단독주택 - 람다하우스(1.2리터)

*용도단독주택 
건축물주소[ 339 ]
건축물이름람다하우스(1.2리터) 
설계사Dipl.-ing 홍도영, 에이치제이피 건축사사무소(국내설계/감리), The Design Story (실내 디자인) 
시공사(주)티에스종합건설, 한주패시브건설 
기계설비설계사금성종합건축사사무소 
전기설비설계사수양엔지니어링 
구조설계사(주)상원구조기술사사무소 
에너지컨설팅홍도영 
설계기간2013년3월~2013년10월 
시공기간2014년4월~2014년10월 
대지면적382  ㎡
건축면적151.3  ㎡
건폐율39.61  %
연면적244.97  ㎡
용적율64.13  %
규모지상2층 
구조방식철근콘크리트 
난방설비가스보일러 
냉방설비에어컨 
주요내장재시멘트 미장 후 페인트 도장 
주요외장재치장벽돌 
외벽구성치장벽돌 90mm + 공기층 10mm + 압출법단열재 110mm 2겹 + 철근콘크리트 200mm + 내부미장 15mm 
외벽 열관류율0.144  W/㎡·K
지붕구성분리층 + 압출법단열재 140mm + 압출법단열재 160mm + 방습시트 2겹 10mm + 철근콘크리트 슬래브 220mm 
지붕 열관류율0.106  W/㎡·K
바닥구성방습시트지 3mm + 압출법단열재 110mm 2겹 + 콘크리트매트기초 300mm + 단열재 80mm + 층간소음재 30mm + 방통층 60mm + 원목마루 22mm 
바닥 열관류율0.104  W/㎡·K
창틀제조사Hebel (Germany) 
창틀 열관류율1.1  W/㎡·K
유리 제조사Flachglas 
유리 구성4Loe1 + 18Ar + 4CL + 18Ar + 4Loe1 
유리 열관류율0.5  W/㎡·K
창호 전체열관류율
(국내기준)
0.72~0.90  W/㎡·K
유리 g값0.49 
현관문 제조사Hebel(Germany) 
현관문 열관류율0.8  W/㎡·K
기밀성능(n50)0.60  회/h
환기장치 제조사Zehnder(ComfoAir 550 VL Luxe Enthalpy), 인에어(국내대리점) 
환기장치효율
(난방효율)
84  %
난방면적181  ㎡
난방에너지요구량12  kWh/㎡·a
난방부하11  W/㎡
계산프로그램PHPP Version 8.1 
                                                                                                                  .
[람다하우스 온습도 및 에너지 모니터링]
[HOUSE DATA]
(단위 : ㎡)

 건축면적

연면적 

TFA

실내난방바닥면적 

1층 

2층 

소계 

주차장 

합계 

 151.30

120.46 

93.67 

214.13 

30.84 

244.97 

181.00 

 

 





 

















주) 도시가스와 전기 소비량은 매일 계량기를 실제로 검측하여 기록한 값이다. 에너지 비용은 고지서 수령 후 수정된다.
전기료는 1월12일~2월11일 기간 사용량이 1월 요금고지서로 발부 되는데 누진제 구조를 가지고 있으므로 청구기간의 사용량에 따라 단가가 달라진다.
이런 이유로 1월 전기료의 계산을 예시하면, 1월1일~1월11일 사용량 × 12월 단가 + 1월12일~1월31일 사용량 × 1월 단가가 된다.
도시가스료는 누진제는 없으나 매 청구월 도시가스의 발열량과 단가가 차이가 나는데 이를 알 수 있는 고지서 발부 시점과 1개월 이상 시간차가 나는 관계로 고지서가 발부된 후에 보정한다.
모든 비용은 부가세(VAT)를 포함한 값이다. 전기료의 경우에는 곁가지로 붙어오는 TV수신료는 제외하였다.
 

[람다하우스에 적용된 패시브하우스 요소기술]

1. 처마와 외부차양


주거용 패시브 하우스에는 기본적으로 낮은 열관류율과 태양에너지 투과율이 높은 창호를 설치한다.
그런데, 이런 창호는 겨울철 태양으로부터 난방에너지를 적극적으로 얻는데는 유리하지만 반대로 여름철 냉방 부하를 높이는 문제를 만든다.
이를 해결하기 위해서 두가지 교과서적인 처방을 하였다.
그 첫번째는 남측 창호에 모두에 처마를 설치하였는데, 특히 상대적으로 온도가 높아질 가능성이 있는 이층 발코니 상부는 태양에너지 가득율이 낮아지는 손해를 감수하면서까지 2m 가깝게 처마를 길게 연장하였다.

