외벽 전단력에서 시작해서 AI에게 가변형투습지까지 물어보았습니다.

안녕하세요. 회원 시공사 사람사는집 입니다.

주말 저녁에 다음 현장 고민하다가 AI와 한번 놀아봤는데, 재미있어서 글 남겨봅니다.

(제가 말주변이 없어, 정리가 어렵고, 글이 깁니다.ㅎㅎ 양해부탁드립니다.)

1. 배경

작년 일본 방문 시, 한 시공사 모델하우스에서 '외벽의 내측에 합판을 댄 판넬 형태의 경우, 벽체의 전단력이 어지간한 철골보다 높아진다'는 설명을 들었습니다.

번역을 돌려보면 아래와 같습니다. 우측 하단 '우디 바넬'이 'woody pannel'로 보입니다.

전통 중목 < 북미식 경목 < 공학목재 + 조인트 철물 중목 = 경량 강철(H빔) < 우디 패널

CLT 까지는 아니지만, 투바이 구조목과 합판 2장으로 낼 수 있는 최대 전단력이 아닐까 싶습니다.

못 믿을까봐 모형도 만들어뒀더군요.

아래 사진의 MJ wood가 해당 시공사가 기존에 하던 중목+철물+가새 공법인데,

그보다 한 단계 나은 공법으로 소개하는게 투바이 구조목 내외부에 합판을 대는 Woody Pannel 방식이라네요.

설마하며 보던 중, 기다렸다는 듯 전동 모형이 있습니다.

예수의 손에 난 못자국을 확인한 도마처럼, 오오오옷! 하던 순간이었습니다.

다음 현장에 적용해보고 싶다.는 강한 의욕이 샘솟습니다.

2. 고민(1)

여러모로 장점이 보입니다.

-가변형 투습방수지+설비층 각상 자재비가 굳는다. (합판이 추가되지만, 가변형 투습지보단 저렴하므로)

-구조적으로 튼튼해짐

-스터드 찾아서 못 박을 필요 없음.

여기에, 그동안 진행했던 오래된 목조주택 개보수 현장 이곳저곳 벽을 뜯어보면, 의외로 단열재가 멀쩡한 경우가 많아서 '외단열도 없이, 가변형 방습지까지 안 해도 잘 버티네?' 라는 인식이 있던 차였습니다. 여름철 에어컨 펑펑 틀고 살았던 집들인데, 역결로도 없었던 걸로 보였고요.

요로코롬

벽 내부가 의외로(?) 깨끗합니다.

습기가 많은 욕실도 

합판 때문인지, 안에 단열재도 깨끗했어요. 

단, 외벽 타공구멍 주변(외벽등 CD관 근처, 에어컨 배관 주변 등), 욕실 외벽, 등급 이하 두께 단열재 시공된 경우는 거묻거문 했었기에, 취약 부분만 잘 시공하면 큰 문제는 없을 거라고 생각했습니다.

그런데 동시에 고민이 생깁니다.

-내부 가변형 투습방수지 + 2x2 설비상 + 합판 + 석고까지 하면

a. 손이 너무 많이 가는데?

b. 자재비도 많이 들고

c. 안 그래도 2x2 각상으로 줄어든 실내 면적이 12mm 더 줄어드네.

3. 힌트

강성이냐? 습기제어냐? 그러던 중, 간사하게 '합판이 어느 정도 증기방지막(vapor barrier, 또는 retarder) 역할을 해주지 않을까?' 하는 희망을 품습니다. 이음매 자리만 잘 막아주면, 실내의 습기도 어느 정도는 막아줄텐데.

자료를 찾아봅니다. 있네요. 무려 협회 자료입니다.

시조새이시자 개척자이신 홍도영님께 감사한 순간입니다.

기밀 방법 A

기밀 방법 B. 찾았다!

그 외 해외 사례도 좀 찾아보았는데, 긍정적입니다.

그러던 중, 충남 홍성에서 기밀장인이신 권희범 빌더님의 현장 오픈하우스를 참석하게 됩니다.

일정이 끝날 즈음, 한 쪽에 있는 창고로 만드신 듯한 공간에서 눈으로 확인합니다. 유레카.

멀리 갈 필요 없습니다. 거의 반도체 공장급입니다.

