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패시브가 제안하는 쾌적한 여름나기
패시브가 제안하는 쾌적한 여름나기
배성호
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2016.10.01 15:24
'월간 전원 속의 내 집'에 기고한 글입니다.
(좀 더 선명하게 보실 수 있도록 PDF 원문 파일도 첨부했습니다.)
무더운 여름을 극복할 답을 찾아가는 데 작은 도움이 되었음 좋겠네요.
글의 재료가 되어준 람다 하우스의 사례 인용을 허락해 주시고
또 그 방대한 데이터의 수집과 분석에 시간과 열정을 쏟아주신 ifree 님께,
이 자리를 빌어 깊은 감사의 말씀을 드립니다!
앞서 가는 사람은 늘 외로운 법이랍니다.
그 길에서 열심히 터를 만드시느라고 노력하시는 여러분들께 보람이 있을 것입니다.
서기관님도 그 중 한 분...
팀원들과 같이 잘 봤습니다.
1. 에어컨 ( Active )
2. 외부차양 ( Passive )
좋은 자료 잘 보았습니다.
쾌적한 여름나기에 관해 대한민국 최초로 가장 정량적인 분석과 시원한 대안으로
내년 여름은 좀더 상쾌하리란 생각이듭니다..
저야 여기저기 흩어져있는 생각과 지식들을 정리한 것 뿐인데요..
사실 저도 패시브하우스의 '여름'에는 큰 관심이 없었습니다.
하지만 올 여름 유례없는 무더위를 겪으면서 생각이 많이 바뀌었습니다.
우리가 계속해서 얘기하는 '한국형 패시브하우스의 핵심'은 오히려
'덥고 습한 여름'에 있다는 생각이 듭니다.
'외부차양'의 위력이야 예전부터 다 알고 있는 사실이지만,
'축열'과 '제습'에 대한 지속적인 관심과 연구가 필요하다는 생각입니다.
최근 여름철 태양열 시스템의 남는 열기나 발전소/에어컨실외기 등의
폐열로 제습을 하는 시스템도 개발되어 출시를 앞두고 있는 것으로 알고 있습니다만,
액티브적인 방식 외에 Response Time은 조금 떨어지겠지만 콘크리트 구조체를
이용하거나 규조토 같이 습기조절 능력이 뛰어난 실내마감재로
패시브적인 제습을 하는 방법도 고민해볼 필요가 있는 것 같습니다.
만약 제가 만약 집을 짓는다면 철근 콘크리트 구조에 규조토나 황토 등으로
2~3cm 이상 두껍게 실내마감을 시도해보고 싶습니다.
(물론 콘크리트는 충분히 건조시킨 후에)
불쾌한 바람을 쐬지 않고도 쾌적한 온도를 누릴 수 있다는 점에서요..
(히터와는 비교가 안되는 온돌의 쾌적함을 생각하면 더욱..)
다만, 냉수를 강제로 만드는 방식보다는 히트펌프를 사용하지 않고
지열을 패시브적으로 활용하는 방식에 눈이 갑니다.
물론 이를 위해서는 주로 기존 브라인 시스템(수평 밀폐형)의
열수집 능력을 더욱 개선할 필요가 있겠죠(많은 경우 여름철 용량 부족)
지열원이란 것이 외기 온도와 큰 차이는 나지 않아, 실내에 별도의
제습만 어느 정도 해준다면 결로의 위험도 크지 않다고 보여집니다.
역시 만약 제 집을 짓는다면 열량을 계산해서 지열원을 충분히 확보 한 후,
천장 구조체(RC) 내에 배관을 두르고 주기적으로 열매체(부동액)를 순환시키는
Low Tech 적인 시도를 해보고 싶습니다.
계산해보지는 않았지만 히트펌프를 사용하지 않는다는 전제 하에 열매체 순환용
펌프의 전기사용량 정도는 감당 가능한 범위 내로 들어오지 않을까 싶습니다.
개인적인 생각에
건축 자재나 방식에 따라 성능(?)의 차이가 공학적으로 의미는 있겠지만
사람이 사는 것이니 예기치 않게 손님들도 오시고 외부 기후 변화 예측도
어려우니...
확실한 아래 조합이 합리적이지 않나 거주자 입장에서 생각해 보았습니다.
1. 태양광
2. 에어컨
3. 외부 차양
1. 2 조합으로도 거주자 쾌적과 비용 부담은 크지 않을 듯 싶습니다.
