A Study on the Planning of Rural Housing of Energy Saving Type Environmental Friendly

1. 서론

1.1 연구의 배경 및 목적

¹⁾

정부에서 저탄소 녹색성장의 비전을 제시하면서 에너 지 문제가 사회 전반의 핵심 화두로 떠오르고 있다. 토머 스 프리드먼(Thomas Friedman)은 ‘뜨겁고 평평하고 붐 비는 세계(Hot, Flat and Crowded)’라는 책에서 우리가 들어서고 있는 시대를 에너지기후시대(Energy-Climate Era)라 하였다. 그는 점점 부족해지는 에너지 공급 및 천 연자원에 대한 수요 증가, 에너지 빈곤, 파괴적인 기후 변 화, 생물다양성 감소와 같은 문제들을 해결하기 위해 새 로운 도구와 새로운 인프라, 새로운 사고방식의 필요성을 강조하고 있다. 에너지 문제와 위기는 지금까지의 삶에 대한 총체적 변화를 요구할지 모르는 상황이다.

인간 활동의 90%가 건물 내부에서 이루어지고 있기 때 문에 건축은 에너지 문제 해결에 있어서 중요하다. 주택 의 에너지 소비는 우리나라의 경우 국가 총에너지 소비 의 18%를 차지할 정도로 매우 막대한 비중을 차지하고 있다. 따라서 국가적 차원에서 주거 건물에 소비되는 에 너지 절감방안은 매우 중요한 의미를 가진다.

¹⁾

정부는 건축물의 에너지 효율 개선을 이루기 위해 각

* 정회원, 인제대학교 디자인학부 교수, 공학박사

** 정회원, (주)평원종합건설 대표, 공학석사

*** 정회원, 경남농업기술원 과장

**** 정회원, 농어촌연구원 주임연구원, 공학박사 (교신저자, E-mail :

[email protected])

본 논문은 2009년도 인제대학교 학술연구조성비 보조에 의한 것임 1) 윤종호, 녹색성장을 위한 그린홈과 제로에너지 주택기술, (사) 한국그린빌딩협의회지(Journal of the KGBC 1012) Vol.9, No.4, p.20

종 건축 규제와 지원정책을 펼칠 것이다.

²⁾

정부의 주택정 책은 도시지역에 집중되어 왔기 때문에 농산어촌지역(이 하 농어촌)의 주택현황은 열악한 실정이다. 농촌의 35년 이상 된 노후주택의 비율은 도시지역(2.8%)의 5배를 넘는 15.4%를 차지하고 있다.

³⁾

그리고 농어촌주택 문제가 사 회적으로 중요한 것은 단열이 거의 되지 않는 주거에서 건강하지 못한 고령의 노인들이 거주하고 있다는 사실이 며, 상대적으로 저소득층인 그들이 과도한 연료비와 건강 의 악화에 따른 과도한 의료비를 지출하고 있다는 점에 있다.

⁴⁾

이와 같은 사실에 주목하여 연구자는 에너지 절약형 친환경 농어촌주택의 디자인(계획) 방향을 모색하고자 한 다. 이를 계기로 농어촌주택의 문제와 에너지에 대한 경 각심을 일깨우고, 친환경 농어촌주택에 대한 논의와 토론 을 유도하고자 한다. 본 연구의 궁극적인 목적은 국내에 소개된 패시브 주택의 특성과 시사적인 내용을 정리하여 친환경 농어촌주택 개발의 기초자료로 제공되는 것이다.

1.2 연구의 방법 및 내용

본 연구는 선행연구 및 문헌 조사를 통해 진행하였다.

