Seymour-Smith Architects의  주택

패시브 하우스의 장점, 단점 그리고 비용

Boram Yang Boram Yang
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이미 유럽에서는 많이 상용화된 패시브 하우스(Passive house)에 대한 관심도가 국내에서도 증가하고 있다. 패시브 하우스는 1991년 독일의 헤센주의 지원 아래 다름슈타트(에 최초로 지어졌고, 같은 주에 위치한 프랑크푸르트는 2009년부터 패시브 하우스 공법을 사용하는 건물만 건축허가를 내주고 있다. 패시브 하우스란 별도의 공기 재순환 장치 없이 신선한 공기 덩어리의 후 가열이나 후 냉각을 통해 스스로 열 쾌적을 유지할 수 있는 건물을 의미한다. 열 쾌적이란 인체가 처해있는 온도를 쾌적하게 느끼는 상태를 뜻한다. 액티브 하우스가 태양열 등의 외부 에너지를 능동적으로 활용하는 반면, 패시브 하우스는 단열 시스템을 통해 에너지 사용량을 최소화하여 에너지 사용에 소극적이다. 태양광뿐 아니라 사람이나 가전제품으로부터 발생하는 열 또한 패시브 하우스의 자원에 포함된다. 태양열 에너지와 내부 열원의 활용과 환기 장치와 연결된 단열 시스템을 통해 쾌적한 실내 환경을 구축하며, 난방 에너지 소비량이 연간 ㎡당 15kWh를 초과하지 않는다. 기존 방식으로 지어진 주택에 비해 난방 비용을 최대 80~95% 절감할 수 있다. 패시브 하우스의 단열재는 열의 손실을 막아 난방 에너지 사용을 줄이는 것이 주목적이지만, 여름에는 외부의 열을 차단하는 역할도 한다.

하지만 에너지 절감과 냉, 난방비 절약을 위해 기존의 건물을 그냥 둔 채 새로 건물을 지을 수는 없을 것이다. 새로 짓는 건물뿐만 아니라 기존 건축물도 개, 보수를 통해서 이러한 기준을 달성할 수 있다. 그래서 패시브 하우스도 기존 건축물처럼 제한 없이 다양한 디자인을 적용할 수 있다. 단지 시각적으로 친환경적 이미지를 덧씌우는 것이 아닌 실질적으로 환경에 도움이 되는 집. 진짜 지금부터 다양한 건축 사례와 함께 패시브 하우스의 장점, 단점 그리고 비용에 대해 알아보자.

장점

패시브 하우스의 가장 큰 장점은 에너지 소비량 절감과 쾌적한 실내환경 유지이다. 패시브 하우스는 단지 에너지 절감을 위한 친환경 건축물을 넘어 최적화된 쾌적성을 얻기 위한 건축 방식이다. 위에서 설명한 요건을 충족하는 패시브 하우스는 외부 온도가 35℃일 때, 주택 상층부의 실내 온도가 26℃를 넘지 않으며, 외부 온도가 영하 10℃일 때도 별도의 난방 장치가 필요하지 않도록 적정한 실내 환경이 유지된다. 또한, 비용 측면에서도 이점이 있다. 건축물이 지어지고 수명이 다 할 때까지 꾸준히 지출되는 비용을 '생애주기 비용(LCC: Life Cycle Cost)'이라 하는데, 기획설계비, 건설비용, 유지관리비용, 폐기처분비용 등이 포함된다. 패시브 하우스는 초기투자비용은 비싸지만, 냉난방비가 일반 건축물의 1/10 이하로 지출되며, 기계 설비 등의 수명이 늘어나 유지관리 비용이 상당히 절감된다.

따뜻한 느낌의 외관이 인상적인 사진의 건물은 영국의 건축가 MZO TARR ARCHITECTS의 프로젝트이다. 위의 로이하우스와 마찬가지로 SIP(구조용 단열패널, Structural Insulated Panel) 공법으로 시공되었다. 미국 삼나무 재목을 덧붙인 패널로 기능적 역할을 할뿐 아니라 시각적인 효과를 더해준다. 파사드에서 친환경적인 건물의 정체성이 잘 드러나고, 심플한 창의 배열이 현대적으로 보인다. 지열 시스템이나 빗물 이용 시스템 등 액티브, 패시브 기술과 결부된 첨단 소재가 사용되었다.