두번째는 모든 창호 외부에 복사에너지 차단을 위한 차양을 설치 하였다.
1,2층 남측 전면에는 전면 개페가 가능한 폴딩식 차양을 설치하였고 동서 방향 측면에는 슬라이딩 방식의 덧창을 설치하였다.
측면의 슬라이딩 덧창은 벽면 레일을 따라 자유롭게 이동이 가능하기에 필요에 따라 건물 앞쪽의 마당을 가리는 용도로 사용할 수도 있다.
 

이 밖에 부엌 싱크대 전면창과 같이 개폐가 되지 않는 고정창호에는 전동 블라인드로 복사에너지를 차단하였다. 

 

2. 창호  

아무리 좋은 창호도 왠만큼 허접한 벽체보다 열관류율이 높다. 창호를 통한 열손실이 그만큼 많다는 의미다.
그렇다고 창을 없애는 것이 맞는 처방일까?
인간이 만든 건축물 중에 벽은 없고 지붕만 있는 집은 있어도 창이 없이 벽으로만 된 집은 없다.
창이 없이 벽으로만 만들어진 구조물은 흉악범을 세상으로부터 격리하기 위한 지하 감옥밖에 없다.

람다하우스에는 Hebel(독일)사가 제작한 Meranti(참나무과) 목창호로써 유리 열관류율 Ug: 0,5 W/m²K, Argon 가스 충진, g-value= 49%,외부 반사율=15%, 가시광선 투과율=74%, 방음성능 =32dB, 간봉은 Swisspacer Ⅴ 창호 프레임은 열관류율(Uf)은 1.10W/㎡.K 가 설치되었다.

하지만, 창호는 표면적인 스팩보다 시공 품질이 더 중요하다. 본 건물을 설계한 홍도영 건축가는 한국의 시공 상황과 시공업체의 작업 완성도를 고려하고 내구성 등을 감안하여 골조와 단열재에 각각 50% 위에 창호를 설치하는 디테일을 결정했다.


창호 회사가 공급한 스팩의 창호를 위 도면과 같은 디테일로 시공했을 시 창호 전체 열관류율(Uw)은 0.72~0.90 W/㎡K인데, 이는 창호의 크기와 시공시 발생할 수 있는 열교를 고려한 수치다.


가시광선 투과율(VLT) 74%의 유리를 통해 보는 풍경이 무척 깨끗하다.
깨끗하기도 하지만 상(象)이 물결 모양처럼 왜곡됨이 없이 그대로 투명되어 들어온다.

3. 열회수환기장치

Zehnder社의 ComfoAir 550 VL Luxe Enthalpy  모델이 설치되었다. 폐열회수비율(Heat recovery enthalpy) 84% 이상, 습기회수율(Moisture recovery enthalpy) 63% 다.


대부분의 급기 및 배기 파이프는 슬라브 속에 매립하였고 이를 위해서 정교한 닥트 도면과 슬라브 타공 도면이 작성되었다.

 
  
위 급/배기 닥트 도면에도 표시되어 있는 바와 같이 침실과 거실에 급기를 하고 화장실과 주방으로 배기하는 구조다.
급기 및 환기 디퓨저의 위치와 풍량 배분은 Zehnder社의 자문을 받아 금성종합건축사사무소에서 계획하였고, 기기 설치 후에 Zehnder社의 국내 대리점으로 공조기의 공급을 담당했던 인에어(IN-AIR)社를 통해서 최종적으로 TAB 측정 및 조정을 하였다.


흡기되는 공기와 배기 공기가 혼합되는 것을 방지하기 위하여 환기 장치의 흡기 그릴은 현관문이 있는 동쪽에 설치하고 배기 그릴은 반대편 벽체에 설치하였다.


