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전원주택라이프

세상에서 가장 쾌적한 집을 향한 노력, 패시브하우스

친환경 저 에너지 주택의 기준 패시브하우스 - 2

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THEME 02
세상에서 가장 쾌적한 집을 향한 노력, 패시브하우스

그림처럼 펼쳐지는 사계절의 풍광 속에서 지열과 태양열로 스스로 에너지 효율성을 높이는 집. 그 집에서는 사람도 좋은 식재료로 지은 밥을 먹고, 마음과 몸에 좋은 습관을 들이며 휴식하니 이름 그대로 건강한 삶과 환경이 영글어 간다. 최신 친환경 기술과 전원 속 라이프스타일이 공존하는 지속 가능한 건축은 이런 집을 두고 하는 말이다.


가장 이상적이고 효율적인 집의 형태로 ‘패시브하우스 Passive House’를 꼽는 이유다. 에너지를 최대 90%까지 줄일 수 있고 사람 중심의 쾌적한 공간을 제공하니, 최근 키워드인 ‘지속 가능한 sustainable’ 저 에너지 주택의 가치를 반영한다고 할 수 있다. 지구 환경에도 도움이 되고, 에너지 소비도 절감하는 패시브하우스! 정부가 최근 박차를 가하고 있는 제로에너지 건축물 사업의 기준이 될 것으로 기대하는 이유다.

에너지를 줄이는 확실한 주거형태

30℃를 웃도는 무더운 날씨지만 내부는 24℃ 내외로 비교적 선선하다. 일사열의 80%를 차단하는 외부 블라인드와 삼중 창호 덕분에 후텁지근한 외부 공기가 유입되지 않는다. 벽 안쪽에는 30cm 내외 두께로 단열재를 넣어 태양광선이 집을 데우는 것을 방지한다. 덕분에 선풍기나 에어컨이 아쉽지 않다. 겨울에는 보일러를 틀지 않아도 실내 온도가 20℃ 이하로 떨어지는 법이 없다. 일반 주택에 비해 약 3배 이상 냉난방 효과가 높은 것이다. 


이처럼 에너지 사용을 ‘제로’로 만드는 집을 가리켜 ‘패시브하우스 Passive House’라 부른다. 전기, 석유, 가스 같은 에너지를 외부에서 끌어다 사용하는 ‘액티브하우스 Active House’의 반대 개념으로, 첨단 단열공법을 이용해 에너지 낭비를 최소화한 건물을 가리킨다. 언뜻 옥상에 번쩍이는 패널을 설치한 태양광 주택이나 생태주의에 따른 친환경 주택이 떠오르지만, 패시브하우스는 집 안의 ‘에너지 절감’에 보다 집중하되, 거주자가 가장 쾌적한 상태로 생활할 수 있도록 ‘사람’이 중심이 되는 집이다. 그야말로 거주자가 냉방 기구와 난방 장치 없이도 여름과 겨울을 가장 쾌적하게 날 수 있는 집을 말하는 것!


독일 패시브협회에서는 이를 명확한 자료로 정의하고 있는데, ‘단위 면적당 난방 에너지 소비가 15ℓ, 1차 에너지 소비가 120ℓ 이하인 건축물’이 해당한다. 여기서 리터(ℓ)란 실내 온도 20℃를 유지하기 위한 난방 등유의 양으로, 1년 동안 1㎡의 면적을 1.5ℓ로 날 수 있는 집이면 패시브하우스라 부른다. 기준량을 1.5ℓ로 정한 이유는, 단위 면적당 난방비가 그 이하로 떨어져야 실질적으로 난방기나 에어컨이 필요 없기 때문이다. 일반 주택이 1㎡당 연중 17ℓ의 난방 등유가 필요하니 고작 10분의 1수준에 불과한 셈이다. 


독일 프랑크푸르트 시에서 2009년부터 모든 건축물에 의무적으로 에너지 절감 시스템을 도입하도록 규제화한 이후, 2013년까지 유럽의 모든 국가가 패시브 건축을 의무화했다. 국내 사정도 비슷하다. 2008년 정부가 발표한 ‘그린홈 100만 호 프로젝트’를 시작으로 2012년까지 모든 신축 아파트는 냉난방 에너지를 50% 절감하도록 했고, 2017년부터는 패시브하우스 수준으로 에너지 효율을 높이고, 2025년까지 제로에너지 하우스를 목표로 한다는 계획이다. 


