[오픈하우스 후기] 스틸하우스의 열교 및 심각성 검토, Solution!

EZBlock 평창 스틸하우스 시범주택 오픈하우스가 어제(17일/토) 평창에서 진행 되었습니다!

협회를 통해 오픈하우스를 공지한 결과, 총 15팀(23명)이 신청 하셨으나..

금주 들어 혹한에 폭설까지 겹쳐.. 1차(수) 행사는 취소를 하고, 2차(토) 행사는 참가신청자 분들 중, 폭설로 인해 눈이 녹지 않아 대로변에 주차를 하고 약700M 거리의 산길를 걸어서 오실 수 있는지에 대한 상황과 설명을 드리고, 그러함에도 참석을 희망한 분들로만 진행 되었습니다.

먼 거리의 지리적조건과 열악한 기상조건에도 불구하고, 참여하여 주신분들에게 다시한번 감사의 인사를 드립니다~!





오픈하우스 신청 시, 설문지 내용 중 하나의 항목입니다.

평창 스틸하우스 시범주택 오픈하우스에 참여를 희망한다는 전제이기에 이런한 답변 결과 일수도 있으나..

외부 마감이나 인테리어 요소보다 단열과 열교차단에 더 큰 비중을 두고 있음을 알 수 있습니다.

더욱이 열교차단에 더 비중을 두는것은 스틸하우스의 열교가 다른 구조보다 더 심각하기 때문에 이러한 인식을 가지는건 너무나도 당연한 결과일지 모르겠으나.. 이렇게 확인된 결과를 받아보니, 새삼 스틸하우스에 대한 접근에 신중해야 함을 각인하는 기회가 되었습니다!





오픈하우스는 "스틸하우스의 열교 및 그 심각성, 이를 해소하기 위한 방안"에 대한 내용으로 진행되었습니다.

2시간여 정도, 일방적이고 장황한 설명에도 끝까지 경청해 주신 참가가 분들에게 감사를 드립니다!

행사 전날, 최저기온이 -17.8도였고 행사당일 최고기온이 -7.7도(기상청 과거날씨 참조)로 금년들어 가장 추운 날씨임에도 실내기온은 약14도로 출발하여, 행사준비 및 진행하는 4시간여 동안 16도로 약 2도정도 상승하는 결과를 보였습니다.

(참고: 난방은 약 6일전 보일러 점검차 실내온도 20도로 세팅 후, 20분간 가동(기기의 최저 난방수 온도 45도 설정)한 것이 전부이며, 그 이후 외출로 설정하고 눈 때문에 방문하지 못함. / 5일동안 난방을 하지 않은 상태!)

실내 16도의 온도는 상대적으로 차가운 온도이나, 집의 단열과 기밀이 잘 되어 있어 춥다라는 느낌은 들지 않는다고 하며, 우풍 또한 전혀 없음을 경험하는 기회가 되었습니다.

맨 바닥은 상대적으로 차다라는 느낌은 들었으나, 거실창 앞 카페트 위에는 전혀 찬기운을 느낄수 가 없는 상태로 바닥 난방을 하지 않는 유럽의 패시브하우스 주거 문화를 간접적으로 경험할 수 있는 기회가 되기도 하였습니다.

그리고, 스틸하우스에서 외부 소음차단 성능이 어느 정도인지 궁금해 하실텐데.. 정말 1도 안납니다!

다른 주택은 모르겠으나, 시범주택은 외부소음 차단능력은 건축주 내외분 및 오픈하우스 참가 하신분들은 경험하여 아십니다. (다음번엔 소음측정기 구비하여, 수치로 검증하도록 하겠습니다~!)

그럼 지금부터, 평창의 혹한 기후에도 스틸하우스 구조가 결로나 곰팡이 없이 4계절 쾌적한 환경을 제공할 수 있는 방법을 오픈하우스에 참여하지 못한 분들에게도 오픈하우스에서 소개한 핵심적인 내용 일부를 공개해 드립니다~!

(안타깝게도 혹한의 외기 환경과 비교하여 단열과 기밀이 잘된 내부에서 느껴지는 미묘한 체감은 직접 체험하기 전에는 표현할 방법이 없습니다~ㅠ)



평창 스틸하우스 시범주택의 구조 및 단열을 유추할 수 있는 이미지 입니다.

