패시브하우스가 다가온다 PART1

교하주택 사례로 본 에너지절감 건축

현재 국내에는 다양한 형태의 에너지절감형 건축물들이 선보이고 있다. 그러나 지속적으로 에너지효율을 체크하지 않고, 건축비 대비 유지비의 감가상각을 예측하지 못해 성공적인 건축이라 단정짓긴 이르다.

지난 3월 준공을 마친 교하주택 역시 패시브하우스를 지향하여 지어진 집이다. 국내에서 낯설은 단열재와 시공 기술, 실현 가능한 건축비용으로 세간의 주목을 받고 있다. 그리고 무엇보다 중요한 점은, 입주 후 꾸준한 에너지 효율 계측과 데이터 분석이 이뤄지고 있다는 것이다.

총 2회에 걸쳐 고효율 건축을 향한 치열했던 현장의 면면을 소개한다.

구성 이세정 기자  사진 변종석 기자

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2년 반의 시간동안 ‘집’이라는 한 가지 주제로 공유하고 부대꼈던 세 사람. 건축주 조정현 씨와 설계자 최진석 씨, 현장대리인으로 시공을 전담한 서충원 씨가 다시 한 자리에 모였다. 이들은 추운 겨울 컨테이너박스 안에서 설계도면을 파고들고, 현장 공사를 감독했다. 제작자, 시나리오작가, 연출가로 마치 한편의 대하드라마를 찍듯이.

건축주 조정현 씨 부부

“누군가는 시작해야 했던 집”

주변에도 마당있는 집을 갖고 싶어하는 이들이 많다. 그러나 춥고 불편하다는 생각, 방범 문제 때문에 건축을 두려워한다. 나 역시 마찬가지였다. 하지만 ‘교외 택지지구에 단열이 잘 되는 건강한 집을 지으면 괜찮겠다’는 생각으로 출발했다.

먼저, 결혼기념일 선물로 남편에게 우리 집의 ‘설계자 선정권’을 얻어냈다. 인맥으로 건축을 하면 제약 사항이 많을 것임이 분명했다. 내가 어떤 집을 짓고 싶어하는지 가장 잘 이해해 줄 건축가에게 맡기고 싶었다. 최진석 소장과 설계에만 9개월이 넘는 시간을 논의했다.

나도 물론, 패시브하우스 개념을 제안 받았을 때는 다소 걱정도 있었다. 처음 적용하는 자재, 공법이 많다보니 내 집이 샘플하우스가 될 수밖에 없었기 때문이다. 하지만, 누군가는 시작해야 하지 않겠는가? 모험에 대한 두려움보다는 함께 하는 이들의 열정을 믿었다. 지난 4월은 다소 추웠는데도 불구하고 온수를 포함한 난방비가 13만원밖에 나오지 않았다. 아파트에 살 때는 자기 전에 늘 빨래도 널어놓았는데, 여기 와서는 가습기도 남을 줘 버렸다. 현재 쾌적한 주거 환경에 매우 만족하고 있다. 이는 거창하게 말하자면 지구를 위한 바람직한 선택이기도 했다.

시공자 서충원 씨

“기밀한 집을 위한 선택과 아쉬움”

아직까지 국내에서는 건축물의 내단열이 주로 적용된다. 자연의 물리적 현상을 잘 해야 한다면 외단열을 선택하는 것이 답이다. 이는 쾌적한 주거 환경을 위한 것이며, 건축을 하는 내 양심상의 문제이기도 하다. 하지만 선택은 설계자와 건축주의 몫이다. 패시브 개념의 건축을 내가 제안하긴 했지만, 나는 도면대로 시공하고 현장을 관리하는 역할일 뿐. 이 부분을 그들이 잘 이해하고 뒷받침줬기에 공사가 가능했다.

진행과정에서 가장 어려웠던 점은 새로운 재료와 재료에 대한 시공방법을 찾는 것이었다. 다행히 동절기 공사라 시간적 여유가 있어서 독일을 왕래하고, 전문가를 현장에 초빙해 많은 조언을 얻을 수 있었지만, 지나고나니 아쉬운 부분도 많다. 특히 창호 파트는 밀폐테스트를 진행하며 눈물까지 쏟을 뻔 했다. 독일 창호를 수입하고자 했지만, 국산제품을 적용하는 것이 현실적인 의미가 있다고 생각했기에 선택했는데, 기밀성이 완벽하지 못했다. 시공자의 설치 방법도 중요한데, 여기서 시행착오도 많이 겪었다.

