. 프로젝트 제안서 수정 (2014. 08. 18)
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중단열 시스템을 통한 제로에너지 하우스 구현
(공개 연구과제의 제안)
프로젝트 계획 및 추진: Dipl. - Ing. 건축가 홍도영 (DGNB Auditor)
1. 연구과제의 필요성:
지속가능형 건축을 위한 건축계와 정부의 로드맵과 맞물려 화석에너지 사용의 절감 더불어 에너지수입 의존도를 줄이기 위해 건축물의 단열성능을 높이려는 계획은 앞으로도 계속 강화될 것으로 전망을 한다. 하지만 단열성능만을 집중적으로 강화하는 것은 다른 연결고리를 충분히 고려하지 않은 상태에선 오히려 위험한 결과를 초래할 수가 있기에 상호 연관에 관한 연구도 충분히 병행되어져야 한다.
첫째,
에너지 절약의 가장 효율적인 방법으로 단열재를 두껍게 하는 것은 현재 기술에서 가장 경제적인 것은 사실이지만 시공과 설계능력을 고려한 기본 건축기술의 전반적인 재검토 없는 정비되지 못한 시스템의 적용은 여러 다른 문제와 연관이 있기에 내단열 뿐 아니라 외단열시스템에 대한 전반적인 검토가 필요하다. 초기 투자비는 절약을 하더라도 유지관리비에서 더 많은 비용이 지출되며 하자 발생율이 높은 것이 그 이유이다.
둘째,
실내환경의 개선과 에너지 절약을 위해 기밀하게 건물을 짓는 것이 올바른 접근이다. 하지만 사용자의 의도와 관계없이 최소의 위생적인 환기와 곰팡이 발생억제 환기가 가능하지 않은 상태에서는 높은 단열 성능으로 실내 표면온도 및 실내온도가 증가했기에 실내의 상대습도는 단열이 미비한 건물에 비해 더 증가하고 반면 개선되지 않은 열교로 인해 마찬가지로 알루미늄등을 사용한 단열 성능이 떨어지는 창호유리간봉이나 창틀 그리고 구석부위에는 곰팡이 및 결로가 발생할 위험이 증가한다.
셋째,
주로 사용되는 건축자재와 시공방식이 여름이 습한 우리나라의 기후에 맞는지 철저히 재검토를 해야 한다. 특히 일반적으로 실내마감을 비닐계열의 실크벽지로 혹은 내부 미장없이 중공층을 두고 단순히 인테리어 마감의 편이를 위해 미장을 하지 않기에 실내의 조습능력이 현전히 저하되는 것을 문제로 꼽을 수가 있으며 이런 문제점을 최소한으로 줄이기 위한 구조체의 함수율이나 내부 마감자재의 조율이 시급한 단계이다. 마찬가지로 붙박이 장의 설치가 외벽쪽으로 많아지면서 집중적으로 곰팡이가 발생을 한다.
네째,
단순한 패시브 하우스, 제로에너지하우스 혹은 플러스에너지하우스의 에너지 소비에 촛점을 맞춘 건축을 목표로 하는 것은 오히려 쉽지만 중요한 것은 우리 기후와 생활습관과 가장 좋은 조합을 찾아내며 무엇보다 내구성이 높은 구조방식을 만들어 내는 것은 그리 쉬운 과제는 아니다. 쾌적성이 연결되어야 한다.
다섯째,
층간소음 억제를 위한 많은 다양한 조합이 그동안 개발이 되고 적용이 되었지만 중량층격음을 줄이기 위해 무엇보다 설비 더불어 시공과 설계면에서 사운드 브릿지를 줄이는 방안을 소홀히 하였기에 이에 대한 제안도 역시 필요하다. 특히 화장실 타일 연결부위, 설비배관 그리고 발코니가 있는 경우 이 연결부위가 이에 해당되며 습식으로 현장 타설 혹은 프리케스트로 계단이 설치될 경우도 연결부위를 층간소음 방지를 위해 분리 시공을 해야 한다. 더불어 레조난스로 인한 내단열과 외단열 방식의 소음의 증폭도 연관되어 검토되어져야 할 것이다.
여섯째,
복사냉난방 시스템을 통해 겨울철 난방장치 설비의 효율을 극대화 하며 에어컨과 같은 공기냉방장치의 대안으로 복사방식을 적용하되 어차피 공기조화기를 통해 유입되는 외기의 제습으로 냉방의 효율성을 높인다. 이 프로젝트의 작은 소제목은 „에어컨이 없는 건물“이다. 시스템 01은 기존의 시멘트 모르타를 층에 설치하는 것이며 시스템 02는 천정설치가 필요없는 거주공간의 슬래브에 매립하는 방식이 있다. 경제성과 콘트롤 면에서는 시스템 01이 더 효율적이다.
