패시브 하우스는 외부 전력 의존도를 최소화하여, 건물, 건축의 성능만으로 쾌적한 실내 환경을 유지하는 건물입니다. 즉, 냉난방에 필요한 에너지를 최소화하여 건축 설계적으로 에너지 효율을 극대화시킨 하우스입니다.
패시브 하우스는 최소한의 전력은 필요합니다.
- 보조 난방 : 혹한기나 극심한 추위에는 보조 난방이 필요할 수 있습니다. 다만, 일반적인 주택에 비해 훨씬 적은 에너지로 난방이 가능합니다.
- 전력 사용 : 조명, 가전제품 등 생활에 필요한 전력은 여전히 사용됩니다.
- 최소한의 에너지 : 패시브 하우스는 외부에서 공급되는 에너지를 최소화하는 것을 목표로 하며, 완벽하게 전력을 사용하지 않는 것은 아닙니다.
패시브 하우스의 원리
패시브 하우스가 에너지를 최소화하는 원리는 여러 가지가 있습니다.
1. 뛰어난 단열
건물 전체에 고성능 단열재를 사용하여 실내의 열이 밖으로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있습니다. 즉 고성능의 두꺼운 단열재를 사용함으로써 열이 밖으로 빠져나가는 것을 억제합니다. 따라서 외부와 내부의 열이 서로 전달되지 않아 실내 온도를 적절하게 유지될 수 있죠.
2. 건물 자체 기밀성
건물의 틈새를 최소화하는 꼼꼼한 시공을 통해 실내외 공기의 이동을 막고 열 손실을 줄일 수 있습니다. 이는 건물 전체가 보온되는 효과를 누릴 수 있습니다. 즉, 각각의 창문, 문, 벽체, 코너 등 모든 부분을 꼼꼼하게 처리하여 열 손실을 줄일 수 있는 요인입니다.
이후 건물 완공 후 기밀 테스트를 통해 공기 누출 여부를 확인하여 추가 보강 시공을 진행합니다.
기밀테스트는 대형 팬이 달린 블로어 도어 장비를 설치하여 건물 내부와 외부 사이에 압력차이를 만들고 이대 건물 내부의 압력을 높이거나 낮춰 틈새를 통해 공기가 새어나가는 정도를 측정을 하죠.
이때 기밀테스트를 확인하는 부분은 창호 주변, 벽체와 천장의 이음새, 전기 콘센트, 스위치 주변, 배관 관통부, 단열재 시공 부위 등을 확인합니다.
이렇게 건물의 성능을 평가하고 문제점을 찾아 보강을 하는 과정을 거치기 때문에 건물의 에너지 효율을 극대화할 수 있으며, 따라서 최소한의 에너지만 필요해집니다. 이렇게 기밀이 확보된 패시브 하우스는 열 손실이 매우 적으며, 습기 문제와 소음이 감소되고 실내 공기의 질이 개선될 수 있는 요인이기 때문에 패시브 하우스의 큰 특징입니다.
3. 고성능 창호
고성능의 창호를 사용하여 열 손실을 줄이고 최대한 햇볕을 활용하여 실내 온도를 올릴 수 있습니다. 예를 들면, 다중유리, 가스 충전, Low-E 코팅, 단열 프레임 등을 사용하여 열 전달을 억제할 수 있죠.
- 다중유리 : 일반 유리 대신 두 장 이상의 유리를 사용하여 공기층을 만들어 열 전달을 막습니다.
- 가스 충전 : 공기층에 아르곤과 같은 불활성 가스를 채워 단열 효과를 더욱 높일 수 있습니다.
- Low-E 코팅(저방사율 코팅) : 유리 표면에 미세한 금속 막을 입혀 외부에서 들어오는 열은 반사하고 내부에서 발생하는 열을 막아 열 손실을 막을 수 있습니다.
- 단열 프레임 : PVC나 알루미늄 등의 프레임에 고밀도의 단열재를 사용하여 열 전달을 차단합니다.
4. 열회수 환기 시스템
실내 공기를 정화하면서 외부 공기의 열을 회수하여 실내 온도를 유지시킬 수 있습니다. 그 원리는 외부에서 들어오는 신선한 공기의 열을 버리지 않고 실내 온도를 높이거나 식히는 데 활용하는 것입니다.