집에 들어가는 부품수가 1천개지만 이들이 서로 유기적으로 조합이 되어야 좋은 집이다. 축열보다 단열이 먼저란 점을 명심하고, 열이 빠져나가지 않도록 기밀한 재료, 확실한 시공법을 써야 할 것이다.

설계자 최진석

“기능을 우위에 둔 디자인”

국내의 건축가들은 새로운 공법이나 개념에 발 빠르게 반응하지 못한다. 나 역시 패시브하우스 개념을 건축에 접목한 것이 처음이었다. 기능과 디자인 중에 무조건 기능을 우위에 두고 설계하려니 제한점이 많았다. 하지만 이를 극복해 더 나은 디자인을 선보이는 것이 건축가의 몫이다.

현장에 매일 출근하다시피 하면서, 설계와 시공이 동시에 이루어졌다. 국내에서 현실적으로 시공가능한 공사방법과 자재들로 진행하다보니, 자료를 찾고 공부하는 데 보낸 시간이 더 길었다. 추후 공사에는 이러한 자재들이 보완되리라 예상이 되고, 그러리라 믿는다.

지금 정부에서는 태양열, 지열 등 액티브 요소에 지원을 하고 있다. 패시브적인 고효율 건축에도 반드시 필요하다. 중소기업에 연구비를 주고, 단열재료의 가격을 낮출 수 있게 세제를 지원해야 교효율 높은 주택이 늘어날 수 있을 것이다.

이번 교하주택을 마치며 ‘‘다시는 이런 건축주와 시공자를 만날 수 없을 것’이라 생각했다. 무엇보다 나를 믿고 함께 해 준 이들에게 감사를 돌린다.

들어가며

“태양은 청구서를 보내지 않는다.”

이는 지난해 우리나라에서 강연한 프란츠 알츠 박사의 말이다.

건축에 있어서 기후와 환경 뿐 아니라 에너지에 대한 많은 이야기들이 나오고 있다. 이산화탄소 절감이라는 국제적인 흐름에 편승해 우리나라도 나아가야 할 방향이 설정되었다. 2010년 에너지 총량제 도입을 시작으로 2025년까지 건물의 에너지 자립도를 확보하는 취지의 입안과 정책들이 나오고 있다.

2025년이라고 하니 시기적으로 15년이 남았지만, 2012년부터 건축물의 매매 또는 임대 시 에너지 증명서를 발급한다고 하니 정책 시행은 코앞으로 다가왔다고 할 수 있다. 이는 단지 대규모의 건물뿐만이 아니라 주택과 같은 소규모 건축물에도 해당되는 문제다. 주택은 2012년부터 에너지의 50%를 절감하도록 되어 있다. 2017년부터는 패시브하우스 수준으로 에너지를 절감해야 한다. 이미 에너지 총량제는 시행되고 있다.

이제 에너지와 건물을 분리하여 생각하는 것은 불가능하다. 특히 주택과 에너지와의 상관관계에 있어 우리들에게 다가온 개념이 바로 패시브하우스를 비롯한 제로하우스, 플러스하우스 등이다. 사실 거의 유사한 개념으로 봐도 무방하다. 패시브하우스는 Passivhaus Projektierungs Paket(Passive House Planning Package 2007<독일 패시브하우스 연구소의 Dr. Wolfgang Feist외 4인이 공동으로 패시브하우스를 계획하고 검증하는 방법과 과정에 대해서 쓴 책이다.> = PHPP)에서 설명하듯이 1980년 중반에 그 개념이 생겨났으며 1990년 중반에 독일에서 발전되어 현재는 CEPHEUS(Cost Efficient Passive Houses as European Standards)라는 기준을 만들어 유럽에 널리 확산되고 있다.

패시브하우스의 개념은 아주 간단하다. 건물 내에서 발생하는 소극적(Passive)인 에너지를 적극적(Active)인 방법으로 재활용하여 에너지를 독립화하는 것(난방설비가 전혀 없는 것은 아니다)이다. 그러한 이유로 기후조건이 혹독한 지역, 에너지가 공급되기 힘든 지역, 에너지 공급비용이 고가(高價)인 지역에서는 필연적으로 나타날 수밖에 없는 개념이다.