4. AI에게 묻다.

합판의 sd값(perm값)이 어느 정도인가. 가변형 투습방습지만큼은 아니더라도, 최소한의 기능이 가능한 정도인지 궁금해졌습니다.

지역별 code 자료가 있는 북미 지역 중, 우리나라 기후(여름 온난다습, 겨울 건조 월평균 기온 영하)와 가장 유사한 지역을 찾아보고, 그 동네의 내부 vapor barrier 의무 여부를 확인해보고 싶어졌습니다.

ai를 찾았습니다. 자료의 정확도는 낮을 수 있다고는 하지만, 단시간에 방대한 양을 찾아주는 애는 얘만한 애가 없는 것 같아서요.

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*사람사는집(이하 집): 대한민국 용인시 oo동의 월평균 기온, 월 평균 습도, 난방도일을 모두 고려할 때, 미국 climate zone에서 가장 유사한 지역은 어디야?

*AI: 대한민국 용인시 oo동의 기후 데이터와 미국 climate zone를 비교해보겠습니다.

대한민국 용인시 oo동의 climatic 정보(연평균 기준):

-월평균 기온: 약 12.5°C

-월평균 상대습도: 약 68%

-난방도일(Heating Degree Days): 약 2,500

이를 토대로 미국 climate zone 중 가장 유사한 지역을 찾아보면 다음과 같습니다.

4A (Mixed-Humid) Zone (찾아보니 노란색입니다.)

위치: 일리노이, 인디애나, 미주리, 캔사스, 아칸소 등 중부지역 일부

월평균 기온: 8.3~22.2°C (12.8°C)

상대습도: 약 50-70%

난방도일: 2,001-3,200

따라서 기온, 습도, 난방도일 등을 종합적으로 고려할 때, 용인시 oo동 지역의 기후는 미국 4A (Mixed-Humid) Zone, 특히 중부지역 일부와 가장 유사한 것으로 판단됩니다. 미국 기후구분은 지역별 건축 기준에 활용되므로, 주거용 패시브하우스 설계 시 용인 지역은 4A Zone 수준의 단열, 환기, 냉난방 시스템을 갖추는 것이 적절할 것 같습니다.

*집: 미국 4a 지역도 겨울철 1월 평균기온이 영하로 내려가니?

*AI: 4A 기후지역은 주로 중부 내륙지방에 해당하는데, 이 지역의 1월 평균기온은 대략 다음과 같습니다:

시카고: -3.9°C

캔사스시티: -1.1°C

세인트루이스: -1.1°C

리틀록: 2.8°C

즉, 4A지역의 1월 평균기온은 영하권이지만 대체로 0도 내외에 머무르는 편입니다.

따라서 용인지역를 4A 지역과 비교했을 때, 겨울 최저기온 수준은 비슷하거나 용인이 다소 높은 편이라고 볼 수 있습니다.

*집: 그럼 미국 4a 지역은 건축 코드 상, 외벽 실내측에 vapor barrier나 retarder를 의무적으로 적용해야 하니?

*AI: 네, 미국 4A 기후지역에서는 건축 코드상 외벽 실내측에 증기방지재(vapor barrier) 또는 증기차단재(vapor retarder)를 의무적으로 설치해야 합니다. 4A 지역은 혼합 습윤(Mixed-Humid) 기후로 분류되는데, 이 지역의 겨울철에는 실내 공기 중의 수분이 외벽으로 이동하여 결로 현상이 발생할 가능성이 높습니다. 이를 방지하기 위해 International Residential Code(IRC)와 International Energy Conservation Code(IECC) 등 관련 코드에서는 외벽 실내측에 반드시 증기방지재나 증기차단재를 설치할 것을 규정하고 있습니다. 증기방지재는 건축용 플라스틱 시트나 특수 페인트 등으로 수증기 투과율이 매우 낮습니다. 증기차단재는 방습지나 방수지 등 다소 투과가 가능한 재료입니다. 따라서 4A지역에 패시브하우스를 지을 때는 반드시 이 규정을 준수하여 결로와 곰팡이 문제를 예방해야 합니다.

 *집: 혹시 증기방지재(vapor barrier) 대신, 1/2" plywood를 사용하고, 이음매 자리를 기밀하게 테이핑하는 방법은 어때?