아직도 EZBlock을 단열재로만 인식하는 분들이 많아, 질문 형식으로 풀어 나갔습니다.



오늘 행사에서 전해드리고 싶은 핵심 내용입니다!

위의 내용만 읽어 보시더라도 무슨 의미인지 아실것으로 판단됩니다!

결국, 계획된 단열성능을 내기위해 우리가 놓치고 있는 것은 무엇인지 생각해 보는 시간 이었습니다.



콘크리트 주택의 일체타설은 협회에서 권장하지 않는 방법입니다!

그런데 왜, EZBlock은 협회가 반대하는 일체타설을 함에도 협회 인증주택 및 표준주택에 적용되는지..

이러한 고민없이 결과론적인 행위에만 치중하면 협회가 고민하고 계몽하고자 하는 바를 놓칠 수 있습니다.

결국, 계획된 단열성능을 내기위해 열교차단의 중요성을 이야기하기 위함입니다!



위의 예시는 RC현장의 사례이며, 화스너에 의한 열교를 설명하기 위한 이미지 입니다.

중요한 핵심은 단열화스너(피복이 금속을 감싸고 있슴!)를 사용하였음에도 열교는 발생되며, 그 정도의 차이는 2차원 또는 3차원 시물레이션 프로그램을 통해 알 수 있습니다.

패시브하우스에 적용되는 단열 화스너 임에도 열교는 발생되며, 이는 결로 및 곰팡이 생성이 가능한 온도를 넘길 수 있다는 것이지.. 열손실이 없다는 의미는 아닙니다. (중요!)

그나마, RC구조에서는 단열 화스너를 사용할 수 있지만, 건식구조에는 일반적인 금속의 나사못 화스너를 사용할 수 밖에 없습니다!



위의 이미지는 스틸하우스의 외단열 시공시 단면 입니다.

EZBlock 시스템은 전용 단열블럭과 열교차단용 커넥터를 사용하여, 금속의 나사못이 구조 및 합판에 근접하게 부착되어 금속이 외기에 노출될 수 있는 상황이 없도록 처음부터 계획 되었지만..

일반적인 방법으로 유기질계 단열재를 외단열로 시공하였을 시, 화스너에 의한 심각한 열교로 엄청난 양의 결로가 발생될 수 있다는 문제점을 표현하고 있습니다.

또 다른 문제점으로 EZBlock 커넥터는 H빔 구조의 단면으로 단열재를 지지하면서 구조체 및 합판에 결속되는 구조이지만, 일반적인 유기질계 외단열 부착 시, 화스너의 힘만으로 두꺼운 단열재를 부착하고 지지하기에는 한계가 있으므로 우레탄 폼 본드를 사용하여 접착하게 되므로, 이는 추후 단열재와 합판을 분리할 수 없어 대량의 폐기물이 발생하는 상황은 불가피 합니다.

결국, 가성비를 내세워.. 제대로된 시공방식이 아닌, 흉내만 내는 야매스러운 접근은 향후 새로운 부작용을 낳을 수 있음을 사전에 강조하기 위함입니다!

다시 본론으로 들어가서.. 열교 차단의 중요성을 설명드립니다!

위의 이미지는 EZBlock 개발당시 계획된 단열성능을 얻기위해 연결 구성에서의 열교를 최소화 하였다는 점을 열관류율 시험을 통해 검증한 자료 이미지입니다.

부연 설명을 드리면, 시험체의 단열재로 사용된 XPS의 열전도율이 0.026(W/mk)이고, 단열재의 두께가 200mm이므로 이론적인 계산으로 0.026 ÷ 0.2 = 0.13(W/㎡K)이 나옵니다.

그러면 계산상의 열관유율이 실제 현장에서도 동일하게 나온다는 것을 증명하는 것이 공인된 시험기관에서 측정한 시험성적서인 것입니다.

결론은 이론과 실제 시험한 결과가 동일한다는 검증을 한 것이며, 이러한 결과로 알 수 있는 것은 시험체(1.8M x 1.8M)에 사용된 EZBloc 커넥터(25개)에 의한 열교는 전혀 없다라고 해석될 수 있는 것입이다.



하지만, 두번째 실험에서 열교의 심각성을 인식하는 기회를 얻게 됩니다.