패시브하우스로 인증 받기 위해서는 설계초기 단계부터 검증을 받아야 한다. PHPP 기준에 적합한지 설계여부를 확인하고, 설계된 자료와 정보를 PHPP 프로그램에 적용해 에너지 효율정도를 검증한다. 설계도서대로 공사가 진행되었는지 확인한 후 열효율 테스트를 하여 적격하면 그에 맞는 등급의 패시브하우스 인증을 해 준다.

 

다시 말하면 패시브하우스는 PHPP 프로그램에서 검증되어야 한다. 물론 그 인증에 대한 증명서는 독일에 있는 패시브하우스 연구소인 Passive House Institute (PHI) 또는 PHI에서 인증한 기관에서 발급한다. 더불어 PHI에서는 Passive House Planner라는 자격을 부여하여 Planner로 하여금 패시브하우스를 짓는 사람들에게 많은 도움을 주고 있다.

유럽뿐만 아니라 다른 여러 나라들도 PHPP 기준에 적합한 자체 기준을 만들고 시행하려고 노력을 하고 있으니 패시브하우스에 대한 관심은 비단 일부 국가에만 해당되는 이야기는 아니다.

패시브하우스는 1990년 Wolfgang Feist 박사를 주측으로 한 “주거와 환경에 대한 연구”(Insitut Wohnen and Umwelt - Institute for Housing and Environment)에서 그 개념이 발전하였다. 주거시설과 주거시설에 대한 환경을 연구하면서 에너지 고효율 방안을 마련하기 시작한 것이다. 최초의 패시브하우스가 소규모 주거시설로서 처음 모습을 보인 것은 어쩌면 당연할지도 모른다.

우리나라에서 주거시설이 차지하는 건설규모는 상당히 크다. 하지만 이는 아파트와 더불어서 그러한 것이지 단독주택이나 다가구 주택, 다세대 주택 같이 소규모 주거시설에 대한 규모는 그리 크지 않다. 정작 주요하게 다뤄져야 하는 부분임에도 불구하고 시장원리에 의해서 배제되고 있는 것이 현실이다. 그러는 사이 소규모의 건축물들은 주거 환경이 크게 개선되지 않고 있다. 관련업에 종사하는 입장에서 보면 직업적인 책임과 윤리적인 책임을 지울 수가 없다.

최 진 석(Internet Name : jugor)

교하주택의 설계와 디자인을 전담한 최진석은 숭실대학교와 홍익 건축도시대학원에서 건축과 실내설계를 전공하였으며 2006년 고성건축사사무소를 개소하여 주거시설과 교육시설 및 리모델링에 대한 연구를 지속적으로 하고 있다.

http://www.mooree.co.kr    jugor@hanmail.net

서 충 원(Internet Name : 그랑불루)

파주교하 주택의 공사를 전담하여 관리한 서충원은 어려서부터 나무를 좋아해서 나무로 집짓는 일을 즐겼으며 패시브하우스를 배우기 위해서 스스로 독일에 가서 관련 자료와 기술을 접하면서 한국에 패시브하우스를 실현시키기 위해 끝없는 시공연구를 하고 있다.
 http://blog.daum.net/phpkr     ibam777@hanmail.net

건축에 새로운 개념의 공법이나 기법이 적용되기는 그리 쉽지 않다. 하물며 새로운 재료 하나를 적용하기까지도 많은 검증과 사례가 필요하다. 이러한 건축 현실에서 의미 있는 주택 한 채가 지어졌다. 파주교하 택지개발지구에 이제 막 준공을 끝낸 이 주택은 패시브하우스 개념에 접근해 지어졌다. 건축주와 설계자, 시공자 모두가 하나의 목표를 향해서 진행한 프로젝트여서 더욱 의미가 크다. 금번 주택의 건축 사례를 통해 패시브하우스의 접근 방식을 따라가 보자.