2010년 3월까지의 각종 관련 정책 자료, 연구보고서, 선 행 연구논문 등을 분석하여 농촌의 사회적 현실과 에너 지, 농촌주택의 문제, 정부정책 등을 정리하였다. 그리고 현장조사를 통해 최근에 건립된 패시브(passive)적인 개

2) 미래기획위원회, 녹색성장의 길, 중앙북스, 2009.4, p.159 3) 주택도시연구원, 농어촌 마을형 임대주택 공급방안, 2009.7

p.191

4) 주대관, 농촌주택문제의 사회적 중요성과 개선 방향, 건축 0506, p.59

에너지 절약형 친환경 농어촌주택 디자인 방향에 관한 연구

A Study on the Planning of Rural Housing of Energy Saving Type Environmental Friendly

손 광 호

^*

정 도 화

^**

신 정 숙

^***

김 강 섭

^****

Son, Kwang-Ho Jeong, Do-hwa Shin, Jung-Sook Kim, Kang-Seob

Abstract

This study takes notes on energy problems and sustainability of rural housing. The purpose of this study was to analyze the actual conditions of rural and applying energy saving of rural housing. For this, we tried to review literatures and conduct a field survey. The results of this study were as

follows,

first, rural housing of energy

saving type environmental friendly

applied planning factors with gradual carbon decrease by considering economic efficiency, current application and technical level. Second, the principal concepts of this housing are economic, locality and energy efficiency, it is applicable three kinds of the concepts of environmentally friendly housing.

Third, this housing in planning must decrease energy consumption and increase air conditioning efficiency by means of air tightness and improvement insulation capacity.

키워드 : 농어촌주택, 녹색성장, 지속가능성, 에너지, 태양광, 미래, 경제성

Keywords: Rural Housing, Green Growth, Sustainability, Energy, a Photovoltaic System, Future, Economic Efficiency

념과 친환경적인 개념이 적용된 주택, 4채에 대해서 조사 하였다.

⁵⁾

현장조사에서는 주택의 특성, 에너지 요소, 계획 의 주요 개념, 시사점 등에 대해 조사하였다. 현장조사는 2009년 3월에서 6월 사이에 이루어졌다.

2. 농어촌의 사회적 현실과 주택 문제

2.1 농어촌의 사회적 현실과 에너지 여건 1) 농어촌의 사회적 현실

농촌은 인구가 감소하고 있으며 고령화 현상도 급속하 게 진행되고 있다. 전국대비 농어촌 거주인구 비율은 1985년 34.3%, 2005년 18.5%로 감소하였으며, 2020년에는 13.3%까지 감소할 것으로 예상된다. 또한 65세 이상 고령 인구 비율은 1985년 9%에서 2005년 18.6%, 2020년에는 22.8%까지 상승할 것으로 예상되어 농어촌의 고령화 현 상은 도시보다 15～20년 빠르게 진행 중이다.

2) 에너지 여건

농어촌은 고유가와 화석연료 고갈에 따른 에너지 위기 에 가장 취약한 구조이다. 농림어업부문 에너지 소비량 통계를 보면, 1981년 76만toe에서 2004년 339만toe로 4.5 배 증가한 것으로 나타났는데, 이는 농가 인구 감소에도 불구하고 농업 인구 고령화에 따른 기계화 때문이다.

⁶⁾

에 너지 소비 실태는 농어촌이 기후 변화 및 에너지 위기로 인한 피해에 노출되어 있음을 보여준다.

농어촌지역의 난방시설은 대부분 온돌보일러를 사용하 고 있으며, 난방연료는 석유(경유 40.0%, 등유 27.2%)와 심야전기(18.9%)이다. 농촌주택에서 사용하고 있는 에너 지 설비는 난방과 온수급탕 모두 기름보일러(난방 43.2%, 온수급탕 34.5%)와 태양광․태양열(난방 30.8%, 온수급탕

47.4%)을 겸용하고 있으며, 심야전기보일러도 겸용하고 있다.

⁷⁾

농어촌에서 가장 심각한 에너지 문제는 난방이며,

5) 국내에 지어진 그린 홈 시범주택과 친환경 주택, 패시브 주택 등은 다수 있다. 언론에 소개된 주택 4채는 패시브 주택 개념 이 적용된 사례로서 농어촌주택 계획시 참고할 수 있는 사례 라 판단되어 조사대상으로 선정하여 분석하였다.