실내에서는 공기 흐름을 차단하는 격벽에서의 원할한 공기 흐름을 만들기 위하여 오버플로워(Overflow)를 모든 격벽 구간에 설치하였다.
공조기의 공기 흐름을 만들기 위해서 기존에는 출입문의 하부를 일부 잘라서 공기 흐름을 만들어줬는데 이경우 그 인위적인 틈으로 공기뿐만이 아니라 소음이 전달되는 문제가 있었다.
오버플로워(Overflow)는 이러한 문제를 해결하는 수단으로써 장치내에 흡음제로 충진된 공기 통로가 있어서 공기의 흐름은 원할하게 유지하면서도 소음의 전달은 차단해 준다.



실내 인테리어는 단정하고 꾸밈없는 간결함을 유지하였다.
내부 마감은 일반적인 석고보드 후 벽지 마감 방식이 아니라 시멘트 미장 후 페인트 도장으로 마감하였는데, 이는 골조의 축열 과 조습 기능을 최대한 살리기 위한 선택이다.


남측창에 설치된 목재로 만든 폴딩 덧창 사이로는 실내 생활에 불편함이 없을만큼의 가시광선이 은은하게 투과되는데 이는 창살을 구성하는 목재의 모서리 부분이 45도로 가공되어 있기 때문에 정면에서 볼 때는 시야가 가려지지만 아래 방향 사선으로는 10mm 간격으로 오픈 되어 있기 때문에 통풍과 필요한 만큼의 가시광선을 투과하여 준다.

4. 열교차단(ⅰ) 아이소코브(Isokorb)

돌출 처마 및 발코니 상부 구조에는 열교 차단을 위해서 쉬크사의 아이소코브(Isokorb)가 설치되었다.


이층은 더운 공기가 상승하고 비교적 창호의 면적이 넓기 때문에 창호 외부의 발코니 상부 처마의 길이를 2m 가깝게 돌출하도록 계획되었다.
이곳에는 다른 처마에 설치된 것과는 달리 외부 치장벽돌의 하중을 받아내고 폴딩 덧창을 지탱하는 철물에서 발생하는 열교를 차단하기 위한 아이소코브를 설치하었다.




5. 열교차단(ⅱ) 푸레니트(Purenit)

푸레니트(Pirenit)는 폴리우레탄 리싸이클링 제품으로 문이나 창호, 조적조 등 하중을 받는 부위 하단에 설치해 구조를 지탱하면서 단열성능까지 발휘한다.

람다패시브하우스는 베리어프리(Barrier free) 구조로써 일층 바닥의 높이가 GL+70으로써 사실상 건물 내부가 단차가 없어서 현관문이나 창문 등 어떤 곳으로도 보조적인 수단없이 휄체어 등의 출입이 가능하다.



이런한 구조는 노령화가 진행될수록 필요성이 증대될 것이지만 반면에 방수, 단열 등 상충되는 건축 요소들의 충돌을 해결해야만 한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 람다하우스는 지면과 연결되는 창호 하부, 지면과 단차없이 이어지는 현관문과 거실창 하부 등에는 푸레니트(Purenit)를 시공하여 구조적 안정성과 동시에 열손실을 최소화했다.



또한, 현관문과 모든 창호의 외부 하단에는 배수트랜치를 설치하고 건물 경계를 따라 500mm 폭으로 강자갈을 둘러 빗물 튀김을 방지하고 배수를 원할히 해 물이 조적을 타고 건물로 침투하지 않도록 했다.

6. 열교차단(ⅲ) 옥상파라펫 ALC 시공

평지붕의 옥상 난간(파라펫)은 콘크리트 구조체로 연결했을 경우에는 열교에 취약하다.
 람다패시브하우스는 옥상 파라펫 부위를 구조체로부터 분리해 열적으로 손실이 일어나지 않도록 열전도율이 0.12 W/㎡K 로 비교적 낮은 ALC  블록으로 시공했다. ALC 블록 상부는 알루미늄 두겁으로 덮어 방수층을 형성해야 하므로 이를 고정할 수 있도록 철근으로 보강할 수 있도록 최상단  블록은 U 자 형태로 가공하였다.
ALC블록은 조적이기에 보통 상부의 슬래브와 연결되어 하중을 받는 경우에는 별도의 보강이 필요없지만 그렇지 않고 상부에 연결되는 지지물이 없을 때는 보를 통해 보강을 해주고 높이가 조금 있을 때는 추가적으로 기둥으로 보강을 해야 한다.
람다하우스의 경우에는 독일 회사에서 사용하는 간략표를 토대로 그냥 보만 설치한 경우다.