건축주의 요구사항

교하주택은2007년가을,인터넷동호회에서만난인연으로시작되었다.건축주는‘자연스럽고 건강하게 지낼 수 있는 집’을 원했다. 주택이 사람에게 가장 건강한 환경을 제공해 줘야 하는 것은 당연한 일. 하지만 불행하게도, 건축적으로 활용할 수 있는 환경자료가 지극히 적기 때문에 설계와 시공에 많은 문제가 있다. 특히나 건강에 가장 민감한 온도와 습도에 관련된 자료는 설계자의 입장에서 활용할 수 있는 기회가 극히 드물다. ‘여름에 시원하고 겨울에 따뜻한 집’을 말하는 건축주의 요구가 그동안 우리의 주택들이 얼마나 환경적인 요소들을 반영하지 못했는가를 보여주는 한 단면이기도 하다.

대지분석

건축주의 요구사항을 염두에 두고 대지를 분석했다. 이 과정은 패시브하우스 뿐만 아니라 모든 건물을 설계할 때 반드시 거쳐야 하는 과정이다. 이유는 건물의 앉힐 자리와 향을 정하는 기본적인 분석 작업이기 때문이다. 우리나라의 기후상, 향이 중요하다는 것은 주지의 사실이다(건물의 향에 대한 이야기는 PHPP에서도 중요하게 다루는 항목이다). 대지분석에 중요한 것은 방위와 주변의 현황, 출입동선 이다. 대지는 정확하게 남향이다. 대지의 동측으로 도로가 있고 남측과 북측, 서측에는 이웃 대지가 위치하고 있다.

우선 동측에서 들어오는 햇볕은 가림막 없이 본 대지로 들어온다. 현재 나대지인 남측에는 가림막이 없지만, 추후 건물이 들어서면 인입되는 햇볕은 지극히 적을것이라 예상된다. 서측에는 이미 완공되어 입주까지 마친 2층 주택이 지어져 있어 어느 정도 햇볕을 가려 주고 있다. 그나마 서측의 건물이 남측에 여유 공간을 확보해 주었기에 건물이 들어갈 대지에는 오후 늦게까지 햇볕이 들어올 수 있는 상황이다. 북측 역시 나대지이지만 언젠가는 주택이 들어올 것으로 예상된다. 향에 대한 분석 결과로 건물은 동측과 남측을 향해 햇볕을 충분히 받을 수 있도록 배치계획을 전개해 나갔다.

대지의 배치계획

출입 부분은 대지의 동측면에 보행 출입구와 차량의 출입구를 나누어 보차동선을 분리하고, 최대한 마당을 확보하여 건축주의 요구에 부합했다. 마당의 넓이는 주택에 있어서 매우 중요하다. 건물의 면적보다 마당이 좁으면 오히려 답답한 느낌이 들기 때문에 대지면적에 적정한 건물면적을 조율하여야 한다. 대지분석을 기본으로 그림과 같이 두 가지의 안으로 고민을 하다가 결국에는 계획안-B로 진행하기로 하였다. 이는 동선이 외부공간(마당) - 매개공간(실내정원) - 내부공간(주방)으로 자연스럽게 연결 되도록 한 것이다. 추후 실내정원은 태양에너지를 담는 중요한 역할을 하게 된다.

전체적인 배치개념은 다음과 같다.

동측과 남측으로 최대한 개방된 외부공간(마당)을 확보하고, 북측으로 실내정원과 주방을 배치하여 외부공간과 연결성을 고려한다. 즉, 마당과 실내를 연결해 같은 동선상에 공용공간을 둔다. 건물 주출입구 부분에 홀과 데크공간을 놓아 매스와 기능을 분리시킨다.

평면계획

대지의 동측에서 진입하는 보행동선을 연장하여 건물의 현관으로 진입하게 되면, 1층 평면도에서 보는 바와 같이 홀을 중심으로 좌측으로는 침실공간, 우측으로는 주방을 비롯한 공용공간이 나타난다. 2층의 거실로 연결되는 주 계단참에는 창호를 설치하여 외부의 햇빛을 내부로 최대한 유입 시키려 했다. 이는 자연채광을 확보함과 동시에 계단을 오르내리며 외부를 바라볼 수 있도록 하는 목적이다.

2층은 홀을 중심으로 공용공간과 개인공간으로 나뉜다. 거실 부분은 독립된 주거활동이 가능하도록 욕실과 침실을 별도로 구성 하였다. 사적인 침실공간과 공적인 거실부분을 수평ㆍ수직적인 동선으로 분리하면서, 주방은 공유하도록 한 평면구성안이다.