6) 박진희, 농정연구센터 제17회 연례심포지엄(저탄소 녹색성장 과 한국농업) 자료, 2009

도시와 비교해 가구당 에너지 소비량도 비슷하다. 도시에 는 도시가스를 사용하고 있지만 농어촌에는 연탄, 프로 판, 등유 등이 주요 에너지원이다.(표 1 참조)

2.2 농어촌주택의 실태

1) 농어촌주택의 노후화와 주거 수준

2005년까지 읍부, 면부에 지어진 주택의 수는 2,917,572 호이지만, 1985년 이전에 지어진 농어촌지역의 주택 수는 919,628호로 전체 주택의 약 31.5%를 차지하고 있어 노후

화 정도가 심하다.

농어촌의 생활여건 역시 도시에 비해

현저히 떨어진다. 농어촌 고령층의 주거환경은 노후화된 불량한 주택에 살고 있으며, 주택개보수는 엄두도 낼 수 없는 열악한 상황에 처해 있다.

⁸⁾

2) 친환경 농어촌주택 모델의 부재

친환경 주택, 친환경 단지계획 등에 대한 연구는 진행 되고 있으나, 농어촌지역의 생활양식 및 적용가능성을 고 려한 주택 모델 개발에 대한 노력이 부족하다. 농어촌주 택은 에너지 효율성이 낮으며 유지관리 비용에 대한 부 담을 갖고 있어 저탄소 녹색성장 기술을 농어촌주택 분 야에 실용화하기 위한 시도가 필요하다.

⁹⁾

농어촌은 도시 에 비해 상대적으로 저탄소 녹색공간이라 할 수 있다. 하 지만 지속가능한 사회를 위해서는 농어촌의 사회적, 경제 적 상황, 그리고 에너지 절감을 고려한 친환경 농어촌주 택의 모델 개발이 필요하다.

2.3 정부 정책

1) 그린 홈(Green home) 100만호 보급 사업

지경부에서는 ‘그린 홈 100만호 프로젝트’를 추진하여 2020년까지 신재생에너지주택 100만호를 보급할 계획이 다. 국내 총 주택(12백만 가구)의 약 10% 수준을 보급목 표로 설정하였으며, 신재생에너지를 활용하는 한국형 그 린 홈

¹⁰⁾

을 개발 보급할 예정이다.(표 2 참조)

7) 농림수산식품부, 한국농어촌공사, 저탄소 녹색성장을 위한 농 촌주택 개발모형 및 적용기법 연구, 2009.12, p.94

8) 아래 표는 2002년에 나온 자료로서 농촌의 고령자 주거 현황 을 나타내고 있다.

구 분 내 용

주택건축 경과연수

5년 이하(26%), 10년 이하(19.2%), 50년 이하(40.4%), 51년 이상(14.4%)

화장실 유형 재래식(36.2%), 옥내 수세식(46.7%), 옥외 개량․수세식(17.2%)

목욕탕 유형 온수 목욕탕(55.2%), 없음․기타(44.8%)

부엌 유형 재래식(24.8%), 입식(75.2%)

자료 : 한국농촌경제연구원, 출처 : 농민신문 2002.5.6

60세 이상 노령 농업인 주거상황

9) 한국농어촌공사에서는 2009년 10월 ‘저에너지 친환경 농촌주 택 모델’ 공모를 통해 친환경 주택표준설계도를 개발하여 보급 할 예정이다.(설계 경기 자료 참조)

10) 그린 홈(Green Home)은 신재생에너지 설비의 도입을 통해 환경에 미치는 영향을 최소화하면서 쾌적한 주거환경을 조성 하는 저에너지 친환경 주택이다.(지식경제부)