패시브 하우스의 기본 요건

단어의 정의에서도 알 수 있듯, 패시브 하우스는 어떤 규격이라기보다는 기본적인 개념에 가깝다. 하지만 국제 패시브하우스 인증기관인 독일 패시브하우스협회(PHI)로부터 인증받기 위한 기준이 있다. 정량적 기준과 에너지 성능과 관련하여 4가지 조건이 있는데, 특히 기밀도와 난방 에너지 효율이 중요하다. 기밀도는 환기량에 대한 척도로 50Pa 기준 시간당 0.6회 이하로 요구된다. 난방 에너지는 연간 요구량이15kWh/㎡ 이하 혹은 난방 부하가 10W/㎡ 이하로 둘 중 하나의 기준을 만족하게 해야한다.

사진은 한국기업 로이하우스의 프로젝트로 거제도에 위치한 패시브 하우스 단지이다. 국내에 여러 가지 패시브 공법이 있는데, 시행사가 선택한 것은 SIP(구조용 단열패널, Structural Insulated Panel)공법이다. 이는 미국에서 80여 년간 사용된 경량목구조 건식 벽체 시스템으로 화기에 강하며, 내진, 내풍, 내구성이 우수한 시스템이다. 이러한 SIP공법과 함께 독일 시스템 창호, 폐열회수환기시스템을 적용했다. 기존 주택보다 80% 이상의 에너지가 절감되며, 태양광발전모듈 설치로 전기요금도 적게 든다. 패시브 하우스에 유리한 거제도의 기후적 조건 덕분에 형태적으로 일반 패시브하우스처럼 외피면적-부피의 최적화를 고집할 필요가 없었다. 건물 주위를 둘러싸는 목재데크, 발코니, 옥상정원으로 생활 공간을 확장해준다.

단점

패시브 하우스의 단점으로 주로 언급되는 것은 모든 사용 영역의 온도가 동일하다는 점이다. 한 집 안에서도 욕실은 좀 더 따뜻하고 침실은 좀 더 시원하게 사용하는 등 공간마다 원하는 온도가 다를 수 있는데, 패시브 하우스에는 온도를 개별적으로 조절하는 기능이 없다. 비상 조치로 추가적인 전기 히터를 두면 도움이 된다. 또 한 가지 단점은 환기 시스템의 부작용으로 인한 건조한 공기이다. 만약 사람이 집을 비우게 되면, 특히 겨울에 공기가 더 건조해질 수 있다. 이에 대한 해결책으로는 집을 비울 때 환기 장치를 가장 낮은 단계로 설정할 것이 추천된다. 잔열이 환기장치에 필요한 만큼만 도달하기 때문에, 집을 충분히 식힐 수 있다.

사진은 영국의 건축가 SEYMOUR-SMITH ARCHITECTS의 프로젝트로 300년 동안 버려져 있던 석조 건물이었다. 패시브 하우스로 디자인되었고, 영국에서는 처음으로 인증받았다. 높은 단열 수준, 열관류량이 높은 냉교의 제거로 열에너지의 손실을 방지하고, 남향으로 3중 창을 내어 태양열 에너지 활용도를 극대화했다. 언덕에 파인 부지에 위치해 주변 환경으로부터 도드라지지 않게 잘 어우러진다. 교외 풍경의 환경 요소에 맞추어 간결함을 극대화한 미니멀 스타일로 건물을 디자인했다.

에너지발전

액티브 하우스는 외부의 에너지를 가져다 쓰지만, 패시브 하우스는 그렇지 않다. 그렇다면 어떤 방식으로 에너지를 얻을까? 패시브 하우스는 필연적으로 발생하는 열 에너지들을 집 안에 보존하는 방식으로 온도를 조절한다. 열 에너지 필요량의 일부는 주택 내부에서 얻는데, 사람뿐 아니라 전자기기에서 방출하는 열이 이에 포함된다. 그 외 부분은 창을 통해 들어오는 태양 에너지로부터 얻는다. 이러한 패시브 건축에 태양열 에너지, 지열 에너지, 신재생 에너지 등을 적극적으로 활용하는 엑티브 건축의 요소까지 더해지면 제로에너지 하우스를 구축할 수 있기 때문에 각광받고 있다. 기존에 주어진 환경적 요소를 많이 활용하기 때문에 우리나라의 실정이 맞는 특성화된 방식이 연구개발되어야 한다.

사진은 JOSEPH THURROTT ARCHITECTS의 프로젝트로 스코트랜드(Scotland)에 위치한 패시브 하우스 방식의 건물이다. 두채의 장방형 건물을 포개어 놓은 형태로, 두 건물이 면적은 같지만, 내부 공간 구획은 다르게 되어있다. 지붕의 경사는 주변 환경과 조화를 이루고, 태양열 전지의 성능을 극대화 하기 위해 45도로 설계되었다. 실내환경은 공기조화 시스템에서 손실되는 손실열을 다시 거두어들여 재활용하는 열 회수 환기시스템을 통해 유지되며, 추가로 기계식 폐열회수형 환기시스템 MVHR이 사용된다. MVHR 시스템에 내장된 수용성 가열 코일 필요할 때마다 추가적인 열을 보충해준다. 지붕에는 태양열 전지판이 장착되어 있다. 