홀은 교하 주택에 있어서 동선의 집중과 분산의 주요 요소이다. 때문에 주변에 창을 두어 데크 방향으로 시각적인 연속선을 확보하였다. 본 건물과 서측 건물과의 배치 간격 상 데크 부분에는 오후에 햇빛이 들어온다. 데크가 다소 어두울 것이란 염려가 있었지만, 오후에 비춰지는 햇살은 주방과 데크의 분위기를 한층 따뜻하게 해준다.

열효율에 있어서 가장 취약한 부분인 북측에 보일러와 폐열회수장치를 배치하여 건물 전체적으로 열손실이 없도록 고려하였으며 보일러실의 출입문 역시 열손실을 고려하여 기밀한 사양으로 선택하였다.

단면계획

단면상으로 기능을 파악하면 1층의 홀을 중심으로 좌우로 공간의 성격이 완벽하게 구분된다. 좌측으로는 1층과 2층을 전부 닫힌 공간(취침공간)으로 할애하였고, 우측으로는 2층에 거실과 공용욕실 및 침실을 두고 1층에 주방을 비롯한 서비스공간을 배치하여 공간의 성격을 명백하게 구분했다.이렇게 단면으로 기능을 구분해주면 설비적인 요소들이 담당해야 하는 범위를 쉽게 구분할 수 있다. 데크와 2층에 위치한 침실공간과는 캔틸레버로 설치되어 있었다. 하지만 계획이 진행되면서 열효율적인 측면을 고려하여 캔틸레버를 지양하고 1층과 2층의 외벽을 일치시켜 열손실을 최대한 억제하려고 하였다.

 

입면계획

입면에 있어서는 최대한 창문의 면적을 줄이는 방향으로 접근하였다. 높이 역시 기능적으로 필요한 한도까지 허용하고 최대한 낮춰서 창문에서 손실되는 열을 억제 하고자했다. 아울러 동측을 제외하고는 창문을 되도록 내지않았다. 남측에도 어느 정도 창문을 설치할 수 있지만, 추후 들어오게 될 건물로 인한 문제(음영과 프라이버시 등)로 인해 좋은 향임에도 불구하고 창을 포기했다. 서측에는 오후 늦게 따갑게 들어오는 햇살과 이웃집과의 프라이버시를 고려해 가급적 필요한 부분에만 창호를 설치하고 북측에는 창호를 최대한 작게 설치하여 열손실을 최소화했다. 지붕은 태양광을 받기위한 최적의 각도로 설정했다. 접수한 후 설치까지는 오랜 시간이 걸리는 관계로 태양광설비는 아직 진행되지 않았다.

구조계획

교하주택 현장대리인 서충원씨의 추천으로 우연히 ICF(Insulated Concrete Foam)이란 자재를 접하고, 패시브하우스에 대한 접근은 더욱 가속화되었다. 이는 거푸집과 단열재가 하나의 시스템으로 구성된 것으로, 이미 독일과 미국 등 여러 국가에서는 이와 동일한 개념의 자재들이 적용되고 있다.

ICF는 단지 단열블록의 역할만 하는 것이 아니라 구조체의 역할과 에너지 효율에 있어서도 월등한 성능을 보여준다. 사진에 의한 ICF 공사방법을 보면 양면에 단열재로 된 거푸집을 두고서 가운데에철근과콘크리트를 타설하도록 되어있다.

구조방식을 선정하기 위해 내구성, 기밀성, 축열성능, 마감 재료와의 호환 등 많은 부분을 고려했다. 이중 가장 주요한 것은 구조체의 축열 성능이었다.

축열 성능은 열에 대한 부하가 적을 때 열을 저장하고 있다가 최대부하가 되면 열을 방출하는 성능이다. 즉, 겨울철 낮에는 실내의 난방열기나 태양에 의해서 발생된 열에너지를 구조체에 저장하고 있다가, 밤이 되어 실내의 온도가 내려가면 구조체가 열을 방출하기 시작하여 실내의 온도를 일정하게 유지시켜 주는 원리이다. 건물에서 필요한 난방부하는 축열성능과 반비례 한다는 연구결과(김병선外 3인,“일사유입면에 의한 바닥마감재가 난방부하에 미치는 영향에 관한 연구”, 한국태양에너지학회 춘계학술발표대회, 2010, pp182~187)도 있다.