구분 내용

추진배경 및 ･(에너지자립 기반 마련) 고유가 시대에 대비 에너지자립

표 2. 그린 홈 100만호 보급 사업

구분 에너지 소비량(10⁹㎉) 가구당 소비량(10³㎉)

전국 도시 농촌 전국 도시 농촌

합계 206,789.7 186,855.9 19,942.9 13,015.8 13,001.8 13,050.8 연탄 1,983.8 1,164.1(0.6) 819.7(4.1) 129.6 81.0 536.4 석

유 류

소계 61,590.7 46,818.9(25.1) 14,771.8(74.1) 3,935.8 3,257.8 9,666.8 등유 39,529.0 29,829.1(16.0) 9,708.9(48.7) 2,527.4 2,075.0 6,353.6

중질중유 3,115.9 3,115.9(1.7) - 194.0 216.8 -

프로판 18,945.7 13,882.9(7.4) 5,062.9(25.4) 1,214.4 966.0 3,313.2 가

스 류

소계 88,042.5 87,265.9(46.7) 776.6(3.9) 5,483.1 6,072.0 508.2 도시취사 12,112.8 12,011.7(6.4) 101.1(0.5) 753.9 835.8 66.2 도시난방 75,929.7 75,254.2(40.3) 675.5(3.4) 4,729.2 5,236.4 442.1 전력 41,961.0 38,514.6(20.6) 3,446.4(17.3) 2,635.0 2,679.9 2,255.4

지역난방 12,826.6 12,826.6(6.9) - 806.8 892.5 -

온수(급탕) 125.0 125.0(0.1) - 7.8 8.7 -

임산 연료 269.2 140.8(0.1) 128.4(0.6) 17.6 9.8 84.0 출처 : 지식경제부, 2006

표 1. 도시와 농촌의 에너지소비 비교

2) 친환경 주택 건설 기준

¹¹⁾

국토해양부는 「주택건설기준 등에 관한 규정」제64조 제3항에 따라 친환경 주택 건설기준 및 성능을 2009년 10월 20일에 고시(제 2009-1014호)하였다. 친환경 주택 제7조 설계 조건은 전용면적 60㎡를 기준으로 설정하였다.

친환경 주택은 친환경 주택 평가방법에 따라 단위세대의 에너지사용량 또는 이산화탄소배출량을 10% 이상 절감할 수 있도록 설계하여야 한다. 다만, 전용면적이 60㎡를 초 과하는 경우에는 15% 이상 절감할 수 있도록 설계하여야 한다. 전용면적 60㎡를 초과하는 주택의 설계조건은 다음 과 같다.(표 3 참조)

구분 부위 열관류율 기준(W/m2K) (괄호 안은 법기준)

혹한지, 중부 남부 제주

창호

단열 외벽 외기 직접 면함 1.8 2.1 2.8

외기 간접 면함 2.8 3.1 3.7

벽체 단열

외벽 외기 직접 면함 0.36 (0.47) 0.45 (0.58) 0.58 (0.76) 외기 간접 면함 0.49 (0.64) 0.63 (0.81) 0.85 (1.10) 측 벽 0.27 (0.35) 0.36 (0.47) 0.45 (0.58)

주 : 법기준이란 「건축물의 설비기준 등에 관한 규칙」의 별표 4 ‘지역별 건축물부

위의 열관류율'을 말한다.

표 3. 친환경 주택의 단열성능 기준1(제7조 관련)

3. 에너지 절감을 고려한 농어촌주택의 특성

3.1 홍천 살둔 제로에너지하우스

이 주택은 강원도 홍천군 내면 율전리에 위치한다. 에 너지 절약에 관심을 가진 건축주가 기획 및 설계에 참여 하였으며, 시공도 건축업체와 함께 건축주, 지역 주민의 참여에 의해 건립되었다.