최상단 ALC 블록을 U자 형태로 파낸 후 철근을 배근하고 콘크리트로 보강한 후 상부에 다시 알루미늄 두겁을 시공하였다.



7. 열교차단(ⅳ) 치장벽돌고정용 단열화스너

외단열 시공에서 단열재를 고정하는 화스너에 의한 점형열교를 간과하는 경우가 많다. 특히 단열재를 거푸집에 대고 일체타설하는 것우 철재 폼타이를 골조 경계면에서 제거하지 않고 오히려 외장재의 지지대로 사용하는 경우도 흔하다.


람다하우스에는 베버(BEVER, 독일)사의 패시브하우스 전용 화스너를 사용하였는데 외부 단열재를 고정하는 동시에 외부 치장벽돌을 지지할 수 있다.


화스너는 콘크리트용과 ALC블럭용으로 구분되며 가로세로 1m × 1m 에 9개의 화스너를 시공해야 하고 코너부와 같이 취약 부위에는 보강 시공해야 한다.
단열재의 두께로 인해 1 평방미터당 약 9개의 긴결철물이 필요했기에 열전도가 낮은 스테인레스 재질을 사용하는 것은 필수인데, 일반철물을 사용하면 결국 작은 점형열교라 할지라도 전체 단열성능에 마이너스 영향을 미치게 된다.

8. 결 언

람다하우스는 난방요구량 12 kwh/㎡.a(1.2리터) 로 계획되었다.
또한, 여름철 뜨거운 태양 복사 에너지를 차단하기 위해 폴딩도어 형태의 덧창과 슬라이딩 덧창 및 전동 블라인더를 설치하고 있다.
특히, 상대적으로 온도가 높은 이층 발코니부는 겨울철 태양에너지 투과율을 훼손시키는 것을 감수하면서까지 2m 에 달하는 긴 처마를 내고 여기에 햇빛 차단용 폴딩 덧창도 갖추고 있다.
이러한 선택으로 인한 동절기  열적 손실을 보완하기 위하여 건축물리학적 고려로써 일층에서 받은 복사에너지를 열전도율이 높은 구조체와 미장마감한 내피를 통하여 계내 열평형을 높혔는데,  이결과로 상대적으로 열전도율이 낮은 경량구조에 비하여 월등하게 일이층간의 복사불균형 차이가 줄어들었다.


이러한 기능에 더하여 건물 중앙부에 계단실을 내고 중앙부 대부분을 VOID 처리하였는데. 이로 인하여 오픈부 양측벽의 콘크리트면에 의한 축열 기능으로 건물 일,이층간의 온도 편차가 계절에 관계없이 0.5 ℃ 이내의 놀라운 균일성을 유지한다.

승부를 내야만 하는 싸움에서 필승하기 위해서는 '살을 내주고 뼈를 취해야 한다'
전기한 건축 요소들은 그 하나하나가 전체 에너지 효율에 미치는 영향은 미미할 수도 있다. 또한, 국내의 현실을 감안했을 때 실현하기에는 적지않은 고통이 따른다.

그러나, 그 작은 하나하나가 뭉쳐서 하나로 구현된 것이 패시브하우스다.
귀찮고 작은 것이라고 외면하고 단지 두터운 단열재의 두께에만 의존한 벽체의 구성만으로는 하자없는 집을 지을 수 없다.
고통은 내주어도 감내할 수 있는 '살'일 뿐이지만 그로인해 얻어낼 수 있는 쾌적한 공간은 반드시 취해야할 '뼈'일 것이다.

Comments

1 지장단 2016.03.18 03:22
많은 공부되었습니다!!
1 김대용 2016.03.19 08:25
흡음제로 충진된 공기통로는 처음 보는 것 같습니다. 공기통과율이 어느정도인지 궁금하기도 하군요... 시중에 파는것인지 .. 아니면 특수 제작인지도 궁금합니다.
3 손태청 2016.03.19 12:07
김대용님.
Overflow는 젠다사에서 환기장치와 함께 구입한 것입니다.
격실에 공급된 공기의 통기가 충분히 가능한 용량입니다.
제가 보기에 개념적으로는 최소 강제송풍압력 기준 공기유속 0.5m/s 정도의 통과 체적을 가지고 있는 것으로 보입니다.
내부 흡음구조 자체는 우리도 알고있는 형식이기에 처음에는 제작을 해볼까도 했습니다만 생각할 것이 산적한 건설 현장에서는 나무젓가락 하나 제작해 쓰는 것이 시멘트 백포대 사는 것보다 어려울 때가 있습니다.
이것 아니라도 다른 현장에 비해서는 제작품이 많은 상황이었고요.
외피가 슬라이딩 구조라서 벽체의 두께에 따라 폭 조절이 가능한데 충분히 국내 제작이 가능할 것으로 봅니다.
1 육진수 2016.03.25 17:41
정말 살고 싶은 집입니다. ^^