주 에너지원이 고갈되고 2030년 국가 온실가스 감축 목표를 ‘배출전망치 대비 37% 감축’하는 것으로 최종 결정한 파리 기후 협정이 체결되면서 에너지 사용 최소화가 선택이 아닌 필수인 시대가 다가온 것이다. 한국 패시브 건축협회 최정만 회장은 “결국 미래 사회의 가장 큰 고민은 ‘에너지’가 될 것이다. 기름이 고갈되고 나면, 그 종점까지 갔을 때 해결책이 무엇이겠느냐? 그 대안이 바로 패시브 건축”이라고 강조한다. 

IN SHORT

패시브 Passive vs 액티브 Active

패시브 디자인은 주변 자연환경을 이용해 채광, 환기, 단열 등을 해결함으로써 건물의 ‘에너지 소비를 최소화’하는 설계 중심의 친환경 건축법을 뜻한다. 건물에 따로 설비 시스템을 갖추는 것이 아니라 건물 그 자체가 에너지 활용 시스템이 되도록 디자인하는 것.

액티브 디자인은 자연환경에 최신 친환경 설비를 접목해 신재생 에너지 생산과 ‘에너지 효율을 극대화’하는 기술 중심의 친환경 건축법을 뜻한다. 건물 주변의 자연환경을 이용해 건물이 필요한 에너지를 자체적으로 공급하는 관리 시스템을 구축하는데, 이것이 유지되면 건축물은 스스로 호흡하고 성장하며 생명을 이어나가는 하나의 자연 요소가 될 수 있다. 태양광 발전, 지열 냉난방 시스템이 대표적 예이다.

밖으로 새 나가는 에너지를 잡아라!

멋지고 근사한 집에 대한 정의는 사람마다 다양하다. 어떤 이는 넓은 정원이 있는 집을, 또 어떤 이는 창문 너머로 마천루가 펼쳐지는 전망 좋은 집을 선호한다. 누구나 이름만 대면 다 아는 유명 건축가의 집을 자랑스럽게 여기는 경우도 있다. 최대 90%까지 에너지 소비를 줄이는 패시브하우스는 여기서 한발 더 나아가 모두 함께 행복한 삶을 지향한다. 패시브하우스를 택하는 사람들은 본인은 물론 동네, 사회, 자연에까지 도움이 되는 집을 가장 근사하다고 생각한다.


에너지와 환경에 대한 남다른 인식만 있다면 누구나 패시브하우스를 지을 수 있다. 건축가 역시 특별한 자격증이 필요하지 않다. 단열재의 종류에 따라 열전도율이 달라지기 때문에 시공 전 각 단열재 회사의 열전도율 데이터를 꼼꼼히 확인하는 것이 중요하다. 한국화학시험 연구원에서 인정한 발포 폴리스타이렌 같은 열전도율이 낮은 단열재, 한국건설연구원에서 인정한 고성능 삼중 유리 시스템 등 공공기관 연구 데이터나 한국 패시브 건축협회가 권장하는 ‘자재 정보’를 협회 홈페이지(www.phiko.kr)에서 찾아보고 활용하면 큰 도움이 된다.


패시브하우스는 에너지 절약 선진국인 독일에서 시작된 이래 유럽에서는 이미 익숙한 용어다. 1991년 독일 남부의 다름슈타트에서 볼프강 파이스트 박사 Dr. Wolfgang Feist가 개념을 정리한 후, 유럽은 패시브하우스가 일반화됐다. 처음에는 소규모 주거용 건물에만 국한했는데, 최근에는 기업이나 공장 건물 같은 비주거용 건축물까지 확대하고 있다. 대표적인 도시가 독일 남서부 라인강 근처에 있는 루트비히샤펜 Ludwigshafen. ‘에너지 효율 도시’라는 명성을 지닌 이 작은 항구도시는 각종 에너지 절약형 주택단지가 들어선 미래 주택의 실험장이다.


이 지역 부동산 건설 회사 GAG사가 지은 오피스텔 ‘루 테코 Lu-Teco’는 전면에 큰 창을 단 4층 규모의 심플한 건물. 옥상에 태양열 전지판을 세워 에너지를 흡수하도록 설계해 총 바닥면적 1만 200㎡ 중 8,300㎡에 태양열로 난방한다. 바닥 아래에 깔린 39개의 지열 프로브 배관에서 물을 가열해 겨울에는 온도를 약 22~25℃로 유지하며, 여름에는 쿨링 워터 시스템으로 실내 온도를 낮춘다. 이 배관이 여름에는 얼음 팩, 겨울에는 손 난로 같은 역할을 하는 셈! 에너지 효율성에만 집중하다 보면 자칫 건축미를 간과할 수 있는데, 건물 전체를 반짝이는 글라스 패널로 덮어 고급스러움을 더했다.