1) 평면 및 창 계획

평면은 태양에너지의 활용을 높이기 위해 동서방향으 로 긴 형태이며, 남측에 주출입구와 방풍실(현관)이 있다.

11) 국토해양부 고시 제2009-1014호 참조

벽체 등에 비해 단열성이 취약한 창문은 바닥면적 대비 향별 창문크기 비율을 거주자가 원하는 입면계획에 적용 하였으며, 크기를 필요에 따라 조정하였다. 창문은 초기 비용 상승을 피하기 위해 고가의 시스템 사용을 피하고 일반적인 이중유리와 시스템 창호를 사용하였다. 이 주택 에서 특징적인 요소는 덧문이다. 매우 추운 기온 또는 흐 린 날이 계속될 때를 대비하여 건축주가 직접 디자인 및 주문 생산한 단열 덧문을 설치하였다.(그림 3 참조)

살둔 제로에너지하우스의 SIP 벽체 단면

지붕 단면 바닥 단면

그림 2. 주요 재료 및 단면 상세

2) 고단열 및 고기밀

이 주택에서 가장 특징적인 것은 고단열재를 사용한 것이다. 즉 고단열을 위한 SIP(Structural Insulated Panel)를 적

용하였다. 두 장의 OSB 합판 사이에 스 티 로 폼 ( N e op e r ) 을 넣은 패널

과제내용 (추진기간 2009～2020,

주관부처 : 지식경제부)

기반을 구축하고 서민가정의 에너지비용 경감을 위해 신재생 에너지 보급 확대

･(미래 성장 동력) 또한, 급성장하고 있는 신재생에너지 산업 의 국내시장을 창출하고 미래 성장 동력으로 육성

-그간 정부지원은 소규모․지원예산 분산으로 수요시장 및 기업의 시설투자 유인 미흡으로 산업기반 취약 : 가정의 신재생 에너지보급 지원 사업은 2004년부터 추진하고 있는 “태양광 주택 10만호 보급사업”(2004～2007년 1,204억원, 15천호 지원) 이 유일하였음

주요내용

･지역별․주택별 특성에 적합한 가정용 신재생에너지 보급을 통해 2020년까지 에너지자립 주택 조성 추진

-현행 "태양광 10만호 보급사업"을 확대․개편

･태양광(자가발전), 태양열․지열(농어촌 난방, 온수급탕), 우드팰릿(농촌 난방), 소형풍력(해안, 도서지역) 등 지역별 주 택의 수요에 맞춰 보급

목표 (소요예산

포함)

･그린 홈 보급 사업 추진을 위해 2004～2020년간 약 14.5조 원 소요 전망

구 분 ‘04～’08년 ‘09～’12년 ‘13～’16년 ‘17～’20년 합 계 보급목표(호) 24,000 105,760 275,600 619,140 1,024,500 투자규모(억원) 2,877 11,813 35,960 94,450 145,100

자료 : 지식경제부 보도자료

바닥대비2%

바닥대비3%

바닥대비5%

바닥대비12%

N

그림 1. 살둔 제로에너지하우스 평면 및 창호면적 비율

자재 두께

(㎜)

U-Value (W/m2K)

R-Value(ft

²

․

°F․h/mtBtu) Neoper(SIP) 235 0.11 50

드라이비트 50 0.71 8

복사열차단제 20 0.28 20 기타(OSB, 석고보드 등) 2.8이하 2

합계 305 0.071이하 80이상

표 4. SIP의 단열 성능

형태인 SIP 패널을 벽체와 지붕의 주재료로 사용하였다.

(그림 2, 표 4

¹²⁾

참조) 이것이 주택의 구조체 역할도 겸 하며, 에너지의 외부 유출을 막고 있다. 바닥하부에도 150㎜ 단열재와 공기층을 두어 단열을 강화하였다.