네, 1/2인치 합판(plywood)을 외벽 실내측에 기밀하게 시공하고 이음매를 테이핑하는 방법도 증기방지재 대용으로 활용할 수 있는 좋은 대안입니다. 합판은 증기 투과율이 상당히 낮아 증기 차단 효과가 뛰어납니다. 그리고 이음매를 기밀 테이프로 꼼꼼히 마감한다면 공기 유출입과 수증기 침투를 매우 효과적으로 차단할 수 있습니다.

이 방식의 장점은 다음과 같습니다:

-비용이 저렴한 일반 건축자재를 활용할 수 있습니다.

-시공이 간편하고 숙련도가 높지 않아도 됩니다.

-합판 자체로 외력에 대한 내구성이 좋습니다.

-결로와 곰팡이 문제를 효과적으로 예방할 수 있습니다.

-다만, 테이프 시공 상태에 따라 기밀성 확보 정도가 달라질 수 있으므로 꼼꼼한 시공이 필수입니다.

따라서 증기방지재 대신 1/2인치 합판과 테이핑을 활용하는 방식은 미국 4A지역 패시브하우스 건축 시 합리적인 대안이 될 수 있을 것으로 보입니다.

*집: 합리적인 대안이라는 말은 충분하지 않은 것 같아. 실제적인 데이터 자료가 나온 사이트나 논문, 실험 같은게 있니?

*AI: 네, 합판과 기밀 테이핑을 증기방지층으로 활용하는 방식에 대해 실제 데이터와 연구 사례가 있습니다.

-캐나다 주택건설협회(CMHC)의 연구

캐나다는 4A 지역과 유사한 기후대에 속합니다.

CMHC는 합판과 기밀 테이핑이 효과적인 증기방지층이 될 수 있다고 발표했습니다.

특히 23/32인치(약 18mm) 이상 두꺼운 합판을 사용할 것을 권장하고 있습니다.

-건축과학기술연구소(BSC) 보고서

BSC는 1/2인치 합판과 고성능 기밀 테이프 조합으로 0.057 perm 이하의 낮은 투과율을 확인했습니다.

이는 6mil 폴리에틸렌 증기방지재 수준의 차단 효과입니다.

-Oak Ridge 국립연구소 실험

다양한 기밀 테이프를 합판에 적용하여 투과율을 측정한 결과 대부분 0.1 perm 이하로 나타났습니다.

따라서 관련 기관과 연구소의 실험 데이터를 통해 합판과 기밀 테이핑 방식이 충분한 증기 차단 성능을 확보할 수 있음이 입증되었습니다. 특히 23/32인치 이상 두꺼운 합판을 사용하고 고성능 기밀 테이프를 조심스레 시공한다면 증기방지층으로 적절히 활용 가능할 것으로 보입니다.

*집: 아, 한가지 깜빡했어. 미국 4a 지역의 여름철 평균 습도는 용인 oo동에 비교해서 어때?

ai: 좋은 질문입니다. 용인시 oo동과 미국 4A 기후지역의 여름철 평균 습도를 비교해보겠습니다.

용인시 oo동의 여름철(6-8월) 평균 상대습도: 약 75%

미국 4A (Mixed-Humid) 지역의 여름철 평균 상대습도:

시카고: 약 70% / 캔사스시티: 약 65% / 세인트루이스: 약 70% / 리틀록: 약 70%

대체로 미국 4A 지역의 여름철 평균 습도는 65-70% 수준입니다.

따라서 용인 지역이 미국 4A 지역에 비해 여름철 평균 습도가 약간 더 높은 편이라고 볼 수 있습니다.

이는 우리나라가 북태평양 고기압의 영향을 많이 받아 습한 기단이 자주 유입되기 때문입니다.

높은 습도로 인해 용인 지역에서는 4A 지역보다 여름철 실내 결로 문제가 좀 더 발생할 가능성이 있습니다. 따라서 결로 방지를 위한 환기 및 제습 대책이 미국보다 더 필요할 수 있습니다.

이런 기후적 특성 차이를 고려하여 패시브하우스 설계 시 용인 지역에 맞는 습도 조절 시스템을 적용하는 것이 바람직할 것 같습니다.