이런 부분을 조금이나마 보충해 줄 수 있는 게 셀룰로즈가 아닐까 싶은데요,
내벽에도 충진을 한다면 도움이 될까요?
아니, 도움이 되겠지만 비용 대비 효과가 있을까요?
외부차양도 '필수'입니다. ^^
현열부하를 절반 가까이 줄일 수 있어 누진제를 고려할 때
가장 경제성이 높은 선택지라 할 수있습니다.
권희범님/
제가 자세히는 모르겠습니만, 스펙만으로는 조습과 방음에는 도움이 되고
축열성능은 글라스울보다는 낫겠지만 기대치에는 못미친다 보여집니다.
홍보자료에는 열전달 지연능력(=단열성능)을 축열로 표현한 듯 합니다.
내벽충진시 비용대비 효과는 실제로 적용해본 분이 답변해주셔야 할 듯 합니다.
개인적인 의견으로는 목조의 경우 축열은 바닥 마감을 타일/석재로 하거나
거실 등 주요 공간에 중량벽체 또는 벽돌/석재마감 적용이 도움이 될 듯 합니다.
(시공한 집을 직접 가보니 요샌 타일이 너무 잘 나와서 의외로 촉감이 괜찮더군요!
전체가 어렵다면 거실/주방 바닥 만이라도 적용해볼 수 있을것 같습니다)
아니면, 석고보드 위에 규조토 등의 습식미장 마감도 가능하지 않을까요?
조습과 축열에 분명 도움이 될 것 같긴 한데, 시공이 가능한지는 잘 모르겠네요..
- 목조의 축열 성능 보강 방법에 대해서는
홍도영 선생님이나 관리자님 등이 답을 주시면 좋을 듯 합니다.
전동 블라인드가 조금만 더 경제적이었으면....
http://www.phiko.kr/bbs/board.php?bo_table=z3_01&wr_id=5
"에너지 보존 법칙"을 겨울의 패시브 하우스는 이해가 쉬운데.
축열이 에너지 변화를 둔감화 시킨다 해도 냉원 공급처가 없는
습하고 더운 여름을 이해하기 어렵네요
여름의 "조습/축열" 에어컨외 다른 "효과적인" 방법이 있을까 싶습니다..
앞으로 올해같은 더위와 습한 기온의 일수가 길어질 것같은데요.
제가 올해 여름을 아주 힘들게 났거든요. ㅋㅋ
축열효과는 밀도 kg/㎥ x 열용량 J/(kg·k) 로 판단하시면 무리가 없습니다.
즉 열용량이 크고, 밀도가 높으면 축열효과가 커집니다.
세가지를 비교해 드릴께요.. 1㎥ 당 축열량 (편의상 무게는 톤으로 계산하였습니다.)이며, 이를 체적열용량이라고 합니다.
(단위 : kJ/㎥K)
글라스울 : 0.024 x 800 = 19.2
셀룰로우즈 : 0.07 x 1600 = 112
콘크리트 : 2.4 x 880 = 1920
점토벽돌 : 1.2 x 700 = 840
즉, 셀룰로우즈 단열재의 축열량은 콘크리트에 비해 매우 작지만, 글라스울에 비해서는 약 6배 정도인 것을 알 수 있습니다. 이 것이 유의미한 값이냐?
하나를 더 계산해 보죠..
목조건물 실내 벽에 30mm 두께의 돌을 붙혔다고 할 때, 140mm 의 셀룰로우즈와 비교해 보겠습니다. 벽의 크기는 편의상 10㎡ 으로 하겠습니다.
30mm 석재 축열량 = 0.3 ㎥ x 2.6 x 790 = 616
140mm 셀룰로우즈단열재 축열량 = 1.4 ㎥ x 0.07 x 1600 = 157
입니다. 즉 셀룰로우즈의 140mm 의 축열량이 화강석으로 비교하면 8mm 두께와 비슷하다고 할 수 있습니다. 물론 없는 것보다는 낫지만 콘크리트에 비해서는 매우 작죠..
그러므로 셀룰로우즈에서 말하는 축열은 이런 실내열을 담았내는 능력을 이야기하는 것은 아닙니다.
재료의 열용량이 클 수록, 열전도율이 낮을 수록 지연시간(time rack)이 길어집니다.
즉 외기온도가 실내온도에 영향을 미치는 시간이 길어지게 됩니다.
이 식은 "열전도율/체적열용량" 으로 계산되며, 이를 열확산율(Thermal diffusivity)이라고 표현합니다.
