량을 제안한 것이다.

 

실제로 아토피 등 새집증후군은 실크벽지, 좋지 않은 본드를 사용한 목재가구나 역시 좋지 않은 합성목을 사용한 싱크대 등이 주요 원인(현장의 작업자에게는 콘크리트나 시멘트가루의 호흡 등으로도 영향을 받는다)이기는 하나 이 원인이 병으로 이어지는 이유가 바로 현대식 주택의 부족한 환기량에 있기 때문이다. 즉, 새집에 들어가면 눈이 따갑거나 하는 현상이 있는데 강한 환기를 시키면 이 현상이 줄어드는 것으로 알 수 있다.

 

 

이 처럼 국내에서 환기성능만 규제를 하는 것은 지금까지 우리나에서 틈새바람에 의한 에너지 소모나 결로 보다는 피부로 느끼는 문제만을 먼저 본 탓이다. 하지만 환기성능과 기밀성능을 같이 논해야 맞다.

 

 

사실 최소 환기량의 문제는 공동주택 뿐만 아니라 현재 지어지는 모든 주거 용도의 건물이 다 해당된다. 하지만  단독주택의 경우는 이 법의 보호를 전혀 받지 못하고 있으므로 현재 단독주택의 경우는 절대적으로 필요한 환기량이  확보될 수 있는 상황이 아닌 것이다.

 

 

작금에 지어지는 주택의 자연환기 성능에 관한 내용은 아래 글을 참고

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=483

 

 

특히 자재의 품질에 대해 일정수준이상을 유지하고 있는 공동주택(유지한다고 주장하는 것일 수도 있다. 하지만 불특정 다수에게 분양해야 하는 공동주택은 자재의 기준이 어느정도는 서있다고 보는 것이 맞을 듯 하다) 보다는 자재에 대한 품질기준이 시공자의 양심에 의해 좌우되는 단독주택에 시급한 것이 환기량의 확보인 것이다. 저급 자재는 포름알데히드 덩어리라는 표현이 딱 적당하다.

(그러므로 다시 한번 강조하지만 단독주택에 사용되는 자재의 품질 기준없이 평당공사비를 정하는 것이 얼마나 무의미한가?)

 

 

- 현대 주택에서의 기밀성

 

그렇다면 앞서 이야기 했듯이 기밀하지 못한 우리나라의 주택의 그 많은 틈새바람으로는 이 필요한 환기량을 만족시킬 수 있는 것인가?.. 불행하게도 그렇지 못하다.

 

독일 일반 주택의 평균이 50pa 에서 3회/h 정도라고 이야기를 하였는데.. 국내 주택도 그 정도 수준은 될꺼라고 일단 가정해 보자. (실제 실험데이타도 그 정도의 수치가 나오긴 하지만 많은 수의 주택에 대한 실험치가 아니기 때문에 인용을 하지는 않았다)

 

일반적인 대기압이 1~4pa 정도이므로, ASHRAE 에서는 50pa의 실험치를 10~20정도로 나눈 결과값을 평상시의 환기량으로 추정하고 있다. 3 ÷ 10~20 하면 0.15~0.3회/h 가 나오므로, 필요 최소환기량에는 턱없이 모자르다.

 

현재 지어지고 있는 주택은 에너지를 절약하거나 결로현상을 완전히 막기에는 틈새바람이 너무 많고, 그렇다고 좋은 상태의 실내 공기질을 유지하기에는 너무 기밀한 참으로 어중간한 상태에 있는 것이다.

 

 

- 기밀성 확보를 위한 개선

현대 주택에서 기밀성확보에 가장 취약한 부위는 창호와 창호주변이다.

 

 

 가. 창호의 기밀성

 

공동주택의 경우 창호의 에너지고효율기자재 등급을 따져서 창호를 설치하기 때문에 창호의 기밀성능이 일정 수준이상이지만 이 성능을 따지지 않는 단독주택의 경우는 현재의 상황으로는 기밀성 창호가 사용될 여지가 별로 없다.

 

또한 국내 창호의 대부분이 패시브하우스에서 요구하는 기밀성에 비해 한참 낮은 성능을 보이고 있다. 특히 슬라이딩 방식으로 움직이는 창호의 경우 맞물림 형태의 태생적 한계로 인해 기밀성이 낮을 수 밖에 없다. 그러므로 유럽에서는 기밀성을 극대화 할 수 있는 틸트&턴 방식의 시스템창호를 사용하는 것이다.

 

참고로 국내의 에너지고효율인증 기자재의 기밀 성능의 경우 2㎥/㎡h 이하의 기밀성이 2등급, 1㎥/㎡h 의 제품이 1등급을 획득할 수 있다.

 

아래 그림은 국내 아파트 발코니에 설치하는 상당히 비싼 고급 발코니샷시의 시험성적서이다.

슬라이딩방식의 이중창(복층유리프레임이 두겹으로 총 4장의 유리사용)으로 이름은 "고기밀성단열창호"이나 실제 시험 성적을 살펴보자

 

열저항이 0.86 ㎡k/W 이므로, 열관류율로 환산하면 1÷0.86 = 1.16 W/㎡k 이며, 기밀성능은 국내 등급으로 2등급이다. (물론 1등급에 가까운 2등급이긴 하다) 열관류율도 패시브하우스에서 요구하는 성능이 아닐 뿐더러 기밀성은 더 못하다.