- 외부공기 흡입구 : 외부의 신선한 공기를 흡입
- 열교환기 : 외부 공기와 실내에서 나가는 배기 공기가 직접 섞이지 않고 열만 교환하는 부분
- 실내 공기 배출구 : 실내의 탁한 공기를 배출
- 팬, 필터 : 공기를 순환시키는 역할
- 제어 시스템 : 환기량, 팬 속도 등을 조절
5. 태양열 활용
건물의 건축 방향, 배치 등과 창소 설계를 통해 태양열을 회대한 활용하여 난방에 활용할 수 있습니다. 겨울에는 태양열을 이용하여 실내를 따뜻하게 하고, 여름에는 차광을 통해 태양광을 차단하여 실내 온도를 낮출 수 있죠.
예를 들면, 남향 창을 설계함으로써 난방 효과를 유도할 수 있으며, 여름철 태양광은 직사광선으로 인해 실내온도를 높일 수 있기 때문에 햇빛을 차단하는 차양 설비를 설치하거나 깊은 처마를 만들어 직사광선을 차단할 수 있습니다. 또한 건물의 외복을 짙은 색으로 칠하면 태양열을 더 많이 흡수하여 실내 온도를 높이는데 도움이 되기 때문에 겨울철의 경우 벽에 흡수된 태양열은 밤에 온기를 유지하는데 도움이 될 수 있습니다.
겨울철
- 남향 창을 통해 들어온 태양열이 실내를 데우고, 벽에 열을 저장합니다.
- 밤에는 벽에 저장된 열이 서서히 방출되어 실내 온도를 유지합니다.
- 뛰어난 단열 성능으로 실내의 열이 외부로 빠져나가는 것을 최소화할 수 있습니다.
여름철
- 차양 설비 등을 통해 태양열 유입을 최소화하고, 밤에는 시원한 외부 공기를 환기하여 실내 온도를 낮춥니다.
- 건물의 열관성을 이용하여 낮 동안 흡수된 열이 밤에 서서히 방출되도록 합니다.
- 이러한 원리들을 고려해 보면 여러 가지 효과를 얻을 수 있습니다.
패시브 하우스 장점
- 에너지 절감 : 난방비, 냉방비 등 에너지 비용을 크게 절감할 수 있습니다.
- 쾌적한 실내환경 : 일반 주택보다 쾌적한 실내 온도를 유지하고 습도 조절이 자연스럽게 되기 때문에 건강에도 유효할 수 있습니다.
- 환경 보호 : 에너지 소비를 줄여 온실가스 배출을 감소시키는데 기여할 수 있습니다.
패시브 하우스 단점
- 높은 초기 건축비 : 고성능 단열재, 창호 등 고급 자재를 사용하기 때문에 일반 주택보다 건축 비용이 높습니다.
- 시공 기술 : 높은 수준의 시공 기술이 필요합니다. 즉, 창호, 창문의 기밀성을 확보하거나, 에너지 효율을 극대화하기 위해 창호의 위치, 크기, 건물 방향 등 많은 것들이 고려되어야 하기 때문에 숙련된 시공기술이 필요합니다.
- 건축설계의 복잡성 : 에너지 효율을 극대화해야 하기 때문에 설계가 복잡할 수 있습니다. 즉, 일반 주택보다 시스템 개념이 주택에 녹아있기 때문에 설계의 수준이 전문적이어야 합니다.
최근에는 패시브 하우스 개념이 더욱 발전하여, 최소한의 에너지를 태양광, 지열 등 재생에너지를 활용하여 주택 스스로 필요한 전력을 만들어내는 제로 하우스가 등장하였습니다. 패시브 하우스는 제로 에너지 하우스의 기반이 되는 기술로 여겨지고 있습니다.
최소한의 전력 없이 더 잘 지을 수 있다면 이상적인 패시브 하우스이지만 현실적으로는 불가능에 가깝습니다. 가전제품 등과 같은 사용을 위해 전력이 필요하기 때문이죠.
패시브 하우스는 최소한의 전력을 넘어, 자연 에너지를 활용하고 건물 전체의 에너지 효율을 극대화하여 쾌적하고 지속 가능한 주거 환경을 제공하는 것을 목표로 하는 지속 가능한 주택을 목표로 하기 때문에, 친환경적인 주거 형태이며, 최소한의 에너지 사용으로 친환경 건물임에는 틀림없습니다.