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희망이 보입니다. 정리하면,

미국 비슷한 기후보다 여름엔 습하고, 겨울엔 조금 덜 춥지만 내벽에 습기 들어가면 결로는 생긴다. 그러니, 용인이라면 가변형 투습방수지든, 합판이든 외벽 내측에 기밀 처리는 필요하다.

라고 답을 얻었습니다. 그러고도 좀 미더워서ㅋ 따로 좀 자료 찾아보고 검증해봤는데,

-미국 난방도일 지도와 국내 난방도일 지도 비교

(국내 연구자료는 없고, 미군 자료인지 뭔지 모를 영어 자료만 찾았습니다;)

미국 지도의 가장 밝은 하늘색(5000~6000 F) 지역 정도 입니다.

좀 더 추운 중부1지역은 그 다음 진한 파란색(6000~7000 F) 정도였습니다.

국내 겨울철 결로 주의 지역.

미국의 경우 4a 지역 부근과 그 위로 해당이 되고,

우리나라는 광주/대구 이북 지역은 해당이 됩니다.

 대략 보니, AI가 틀린 말은 아닌 것 같습니다.ㅎㅎ 

5. 놓친 점

합판 + 조인부 테이핑 방식으로 할 경우, 맹점이 하나 있었습니다.

첫번째는 타공부 기밀처리.

가변형 방습지+설비층이면, 기밀막 손상 하나 없이 설비층에서 다 해결이 되는데,

합판 방식이라면, 전기박스, 외벽등 배관, 설비 배관 등 각종 구멍들을 일일이 기밀 작업을 해야한다는 점입니다.

물론 전기콘센트나 수도설비 등을 내벽쪽으로 유도하여 설계하면 어느 정도 대안이 되겠지만, 설계 시 제약이 생깁니다.

이 짓을... 아니, 이 작업을ㅎㅎ 구멍마다 하려고 생각하니, 그냥 가변형 투습지 방식이 낫겠다는 생각도 듭니다.ㅎ

아랫 분도 촬영하며 피곤하셨을 듯 하네요.ㅎ

또 하나는, 여름철 역결로 현상에는 합판이 쥐약일 수 있다는 점입니다.

외부로부터 들어오는 습기가 내부 합판의 외측면에서 차가워져서 결로가 생길 것 같다는 생각입니다.

그래서 AI에게 한 번 더 물어봤습니다.ㅎ

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*집: 그럼 여름철엔 외부로부터 습기가 벽체 안쪽으로 유입되는 경우, 가변형 투습방수지는 그 습기를 통과시켜서 문제가 안 될텐데, 합판은 습기를 막아서 벽체 내 단열재에 습기가 차는거 아니야? 역결로 현상을 이야기 하는거야.

*AI: 네, 맞습니다. 여름철 높은 실외 습도로 인해 외부에서 실내로 수분 이동이 발생할 경우, 불투습성 재료인 합판을 외벽 실내측에 사용하면 역결로 현상이 발생할 수 있는 위험이 있습니다.

역결로 현상이란, 실외의 습한 공기가 벽체를 통과하여 실내측 단열재 부분에서 응축되는 현상을 말합니다. 이렇게 되면 단열재에 습기가 차게 되어 단열 성능이 저하되고 곰팡이 등의 문제가 생길 수 있습니다.

반면 가변형 투습방수지는 실내외 습도 차에 따라 투습성이 가변되어 여름철에는 실내로 유입되는 수분을 통과시키고, 겨울철에는 수분 이동을 막아주는 역할을 합니다.

따라서 여름철 역결로 현상 방지를 위해서는 가변형 투습방수지가 합판보다 더 적절한 선택이 될 수 있습니다. 투습방수지를 외벽 실내측에 설치하면 수분 이동을 적절히 제어할 수 있습니다.

특히 습한 기후에서는 불투습성 재료 사용 시 반드시 역결로 위험성을 고려하여 벽체 설계를 해야 할 것입니다. 가변형 투습방수지 활용이 그 대안이 될 수 있습니다.

(그리고 저는 여기서, 인간으로서 치욕스런 질문을 하고 말았습니다.ㅠㅠ)

*집: 그럼 너라면 용인에 패시브하우스를 짓는다면, 외벽체 안쪽 벽면에 가변형 투습방수지를 하겠어? 아니면 합판을 붙이고 이음매자리 테이핑 작업을 하겠어?