 

이 기밀성능이 어느 정도의 성능인지를 패시브하우스에서 사용하는 Tilt&Turn 방식의 시스템 창호와 비교하면 약 4~5배이상 차이가 난다. phi에서는 주택 전체의 기밀성능만을 제한하고 있고, 창호의 개별적인 성능 규제는 없다. 하지만 50pa에서 0.6회/h을 만족하기 위해서는 창호의 틈새바람이 거의 "0"이 나오지 않으면 도달하기 어려운 수치이다.

그러므로 최대한 기밀성을 확보할 수 있는 시스템창호를 사용하는 것이다.

 

 

 나. 창호 주변의 기밀성

 

창호 자체의 성능만큼 중요한 부분이 창호와 구조체사이의 틈새이다. 이 사이는 반드시 공간이 있게 마련이며 대부분 이 틈새를 그냥 두거나, 우레탄폼으로 주입하고 끝내는 경우가 대부분이다. 이 부분은 가급적 글라스울 같은 단열재로 채우고 기밀테이프로 공기를 차단해 주어야 한다. 아래 그림은 창호주변의 틈새를 막기위한 여러가지  기밀테이프 제품의 사진이다.

 

기밀층의 형성과 함께 소음차단 역할을 하는 등 구조체나 기능에 따라 여러가지 형식의 테잎이 사용되었다.

 

 

 

 

 

앞뒤 테잎의 색이 다른 이유는 각각의 용도와 목적이 다르기 때문이다. 통상적으로 기밀층/방습층은 온도가 따뜻한 내부쪽에 설치하고, 외부쪽은 방수/투습층을 형성하여 겨울철 내부의 습기가 틈새로 들어가지 못하게 차단을 하며, 만약 내부에 들어갔다고 하더라도 외부로 증발될 수 있기 위해서다.

그래서 앞페이지의 창호도 스폰지를 외부쪽에 붙힌 이유이기도 하다. 자세히 보면 내부쪽은 천으로된 테잎이 아니라 플라스틱으로 된 테잎을 붙였다.

아래 사진은 콘크리트 구조의 창 내부쪽에 기밀테잎을 시공한 사진이다. 모서리 부분의 경우 기밀 테잎을 시공하기가 무척 까다로와 테잎시공을 하더라도 기밀성 테스트를 하면 누기가 자주 발생되는 부분이다.

 

 

 

목조나 스틸주택같은 건식구조 방식은 콘크리트구조에 비해 기밀성 확보가 더 어렵다. 이는 벽체를 구성하는 석고보드와 석고보드 사이의 틈새가 존재하기 때문이며, 각종 전기나 기계배선재가 벽체와 만나는 공간도 다 기밀성을 유지하는데 방해가 되는 부분이기 때문이다. 그에 비해 콘크리트 구조는 벽체 자체는 기밀하기 때문에 창문주위와 배선재 등만 신경써주면 거의 해결이 된다.

 

이와 같이 건식구조는 벽체에 별도의 기밀성 확보를 할 수 있는 방법을 마련해야 하는데 여기에 또 하나 고려해야 할  변수가 바로 습기의 이동이다. (이 부분은 추후에 새로운 글로 내용을 보강하도록 하겠다. 예상컨데 이 내용만으로도 꽤 많은 분량이기 때문이다.)

 

물론 겨울철 습도가 높은 독일의 디테일과 우리의 상황이 같을 수는 없을 것이다. 하지만 원리는 동일하다. 물질의 성질이나 물리학에 기초하기 때문이다.

다. 배관 및 배선의 기밀

 

가장 신경쓰이는 부분이 바로 배관주변 혹은 전선 주변의 기밀이다.
배관주변은 아래 사진처럼 테이프시공과 더불어 기밀할 수 있도록 칠을 해준 사진이다. 또한 배관주변도 사진처럼 기밀테이프로 처리해 주어야 한다.

 

 

 

 

 

 

실제로 콘센트에 기밀이 떨어지면 얼마나 떨어지겠느냐고 말하시는 분이 있는데 아래 기밀성테스트 장면을 보면 실제 테스트에서 얼마나 많은 바람이 들어오는지 바로 알 수 있다. 아래 사진은 문호리 2.7리터하우스의 기밀성테스트 장면이다. 경량스틸주택이며, 콘센트에 별 다른 기밀조치를 취하지 않은 결과이다.

 

 

연기라서 잘 보이지는 모르겠으나, 기밀하다면 연기가 정체되어 있어야 하는데 자세히 보면 바람이 강하게 들어와서 연기가 밀리고 있는 모습이 보일 것이다.

 

 

만약 기밀하다면 아래 사진처럼 연기가 제자리에서 움직이지 않고 있기 때문에 잘 보이게 된다.

 

 

이러한 결점은 시공중에 눈에 보이지 않기 때문에 방심하기 쉬워진다. 기밀은 이래서 어렵다.

 

<출처: 한국패시브건축협회>