2. 프로젝트의 목표
- 열교율 min
- 침기율 min
- 열손실 min
- 기밀성 max
- 내구성 max
- 쾌적성 max
- 경제성 max
- 효율성 max
위의 개별 목표를 통하여 한국기후에 최적의 조합을 제공하여 붙박이 장이 설치되는 외벽에도 곰팡이가 발생하지 않는 쾌적한 실내를 만드는 것이 이 프로젝트의 가장 큰 목표이며 부수적 목표로는 제로에너지 하우스를 기반으로 냉난방에너지의 소비와 에너지 생산량의 차이가 Zero가 되는 것이다. 더 나아가서 검토할 사항은 플러스 에너지하우스의 개념을 통해 남는 에너지로 관리비를 최소화하는 시스템의 가능성 점검이다.
3. 프로젝트의 의미와 성격
공개적인 연구과제 제안이고 이 연구과제에 참여할 건축주 혹은 투자자를 찾는 방안으로 마련된 프로젝트이다. 최종 목표는 현재 내단열이 주를 이루는 고층 공동주택의 적용이다. 적용이전에 단독 혹은 소규모의 건축물에 그 적용성과 실요성을 면밀히 먼저 검토하는 중간 과정이다. 당연히 실험적인 요소가 있다. 실패에 대한 우려가 아니라 우리에게 맞는 효율적인 응용에 대한 고뇌이다.
이 프로젝트는 단순히 하나의 건물을 짓고 거래를 통해 이익을 얻으려는 것이 아니다. 계획에 관련된 엔지니어들은 설계외에 연구과제와 컨설팅을 같이 고려한다면 일반적인 경우의 설계비보다는 더 적게 보수를 받게된다. 하지만 연구결과를 만들어 내는 것이 목표가 되기에 이는 협의가 되었으며 반면 투자자 혹은 건축주는 다른 건물에 비해 더 오랜 시간의 설계기간과 협의 및 여러 테스트와 모니터링을 예상해야 하며 더불어 다른 프로젝트보다 건축비가 증가하는 것을 고려해야 실현이 가능한 프로젝트이다. 사회적 이슈와 공동체적 삶이라는 것에 대한 이해심이 없는 한 실현되기가 어려운 프로젝트이기도 하다. 그럼에도 불구하고 꼭 해야하는 이유가 있다면 설계와 동시에 진행되는 연구결과를 바탕으로 해서 얻어진 모든 데이터를 공개해서 향후 에너지 절감과 쾌적성을 위한 건축적 발전방향 설정에 도움을 주고자 하려는 것이다.
왜 이런 작업을 여러 방법을 통해서라도 꼭 하려고 하는가라는 질문에는 간단하게 답을 할 수가 있다.
여러 단열 시스템을 다각도에서 연구하는 이 시기에 흑백의 논리를 잠시 접고 기후라는 변수를 고려 내구성을 높이는 새로운 중간적인 시스템을 고려해 보자는 의미이다. 그 오랜시간 내단열에 대한 노하우 조차도 가진 것이 없고 그렇다고 외단열에 대한 자신있는 시스템도 없는 상황에 또다른 시스템을 제안하는 것 조차 혼란을 야기할 수도 있을 것이다.
눈에 보이지 않는 가치를 수치화 하는 작업으로 이해를 하면 된다. 마찬가지로 아직은 이론적인 단계에 불과하지만 관리비 제로라는 컨셉의 실현 가능성 또한 검토가 될 것이다. 더불어 각 구조체의 내구성 성능을 향상시켜 유지 및 보수를 위한 추가적 전체생애주기(LCC, LCA)를 향상시키는 것으로 소비자의 부담을 줄이는 것이다. 더불어 에너지 절감법이 강화되는 현 시점에서 설득력이 있는 시스템에 대한 제안이 시급히 필요하다.
첫째,
노출 콘크리트를 선택한 주 이유는 에너지 절감형 „건축“에 대한 거부감이 있는 건축가들에게 에너지 절감형 건물도 충분히 디자인적인 면에서 충분히 설득력이 있다는 가능성을 보여주고 좀 더 쉽게 건축가들에게 다가가려는 의도가 있다.
둘째,
노출콘크리트로 외부 마감을 한다면 비슷한 구조 형태인 치장벽돌과 돌 마감형의 건물의 디테일 솔루션을 같이 얻을 수가 있기 때문이다.
세째,
지극히 상식적인 건축을 하자는 것이다. 그 동안 경제성이라는 명분하에 많은 가치를 포기했지만 결과적으로 유지관리비와 하자보수비 그리고 에너지 비용 및 쾌적성과 건강이라는 모든 것을 포함한다면 건축의 가장 기본적인 쾌적성이라는 것을 소홀히 해온 것이 사실이다.
건축물리적 조합을 우리 기후에 맞추어 찾아내지 못한다면 에너지 절감법의 일환으로 계속 강화되는 단열성능은 여름이 습한 우리기후에서 습환경 면에서 오히려 더 많은 부작용을 낳을 것으로 판단을 한다. 더 늦기 전에 가장 합당한 최적의 솔루션을 제안하는 것이 우리의 실질적인 목표이다.