동일한 시험기관에서 동일한 두께(200mm)의 XPS(열전도율 0.026(W/mk))를 사용하고, 추가로 30mm의 무기질 단열재인 펄라이트(열전도율 0.05(W/mk))를 사용하였음에도 불구하고, 시험결과는 0.17(W/㎡K)이 나왔습니다.

이는 이론적인 계산으로는 0.125(W/㎡K)가 나와야 함에도 약 36%가 손실된 0.17(W/㎡K)이 나온것입니다.

그 이유를 알기위해 시험을 주관한 연구원과 통화하여 판단을 들을 수 있었는데.. 결국, 금속 화스너에 의한 열교외에 달리 해석할 근거가 없다라는 답변 이었습니다.

위의 이미지에서 알수 있듯이 금속은 플라스틱에 쌓여져 있으며, 외기와 접하지 않게 30mm의 단열재 속에 묻혀있는 상황임에도 이러한 열교가 발생되었다는 결론입니다!

그러면 역으로 계산해보면, 설계시 계획된 열관유율은 0.125(W/㎡K)이고, 실제 열관유율은 0.17(W/㎡K)이므로 0.045(W/㎡K)의 손실이 발생되었으며, 적용된 화스너의 갯수가 25개이므로 개당 점형열교는 0.0018(W/K)로 나타납니다.

이는 플라스틱 단열화스너의 열교값인 0.002(W/K)보다 조금 더 높은 수치임에도.. 전체적인 단열성능은 약36%가 손실된다는 결과를 알 수 있습니다!

결국, 계획된 단열성능 및 에너지 성능을 보장하기 위해서는 단순히 성능좋은 단열재를 사용하는것에 그치는 것이 아니라, 어떻게 부착되었는지 검토하고 그 과정에서 사용된 화스너의 열교값과 수량만큼 적용시켜야 한다는 것입니다.

위와 같은 맥락으로 게제 된, 녹색건축 전문저널에서 전문가 인터뷰 내용을 아래링크로 첨부합니다.

[인터뷰] 패시브제로에너지건축연구소 부소장(서울대 교수) (kharn.kr)





위의 이미지는 EZBlock이 적용된 서산주택의 Energy#(에너지 성능 시뮬레이션 프로그램) 예시 입니다.

서산주택은 협회에서 최종 2.4L 인증을 받은 주택으로 인증심사 당시 적용된 값을 기본으로 열교를 검토해 보았습니다.

점형열교 기입란은 환기시트 페이지에 있으며, 디폴트 값은 적용되어 있지 않으나 필요에 따라 기입할 수 있게 되어 있습니다.

우선, 건물에 사용하게 될 화스너의 개수와 열교값을 기입합니다.



 

서산주택에 사용된 EZBlock 커넥터의 개수는 3,500개 정도로 확인 되었으며, EZBlock 커넥터 열교값은 협회에서 2차원 및 3차원 전열해석한 결과값인 0.00013(W/K)을 입력하였습니다.

결과는 2.4L로 에너지 성능에 전혀 변화가 없었습니다!

(실제, 열관류율 시험에서도 증명되었듯이, Energy# 시뮬레이션에 의한 EZBlock 커넥터에 의한 열교는 전혀 발생되지 않았음이 입증 되었습니다!)

그러나, 일반 화스너(열교값 0.02(W/K))로 대체하여 동일하게 3,500개를 적용하였더니.. 에너지성능 값은 무려 7L로 3배나 많은 손실이 발생됨을 알 수 있습니다.

이전까지는 화스너에 의한 열교가 단지, 결로나 곰팡이 생성온도에 영향을 준다는 정도의 상식적인 수준으로 이해하고 있었는데.. 이만큼의 에너지 손실로 이어질줄은 상상도 하지 못한 결과였습니다!

혹여나 하는 마음에 Energy# 개발자 분에게 직접 연락을 취하여 받은 답변은.. "2.4리터 주택이 7리터 주택으로 떨어지는 걸 설명하는데는 충분해 보이네요. 열교가 그래서 중요한 것 같습니다^^"라고 답변을 받았습니다!



2.4L 주택이 7L로 떨어지려면, 다른 요소에서 어떤 조건을 어느정도 범위에서 변화가 이루어질까 라는 궁금증으로 기밀도를 변경해 보았습니다.