철의 경우 체적 열용량이 7.8 x 470 = 3666 으로 크지만, 이 것의 열확산율은
53/3666 = 0.015 정도입니다.
숫자가 너무 작아서 실제 계산은 역수로 계산하겠습니다. 굳이 용어를 붙히자면 "열확산저항율"이라고 해야 겠네요.. 즉, 숫자가 클 수록 열이 쉽게 확산되지 못한다는 의미입니다.
이것으로 위의 세개 값을 계산해 보겠습니다.
글라스울 : 19.2 / 0.035 = 549
셀룰로우즈 : 112 / 0.04 = 2800
콘크리트 : 1920 / 2.3 = 834
소성벽돌 : 840 / 0.47 = 1787
즉 셀룰로우즈가 가진 특징은 흔히들 이야기하는 축열 (열을 담고 있는 능력)의 의미보다는 외기가 실내로 들어오는 시간 (타임랙)이 길다는 것입니다.
이를 통해 여름철 피크타임의 온도가 실내에 영향을 미치는 시간이 길어지게 됨으로써, 이른바 환기와 엮으면 좋은 결과로 이어질 수 있습니다.
예) 한참 뜨거운 것이 지나고, 주변에 온도가 식을 때, 그 때서야 열이 실내에 영향을 미치게 되므로, 이 때 창을 활짝 열어서 실내 온도에 대응을 하면, 냉방설비 가동을 최소한으로 줄일 수 있다... 입니다.
물론 이는 매우 아름다운 표현이며, 실제는 훨씬 여러가지 변수의 영향을 받습니다.
흡음성능도 좋아질터이구요.. 비용만 된다면.. 추천해 볼 만 하겠습니다.
셀룰로오즈의 장점은 여러가지가 있겠습니다만,
오해의 소지를 없애기 위해 "축열"에 강하다는 표현은 수정되어야 겠네요.
이경환님/
여름철이라고 "냉원 공급처"가 없지는 않습니다.
서울의 경우 1990~2010년 8월의 평균기온은 25.7도로 아주 쾌적한(?) 편이지만,
이는 말 그대로 "평균 온도" 뿐, 실제로는 25.7도 밑으로 떨어지는 날도 있고
하루 중에서도 새벽의 기온은 20도 아래로 떨어지기도 하죠.
(아래 그래프 참고)
이때 창을 활짝 열어 야간냉방(night cooling)을 하면 실내 온도를 떨어뜨릴 수 있고
이를 낮까지 이어가기 위해 저장해두는 데 필요한 것이 바로 축열체라고 볼 수 있습니다.
따라서 겨울보다는 효과가 덜 하겠지만, 여름에도 축열 메커니즘은 여전히 유효하다 하겠습니다.
다만, "2016년의 여름"은 월 평균기온 자체도 28도(+3.3도!)로 크게 올라갔을 뿐더러
열대야의 연속으로 night cooling 가능일이 크게 줄어든 매우 예외적인 경우라 생각됩니다.
물론 고온 다습한 환경에서 에어컨은 당연히 필요하겠습니다만,
패시브적으로 냉방부하를 줄이기 위한 노력은 여전히 필요해 보입니다.
자세히 설명해주셔서 잘 이해했습니다.
석고보드 두께를 조금 늘리는 정도 말고 더 적극적으로 내부에 축열체를 설치하는 것에 대해 관리자님의 의견이 궁금합니다.
표준주택에 아직까지 그런 시도가 없는 걸 볼 때 현재로선 에어컨만 설치하는 게 현실적일까요?
지난 여름 건축주의 실망하는 모습에 여름이 계속 고민되네요.ㅎ
그리고 축열체의 종류와 양이 같다면 집중돼있든 분산돼있든 그 영향은 같은가요?
방의 면적, 황토의 가루날림 등등 몇가지 걸리는 것이 있어서 좀더 황토에 대해 공부를 해보고 결정을 하려구요..
그전까지는 에어콘을 사용하셔야 하는데, 제습이 연계된 환기장치를 열심히 시도해 보려고 하고 있습니다. 근데 제습에너지도 만만치 않아요..
축열체는 그 체적이 같다면 집중되는 것이 좋겠죠.. 모두가 다 충분히 두껍다면 분산되는게 맞겠지만요..
이곳에 가시면 황토와 관련 제 잡글이 주~~~ㄱ 있습니다.
"재미있는 황토이야기"라는 주제 하에...
오래 전에 한창 황토에 미쳐서, 결국 제 사무실 벽과 바닥에 적용해 보았던 그거...