단열

Phi  Architects의  주택
Phi  Architects

Low energy House

Phi Architects

패시브 하우스는 에너지를 생산하고 끌어오는 것보다 기존의 열을 잘 가두고 활용하는 것에 초점을 두기 때문에 단열이 아주 중요하다. 건물은 기본적으로 남향(南向)으로 지어 남쪽에 크고 작은 창을 많이 내는데, 창을 통한 열의 손실을 방지하기 위하여 3중 유리창을 설치한다. 일반 주택보다 두배 이상의 단열재를 사용하여 30㎝ 이상을 설치하는 등 첨단 단열공법으로 시공한다. 기존 스티로폼(EPS) 단열재, 압출법 보온판(XPS) 단열재, 글라스 울 단열재,  셀룰로스 단열재, 우레탄 폼 등 다양한 종류의 단열재가 있는데, 각 소재마다 특성이 다르기 때문에 패시브 하우스 기준의 열관류율을 맞추기 위해 필요한 두께도 달라진다. 보통 단열재는 200m~300m의 두께가 필요하고, 벽체는 더 두꺼워지게된다. 하지만 두께 30mm 정도로 기준을 통과할 수 있는 흄드실리카 진공단열재(FS VIP)와 같은 소재도 있으니 신중하게 선택하자.

영국의 건축가 PHI ARCHITECTS의 저에너지 건축물이다. 사진은 부엌과 서재가 위치한 남쪽의 전경으로, 사진 상에서는 나무에 가려져 보이지 않는 지붕에 PV 타일과 태양열 패널이 장착되어 있다. 내부 환경 유지를 위해서는 열 회수 환기시스템이 사용되고 있다. 

에너지 절감

그렇다면 패시브 하우스로 절감할 수 있는 에너지는 어느 정도 일까. 위에서 잠시 언급한 것처럼 패시브 하우스의 난방 에너지 소비량이 연간 ㎡당 15kWh를 초과하지 않는다. 기존 방식으로 지어진 주택에 비해 난방 비용을 최대 80~95% 절감할 수 있다. 30평 내외의 패시브 하우스라면 등유 1드럼이 채 되지 않는 양으로 1년 동안 냉난방비 걱정없이 살 수 있다는 의미이다. 또한, 석유, 가스나 그 외 다른 연료에 의지하지 않고, 태양열 발전 시스템과 환기 장치를 위한 전기 에너지만 있으면 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있다. 

사진은 오스트리아의 건축가 Reinberg의 프로젝트로 1940년대에 리모델링 되었던 아주 오래된 집을 패시브 하우스로 재탄생시켰다. 세월이 담긴 외관을 최대한 유지하면서, 태양열 전지판이 장착된 새로운 지붕을 만들고 패시브 하우스 공법을 기존 건물에 접목하였다. 

비용

아무리 좋은 건축 컨셉이라도 현실적으로 비용적인 측면을 빼놓고 생각할 수는 없다. 패시브 하우스로 냉난방비과 유지관리 비용을 절약할 수 있지만, 초기비용이 높다. 패시브 하우스의 건축 비용은 적게 잡아도 3.3㎡당 5~600만 원 정도 요구된다. 주택 건축비는 일반 건축에 비해 15∼20% 정도 더 들고, 설치 이후 냉난방비가 30% 이상 줄어 15년이면 투자비를 회수할 수 있다. 그럼에도 높은 초기비용이 부담스럽다면 정부나 지방자치단체의 지원을 활용하는 것도 방법이다.

정부는 2017년까지 패시브 하우스, 2025년까지 제로에너지하우스 수준에 맞추어 단열기준을 지속적으로 강화해 가고있다. 머지않은 미래에 패시브 하우스는 선택이 아닌 필수가 될 것을 예상할 수 있다. 하지만 아직은 시공사례도 많지 않고, 관련 시장의 활성화도 되지 않아 비싼 친환경 주택이라는 인식이 있는 것도 사실이다. 단순히 에너지를 절약하고, 환경이 이득이 되는 집이 아니라 실제 삶의 질을 높여줄 수 있는 건축 개념이라고 인식을 바꿔나가야 할 것이다. 패시브 하우스를 포함하여 다양한 미래형 주택에 대해 알아보고 싶다면 이곳을 클릭하자.

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Casas inHAUS의  주택

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