경기도 용인에 패시브하우스 홍보관을 둔 (주)HB로이건설 안수환 차장은 “우리나라보다 20년 정도 패시브 건축이 앞선 독일에서는 단열재 하나, 삼중 창 소재 하나도 에너지 손실을 미리 계산할 수 있도록 정확한 수치와 도표가 나와 있다. 패시브 건축을 할 경우 훨씬 저렴한 이자에 돈을 빌려주는 등 정부에서도 지원을 아끼지 않는다. 따라서 독일에서는 일반 주택 대비 10%의 추가 비용만 부담하면 누구나 지을 수 있다"라고 말한다.


패시브하우스를 설계할 때 가장 고려해야 할 점은 완벽한 단열이다. 무엇보다 창문 주위, 바닥 부분에서 열이 새어 나가는 ‘열교 현상 Potential thermal bridge’을 제거하는 것이 중요하다. 독일의 세계 최대 화학 회사 바스프 BASF가 설계한 ‘1리터 하우스’는 완벽한 단열로 유명한 곳이다. 겨울철 영하 5℃의 날씨에도 실내 온도를 영상 21℃로 유지하는데, 건물 전체를 열전도율이 낮고 보온성이 높은 자작나무로 건축했기 때문이다. 그 결과, 미국 그린빌딩 어워드 America Green Building Awards에서 수상하는 영예를 얻기도 했다.


결국, 패시브하우스는 데이터 싸움이다. 정량화된 자료가 있어야 제대로 된 패시브하우스를 지을 수 있다. 독일의 유명 창호 회사 베카 Veka는 자사 홈페이지에 프레임에 대한 치수, 열 관류율 등의 자료를 상세하게 소개한 것으로 유명하다. 미국 산업안전 코드와 창호 시험 코드 시험에서 단열과 내 풍압성, 기밀성을 모두 충족했다는 내용이 상세하게 나와 있는 것이 특징이다.

유럽과 북미의 패시브하우스 증가 속도는 놀라울 정도다. 유럽의 경우, 2001년부터 ‘패시브하우스 시범 보급 사업’ 프로젝트를 실시했다. 이를 통해 독일과 오스트리아, 스위스 등은 불과 몇 년 만에 2만 채 이상의 패시브하우스를 보급하는 등 그 증가율이 매년 300%에 육박하고 있다.

세계는 지금 패시브 하게 짓는다

한국 패시브 건축협회의 조민구 사무국장은 “유럽의 건축물에는 냉장고나 자동차의 에너지 사용 등급 표 같은 마크가 붙어 있다. 에너지 등급은 총 3단계에 걸쳐 매긴다. 설계 전 에너지 사용량에 대한 사전 계산, 공사 단계에서의 확인 과정, 거주자가 실질적으로 사용한 에너지를 측정한 뒤 그 조건을 충족시켜야 진정한 패시브하우스로 인정한다"라고 설명한다.


오스트리아 역시 패시브 건축에 관한 열기가 뜨겁다. 오스트리아 폴라우에 있는 건축가 라인 가르트 하우스 바우어 Reingard Hausbauer가 설계한 주택이 대표적이라 할 수 있다. 오로지 태양열과 지열만 이용해 난방을 하고, 남향으로 넓은 파노라마 창문을 설치한 것이 특징이다. 창문을 통해 따뜻한 햇볕을 가득 담을 수 있으며, 햇빛이 흐린 날에는 부족한 난방을 지열 난방 시스템으로 대체하도록 했다.


미국에서는 1993년 설립한 그린빌딩위원회 United States Green Building Council를 통해 국가적 차원에서 패시브 건축을 권하고 있다. 에너지 소비율이 전체 건물 평가 점수의 20%를 차지할 정도로 높은데, 여기서 높은 등급을 받은 건물은 보조금 지급, 재산세 및 지방세 감면 등의 혜택을 준다. 덕분에 친환경 시스템을 중시하는 콜로라도 주에서는 병원과 레크리에이션 센터 등의 공공건물을 중심으로 패시브하우스 설계가 활발하다. 기존 건물 또한 패시브 건축법을 이용해 에너지 사용 절감에 앞장서고 있다.