이 연구과제에 참여하는 건축주는 건물에 관해서 최상의 설계 및 시공관리의 시스템을 얻게 되며 가치가 높은 건물을 그 결과물로 얻게 된다. 다만 일반 건물과 다르게 연구시간이 필요하기에 설계 및 협의 그리고 결정 기간만 프로젝트의 규모와 용도에 따라 차이는 있지만 최소 1년
이상 걸린다는 단점이 있다. 또 모니터링 및 기타 실험을 위해 추가적인 비용부담도 있다. 즉, 경제적 이득만을 바라는 건물과는 거리가 있기에 이에 대한 이해가 무엇보다 필요하다.
4. 프로젝트 정보
규모 및 용도: 원래의 궁극적 적용대상은 고층의 공동주택이지만 적용 가능성을 좀 더 구체적으로 살펴보기 위해서는 작은 소규모의 건물도 충분히 적용 가능하다. 단독의 경우도 물론 가능은 하지만 경제성 면에서 한계가 있기에 어느 정도 규모가 있는 것이 시공비 대비 설계 및 자문비의 비율이 줄어 들기에 더 효율적이라 볼 수가 있다. 제안하는 규모는 다음과 같다. 규모의 조정은 협의가 가능하다.
- 단독 (연면적 150 제곱미터 이상)
- 주거단지의 경우 (연면적 500 제곱미터 이상)
- 다세대 건축물 (연면적 400 제곱미터 이상)
- 사무실 건축물 (연면적 400 제곱미터 이상)
- 혼합형 건축물 (연면적 400 제곱미터 이상)
구조:
- 철근콘크리트- / 조적조 중단열 시스템, 외부 노출콘크리트, 목재, 찡크, 석재와 기타 마감의 조합
- 철근콘크리트 거푸집 열교억제 스페이스 바 적용
- 단열재: XPS(외벽: 압출법 단열재, 창호주변 불연재 단열재)
- 평지붕 혹은 건물에 따라 경사지붕
- 3중 유리의 패시브하우스 인증창호 열관류율 0,80 W/m²K(시공전) 이하, 독일 혹은 국산
- 햇빛차양장치: 미서기/접이식 미서기(알루미늄 혹은 목재) 및 외부 블라인드 혼용(외부), 국산
- 투습형 내부미장마감(벽지는 합지벽지만 가능, 실크벽지일 경우 콘크리트 구조체 제습)
- 거주 공간에는 별도의 천정이 없음, 부속실에만 천정을 설치해서 설비부자재(공조, 전기, 온냉수...)를 시공한다.
- 외부방수: 쉬트방수를 기본으로 함
- 지붕: 역전 지붕 예상
지하층: 있을 경우 (내벽과 바닥 배수층 시공 없음), 방수콘크리트와 지수제의 사용, 이어치기 부위를 쉬트방수의 접착성능과 시공 기술을 고려해서 방수에 문제가 없도록 고려.
- 층수: 제한은 없지만 지상 2층에서 5층사이(구조, 방화고려)
건축물 설비 정보:
- 폐열회수 공기조화기, 국산 혹은 독일산
- 지열교환기(액체방식) 과 히트펌프(심정)의 조합에 따른 복사냉난방 시스템, 국산, 유입공기 제습
- 온수 축열조: 국산
- 태양광 및 집열판 설치(지붕): 국산
참여 엔지니어 및 협력업체:
- 건축물리(온습도, 열교, 디테일 작성, 수정 및 제안), 중단열 시스템 생산업체와 조율(독일): 홍도영
- 설계(법규해석, 기본, 허가, 실시, 디테일 제안 및 협의, 시방서, 견적(외주), 공사계획표작성, 도면정리, 협의 및 결정내용 기록 및 전달, 현장감리(감리 및 기록), 국가 지원프로그램 검색 및 제출: Notion (박현진, 김민석, 2014년 젊은 건축가상 수상)
- 건축설비 컨셉, PHPP 건축 및 설비, 공조기, 중단열 시스템 협의 및 조율(한국), 기타 에너지 절약에 관한 협력: 미정
- 기계 및 전기설비 계획: (미정), 건축가와 협의후 실제 시공에 필요한 도면 작업 및 타공 정보 제공, 부하계산을 해당 컨설팅 사무소와 협의, 외부인입관까지 설계 범위에 포함, 우수, 오수, 상수, 기계설비 및 자재 포함
기술자문 업체 및 프로젝트 팀:
- Schoeck Germany (www.schoeck.de) Alexander Krenczik, Dominic Willetts Head of Emerging Markets, 적용기술 지원, 자재지원, 부분적 구조계산 지원
- 복사냉난방: 미정
- 기밀자재 및 기밀테스트: Pro Clima Korea, 손진칠 대표
- 구조설계: 미정, 골조도면, 타공도, 구조계산, 구조설계시 지원
- 에너지 및 설비 컨설팅: 미정
- 건축물리 및 디테일 컨설팅: MaxMin, 홍도영
- 시공사: 미정
외피 단열 성능:
외부의 노출콘크리트(혼합 가능) + XPS 240mm (압출법)/비드법/불연재 + 철근콘크리트 / 조적조
열관류율:
- 외벽: 0,12 W/m²K
- 지붕: 0,10 W/m²K
- 바닥: 0,15 W/m²K
- 창호: 0,90 W/m²K
출처: http://cafe.naver.com/bauhaushong/9
패시브하우스 설계 및 시공