3) 축열 및 실내마감재

신재생에너지를 포함한 보조열원의 이용을 최소화하기 위하여 실내에 축열 효과가 있는 마감 자재를 사용하였 다. 즉 벽에는 흙벽돌, 바닥에는 타일을 마감 재료로 시 공하였다. 주택이 매우 고기밀인 것을 감안하여 모든 마 감자재가 낮은 VOCs

¹³⁾

를 방출하는 친환경 소재가 적용 되었다. 석고보드 등을 부착하기 위해 사용된 접착제는 모두 수용접착제를 사용하였으며, 실내에 노출된 집성목 의 경우에도 미국의 기준을 통과한 자재가 사용되었다.

또한 바닥타일의 경우에도 몰탈 방식이어서 실내에 VOCs를 방출하는 것을 최소화하였다.

4) 열 회수 환기장치 및 보조열원

겨울철 환기를 위해 로터리 타입 전열교환기가 도입되 었다. 건물 앞부분에 위치한 유입구(inlet)를 통해 외부에 서 도입된 신선한 공기는 지하 1.5미터 깊이에 있는 PVC 파이프를 거쳐 건물 뒤편에 위치한 지하 공간(Pit)까지 25m 가량 이동하여 외부의 낮은 온도가 지열을 통해 일 정량 상승하도록 하였다. 환기시스템의 실내 유입구와 배 출구는 각 실마다 두어 건물 실내 공간에서 신선한 공기 가 유입되도록 하였다.

주택이 고기밀 및 고단열이므로 적은 연료로 장시간 복사열을 방출할 수 있는 페치카(Masonry Stove)를 도입 하였다. 페치카는 저렴한 내화벽돌(SK-34)을 이용하여 제작하였다. 또한, 매우 고기밀인 건물에서는 기존의 장 작난로가 연소 중 실내의 공기를 사용하여 실내공기를 빼앗아가는 단점을 개선하기 위하여 페치카 연소시 필요 한 공기를 외부에서 팬을 통해 공급할 수 있도록 하였다.

12) 이훈, 농어촌 주택으로서 홍천살둔제로에너지하우스, 한국농 촌건축학회 2009 추계학술대회발표집, 2009.11, p.106

13) VOCs는 건축자재나 마감 재료에서 방출되는 휘발성 유기화 합물이다

3.2 홍성 패시브하우스

충청남도 홍성군 홍동면에 있는 홍성 패시브하우스는 목구조이며, 고르지 못한 나무 외벽과 철판을 덧댄 이음 새가 노출된 평범한 통나무집처럼 보인다. 이 집은 신재 생에너지 보급 확대를 주장하는 시민단체인 ‘에너지 전 환’

¹⁴⁾

의 사무실과 교육실로 사용되고 있다.

1) 평면형태 및 난방비

평면 형태는 직사각형으로 단순하며, 면적은 24㎡이다.

건설비는 1293만원이 들었다. 난방비는 일반 건축물의 10% 정도인 에너지 절약형 주택이며, 겨울철에 에너지를 90%나 절약할 수 있다. 겨울 바깥 기온이 영하 7도로 떨 어지면 주택 내부는 영상 7도가 유지된다.

¹⁵⁾

지붕에는 태 양광 발전 시설이 설치되어 있다.

14) 에너지 전환은 10여 명의 활동가에 의해 2000년 10월에 설 립되었으며, 회원이 800여 명에 이른다. 2003년 회원들이 모은 돈으로 서울 종로에 작은 태양광발전소를 세웠다. 2005년부터 는 이 발전소에서 생산한 전기를 한전에 팔고 있다.