어서 빨리 이런집이 보편화 되었으면 좋겠습니다.
1 김대용 2016.03.27 12:18
손태청님 친절한 답변에 감사합니다^^ 같이 구입이 가능한 것이군요
M 관리자 2016.04.01 09:02
겨울 보고서
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=550
3 손태청 2016.04.02 06:58
오하수 벤트/통기용 배관
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=555
3 손태청 2016.04.02 06:59
PHPP로 이해하는 태양의 선물
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=295
3 손태청 2016.04.02 07:04
실내 라돈 측정 결과
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=219
3 손태청 2016.04.26 10:28
여름 보고서(2015)
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=610
3 손태청 2016.06.20 13:07
패시브하우스 쾌적한 여름을 위해 주인이 부지런을 떨어야하는 쪼잔한 이유

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=698&page=0&sca=&sfl=&stx=&sst=&sod=&spt=0&page=0
3 손태청 2016.06.29 10:55
지능형 난방 알고리즘(Intelligency heat Control)

http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=776&page=0&sca=&sfl=&stx=&sst=&sod=&spt=0&page=0
3 손태청 2016.07.12 13:33
기상청 예보 자료를 이용한 실내 온습도 변이 해석
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=837
3 손태청 2016.08.02 11:15
환기와 실내 이산화탄소 상관관계
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=983&page=0
3 손태청 2016.08.22 12:58
햇빛차양장치(덧창,덧문)와 냉방에너지의 상관 관계
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=1105
1 박성업 2016.08.27 16:19
공사금액. 내부구조 도면 좀 알수있을까요?
패시브하우스를 끔꾸고 있습니다
M 관리자 2016.08.27 21:28
내부구조는 중간에 평면도가 올라가 있으니 참고하시면 되실 듯 합니다.
공사비는 여쭈어 보고 올리도록 하겠습니다.
3 손태청 2016.09.02 16:43
2016년 여름보고서
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=1122&page=0
1 김송도 2016.10.26 19:55
협회에서 올리신 단열재에 관한 자료를 보면 xps 는 외벽에사용하기에 적합하지않다고 하였어요. 근데 위에 사진을 보면 외벽에 xps 를 사용하였는데 괜찮은건가요?
M 관리자 2016.10.26 21:12
벽돌 뒤에 들어가는 것은 괜찮습니다.
저희가 이야기하고 있는 것은 외단열미장마감일때 XPS 를 사용할 수 없다는 것입니다.
1 김송도 2016.10.31 23:33
알겠습니다. 압출법은 외단열에서 마냥 배제하구 있었는데 벽돌뒤에는 괜찮군요.
벽돌뒤에 설치되는 압출법단열재는 지하에 매장된것처럼 성능저하가 더딘가요?
1 홍도영 2016.11.10 07:18
성능저하가 더딘 것이 아니라 처음부터 너무 성능을 좋게 보고 계산하는 관행이 문제라 볼 수가 있지요. 그 성능저하라는 것이 계속 진행형은 아닙니다. 그 성능저하의 값을 처음부터 고려한다면 문제가 될 것이 없지요. 자동차 연비와 비슷하지요. 실험실 조건이 아니라 실제 사용면을 고려한 값을 사용하면 문제될 것이 없습니다.
1 김송도 2016.11.11 20:53
좋은답변 감사합니다. ^^
3 손태청 2016.12.29 14:02
RC조 패시브하우스 축열 특성
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=1712
3 ifree 03.09 08:57
RC조 패시브하우스 단열과 창호 설치
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_01&wr_id=13002
3 ifree 03.14 17:23
써멀 브레이크(Thermal Break)
주차동 등 비난방 구역의 열적 분리
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=1942
3 ifree 03.20 15:48
람다하우스 겨울보고서(2016.11.-2017.03.)
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z4_04&wr_id=1962