*AI: 용인 지역에 패시브하우스를 지을 경우, 저라면 외벽체 실내측에 가변형 투습방수지를 사용하는 것을 선호할 것 같습니다.

가변형 투습방수지는 다음과 같은 장점이 있기 때문입니다:

-계절에 따른 수분 투과 조절 가능

-여름철 높은 외부 습도로부터 실내 유입 수분 통과

-겨울철 실내 수분이 벽체로 유출되는 것을 차단

-역결로 발생 위험 감소

-불투습성 합판과 달리 여름철 수분 축적 방지

-장기적 벽체 단열 성능 유지

-단열재 내 수분 차임으로 인한 단열 저하 예방

-시공 용이성

-롤타입 제품으로 합판 대비 간편한 시공

-물론 가변형 투습방수지도 제품 성능과 정확한 시공이 뒷받침되어야 하지만, 용인의 높은 여름 습도를 고려할 때 보다 안전한 선택이 될 것으로 보입니다.

반면 합판을 사용하고 이음매를 테이핑 하는 방식은 불투습성이므로 여름철 역결로 발생 위험이 있습니다. 따라서 용인과 같은 고습 기후에는 부적절할 수 있습니다.

종합적으로 판단했을 때, 저라면 용인 패시브하우스 외벽 실내측에 가변형 투습방수지를 적용하는 것이 보다 안전하고 합리적인 선택이 될 것 같습니다.

(아쉬움에 한 번 투덜거려봤습니다.)

*집: 아까는 합판 대는 것도 좋은 대안이 된다고 하더니, 왜 말을 바꾸니.

*AI: 당신 말씀이 맞습니다. 이전에 합판을 외벽 실내측에 사용하고 이음매를 테이핑하는 방식도 좋은 대안이 될 수 있다고 설명한 바 있습니다. 말을 번복하여 혼란을 드린 점 사과드립니다.

처음에는 일반적인 경우에 대해 이야기했고, 용인과 같은 고습 기후에 대해서는 구체적으로 고려하지 않았습니다. 그러나 최종적으로 용인 지역의 높은 여름 습도 수준을 언급하며, 역결로 위험을 최소화할 수 있는 가변형 투습방수지가 더 나은 선택이 될 것이라고 의견을 냈습니다.

결론적으로 두 방식 모두 장단점이 있지만, 용인의 기후 특성상 투습방수지가 여름철 습기 조절에 있어 좀 더 유리할 수 있습니다. 하지만 합판+테이핑 방식 역시 충분한 기밀성과 단열성을 확보할 수 있는 대안이 될 수 있습니다.

앞으로는 일관된 의견을 제시하도록 하겠습니다. 건축 재료 선택에는 지역 기후를 반드시 고려해야 함을 명심하겠습니다. 

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 젠틀한 ai의 인정과 사과에 인간인 저의 마음이 누그러졌습니다.ㅎㅎ

6. 마무리

돌도 돌아, 가변형 투습방수지가 좋다는 협회의 입장을 다시 한 번 확인할 수 있었지만, 전단벽 강도 증가는 아쉬움으로 남습니다.

-중부2지역 기준, 실내측에 증기막은 필요하다.

-가변형 방습지든, 합판이든 증기지연제 역할은 한다. 각각 장단점이 있다.

-여름철 다습 기후 때문에, 역결로 가능성으로 가변형 방습지가 유리하다.

-합판+이음매 기밀테이핑 방식도 가능한 조건 모색해보기.

: 여름철 대비 적정 실내온도? 실내 내단열? 권 빌더님의 창고(로 보였던 공간)처럼, 여름철 별도의 냉방이 없는 환경, 또는 osb 외부를 아예 불투습 외단열 + 내부 중단열 없이 맘껏 배선, 배관 보내고, 안쪽에 합판 1ply + 석고 1ply로 붙이는 방법도 괜찮겠다는 생각입니다.

빠니보틀처럼 세 줄 요약 해봅니다.

1. 골조, 기밀 다 좋으려면, 돈을 많이 들이면 된다.

2. 집짓기는 참 공부할 것도 많고 재미지다.

3. 요새 AI 좋다.

긴글 읽어주셔서 감사합니다.