대표적인 사례가 뉴욕의 엠파이어 스테이트 빌딩. 1931년 완공된 이 빌딩은 지난 2009년부터 2013년까지 친환경 리모델링 작업에 착수했는데, 6,500여 개의 창문에 특수 필름을 입히고 보온재 등을 강화했다. 그 결과, 한 해 평균 38%, 440만 달러에 이르는 에너지를 줄이는 건물로 탈바꿈했다. 영국에서는 지난 2010년부터 ‘제로 탄소 주택 정책’을 발표해 건물을 사고팔 때는 반드시 ‘에너지 효율 인증서 Energy Performance Certificates’를 제시하도록 규정했다. 이는 건물의 에너지 소비와 관련한 설계 특성 및 실제 사용하는 에너지양을 기록한 것으로 집을 거래하는 데 중요한 기준이 된다.

왜, 패시브하우스인가?

패시브하우스는 에너지 낭비를 막고 외부로 열이 새는 걸 방지하는 주택을 뜻한다. 패시브하우스는 난방할 때 쓰는 에너지가 연간 15kWh/㎡를 넘지 않게 설계된다. 보통 주택에서 쓰는 난방 에너지의 10분의 1에 불과하다.


패시브하우스의 기본 원리는 해가 비칠 때 가능한 한 많은 빛을 받아들여 집을 데운 후, 그 열을 가능한 한 적게 밖으로 내보내는 것이다. 단열을 위해 삼중 유리를 쓰는 것은 물론, 바닥, 지붕, 벽, 창틀까지 단열재가 쓰인다. 유리 사이에는 공기 대신 아르곤(Ar), 크세논(Xe)이 주입된다. 아르곤, 크세논은 공기보다 열전도율이 낮고 결로 현상도 방지할 수 있다.


집을 아예 에너지 사용을 극소화하는 에너지 절약형 주택으로 설계해 짓기 때문이다. 처음부터 기름이나 가스와 같은 화석연료를 사용하지 않고도 20℃ 정도의 따뜻한 실내 온도를 유지할 수 있도록 설계한다. 고단열과 고기밀성을 통해 집 안에 있는 열을 밖으로 빠져나가지 않게 하므로. 기존 주택 대비 난방에너지를 90%까지 줄일 수 있다.


태양열이나 지열 등으로 난방하는데 고단열, 고기밀, 로이코팅 삼중 유리 유럽식 시스템 창호, 열회수 환기장치, 외부 차양장치 등 5가지 기술을 이용해 에너지를 실내에 가둬 두고 손실을 최소화하는 방식을 쓴다.


실내에 에너지를 최대한 가두려다 보니 벽체는 두꺼워지고 실내공간은 낮춘다. 그래서 지붕 선이 낮고 단조롭다. 열 손실이 많은 창은 크기와 개수를 줄이고 기능성이 뛰어난 창호를 쓴다. 패시브하우스에서는 창호(창문)의 역할이 특히 중요하다. 어떤 제품의 창호를 쓰느냐에 따라 건물의 단열·기밀 성능이 크게 달라질 수 있기 때문이다. 기준에 미치지 못하는 창호를 사용할 경우 열 손실이 크다.

IN SHORT

패시브 하게 집을 짓고 싶다면

STEP 1 패시브하우스를 짓고 싶다면 먼저 개념을 정확하게 이해하는 것이 중요하다. 한국 패시브 건축협회(www.phiko.kr)에서는 3~4개월마다 패시브 건축 관련 강좌를 실시한다. 2~3회에 걸쳐 에너지 소비를 줄일 수 있는 다양한 건축법을 소개하는데, 수업 뒤 누구나 대략적인 에너지 사용량을 계산할 수 있다.


STEP 2 패시브하우스의 개념을 이해했다면 시공사에 구체적인 계획 도면을 의뢰한다. 마땅한 곳을 찾지 못한다면 한국 패시브 건축협회에 가입한 회원사들이나 각종 자료실을 적극적으로 활용하자. 시공사 측에서는 건축물 에너지에 영향을 미치는 요소(단열재 종류, 바닥 면적 대 입면적의 비율, 각종 외벽과 창호의 열 관류율, 조명 전력)를 고려해 예상 에너지 사용량을 측정한다. 일반 주택 시공에 비해 20~30% 정도 추가 비용이 발생하지만, 6~7년 생활하다 보면 시공비를 회수할 수 있다.


STEP 3 무조건 에너지 손실을 낮추는 데 급급할 것이 아니라, 생활 가능한 수준에 따른 ‘맞춤형 패시브하우스’를 시공하는 지혜가 필요하다. 침대 대신 바닥에서 잠을 잔다면, 바닥에 온수 배관을 이용해 온돌 난방을 설치하는 등 라이프스타일에 따라 체크해야 할 사항이 다르다.

패시브하우스 시공 과정


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