서산주택은 중간 기밀시험(Method 2) 에서 0.16회로 높은 기밀값을 받았으나, 최종 기밀시험(Method 1) 에서 0.53회로 1차에 비해 상대적으로 낮은 결과값을 받았습니다.

(원인 : 주방후드 및 화장실 환풍기에 댐퍼 미설치 등)

인증당시의 기밀도 값인 0.53회를 1회로 변경하여 보았습니다.

2.8L로 변경 되었습니다.

2회로 변경하면, 3.7L로 크게 변경 되었습니다.

3회 4.5L, 6회가 되어서야 7.1L 로 변경 되었습니다.

기밀도가 6회면.. 창문하나 열어놓고 지내는 상황이지 않을까 생각됩니다~ㅠ

위의 시뮬레이션 사례를 통해 알 수 있듯이, 열교의 심각성을 인지하시길 바라며..

특히, 스틸하우스를 계획한다면..

화스너에 의한 열교는 정말 심각하게 받아 들이고, 설계 단계에서 부터 철저한 계획을 세워야 합니다!

가성비를 내세워.. 제대로된 시공방식이 아닌, 패시브하우스 흉내만 내는 야매스러운 접근은..

어렵게 기회를 마련한 스틸하우스 구조에 대한 새로운 부정적인 인식을 낳을 수 있기에 사용자 및 시공자 모두 건전한 시장을 만들기 위한 노력을 기울여야 합니다!





평창 스틸하우스 시범주택의 기밀테스트 당시, 각 접합부의 상태를 확인해 본 결과의 이미지입니다.

기초 접합부, 스터드 접합부 나사못 관통부 등 EZBlock 외단열 시, 시공으로 인해 기밀에 영향을 줄만한 요인은 발견되지 않았습니다!

EZBlock 벽체 마감선과 지붕 통기층 마감선을 동일한 마감라인으로 설정하여 계획하였으며, 계획한대로 시공에 적용되었습니다.

이로서 열적으로는 완벽하게 분리되었지만, 하나의 매스로 통일되게 연출되었으며..

무엇보다 계획된 단열성능을 스틸하우스에도 적용할 수 있다는 것을 보여주고 검증하는 기회가 되었습니다.



평창 스틸하우스 시범주택은 협회 회원사인 (주)예인디앤에이(박조순 대표)에서 총괄 시공하여 주셨으며, 강원도 시골의 소형주택이라는 현실적인 한계를 극복하고 끝까지 책임을 다해 주신데 대해 깊은 감사를 드립니다!

(참고로 필자는 프로젝트 전반의 PM역할을 수행하였습니다!)



위의 이미지는 내년 3월 착공예정인 화천주택 설계도 및 내부 렌더링 이미지이며, 협회 회원사인 디앤에이 건축사사무소(신범석 소장)에서 설계를 진행하였습니다.

(일반 행정용 도면에서 찾아볼 수 없는 설계 디테일이 있음을 아실 수 있습니다!)

평창 스틸하우스 시범주택의 경우, 협회 인증을 받지 않아 일반 설계로 진행하다 보니, 창호의 크기 및 위치, 전열교환기의 사양 등 일부 아쉬운 부분이 있었습니다.

하지만, 화천주택의 경우, 처음부터 협회인증을 목표로 설계가 진행되었고..

그 과정에서 협회의 피드백을 통해 보다 완벽한 패시브하우스를 구현할 수 있는 기회를 갖게 되었습니다.

내년에 선보일 화천주택도 많은 관심 부탁드립니다~!

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결론.

그동안 EZBlock은 RC주택에 특화된 시스템으로 소개해 드렸습니다.

하지만, 스틸하우스 시범주택을 통해 구조와 상관없이 모든 주택에 적용될 수 있음을 보여 드릴 수 있는 기회가 되었습니다.

특히, 스틸하우스 외단열 구조에 보다 더 강점을 보일 수 있다는 점도 확인할 수 있는 기회가 되었습니다.

EZBlock은 성능높은 단열재이면서, 건전한 부착방법과 열교차단 기술이 합쳐진 유일한 단열시스템 입니다!

EZBloc은 설계당시 계획된 단열성능 및 에너지성능을 보장합니다!

이것이 EZBlock이 추구하는 진정한 가치입니다!

감사합니다!