15) 중앙일보, 2009.7.6, 참조

구분 내용

일반 사항

․위치 : 강원도 홍천군 내면 율전2리(2008년 완공)

․면적 : 157.92㎡ (47py), 지상 1층

․건물형태 : 동서향 방향으로 긴(21m × 7m) 형태, 층고 4.8m

․건물의 향 : 자북(magnetic)에서 30도 서향, 진북(true)에서 22.5 도 서향

․구조 : GLUELAM(집성구조목)을 소재로 한 Timber Frame House + SIP(단열구조패널) 벽체 및 단열, 목조 가구식

적용 기법 및 요소

․평면계획 : 겨울철 태양에너지가 실내 전 구간에 들어올 수 있도록 하기 위해 동서향 방향으로 긴 평면구성 및 겨울을 제 외한 기간의 자연환기 도모를 위한 평면계획

․창문 : 향별 적절한 창문면적 고려 및 단열성 강화

․덧문 설치 : 건축주 디자인, 열 손실 방지, 외부에서만 개폐가 가능하므로 다소 불편

․축열 : 겨울철 실내에서 발생하는 열 및 창을 통해 유입된 태 양에너지의 보존을 위해 실내바닥 및 벽면에 축열체 적용

․열회수환기장치 : 열회수율이 높은 기기 설치

표 5. 홍천 살둔 제로에너지하우스의 특성

․실내마감 : 신선한 실내 공기질 유지를 위해 VOCs 배출이 적 은 재료 사용

․보조열원 도입 : 건물 특성을 감안하여 서서히 복사열 발생

․건축비 : 350-400만원/평(통나무 주택 건축비와 유사) 계획시

고려 사항

․액티브적 요소의 최소 도입을 통해 에너지 절감 고려(패시브 적 요소의 적극 적용)

․SIP 적용을 통해 시공의 편리성, 경제성, 에너지 효율성 추구

․농어촌의 지역성 고려

건물전면에 위치한 외부공기 유입구

건물후면(Pit)에 위치한 열교환 기장치

거실의 공기유입구 (상단) 및 배출구

(하단)/

페치카

바닥타일

흙벽돌

단열덧문 상세

그림 3. 열회수 환기장치 및 마감재/덧문

건물 외관이 매끄럽지 못한 것은 전문적인 건축 인부 없이 에너지 전환 회원들의 노력으로 완성 했기 때문이며, 일반주민 의 손으로 직접 시공한 것은 내포하는 의미가 크 다. 고유가 시대에 이 집 이 주목받는 이유는 에너 지 문제와 유지관리 등에 도움을 줄 수 있기 때문 이다.

2) 벽체 및 지붕, 창 벽과 지붕의 두께는 32

㎝이다. 단열재·방습재·합

판을 11겹으로 만들어 겨울에는 열이 빠져 나가지 않고, 여름에는 외부 열이 들어오지 않도록 하였다. 창문은 2중 창으로 만들고 현관문도 공기가 빠져나가지 않도록 밀폐

구분 내용

일반 사항

․위치 : 충남 홍성군 홍동면 구정리(2008년 2월 완공)

․설계 및 시공 : 주민(회원)

․면적 및 시공비 : 24㎡, 건설비 1,293만원(평당 약 180만원)

․용도 : 사무실, 교육실 적용

기법 및 요소

․벽과 지붕의 두께가 32㎝

․단열재·방습재·합판을 11겹으로 시공

․창문 2중창

․지붕에 태양광 발전 시설 설치

․난방비가 일반 건축물의 10%만 필요한 에너지 절약형 주택 계획시

고려 사항

․주민에 의한 직접 시공(건축비 절감-경제성)

․SIP 적용 - 에너지 효율성 추구

표 6. 홍성 패시브하우스의 특성

되도록 하였다.(그림 4 참조)

3.3 경기도 파주 3.8리터 주택

파주 산남리 3.8리터(liter) 주택은 SBS 주거단지 내에 있다. 연간 난방에너지가 단위면적당 3.8리터가 사용되는 주택이다. 단위면적당 평균 15리터 이상 소비되는 국내 기존 주택보다 난방에너지 절감이 우수하다. 이 주택의 외벽 마감은 붉은 벽돌이며, 형태적으로 보면 남측은 3 층, 북측은 2층으로 되어 있다.

1) 배치 및 평면 계획

주택의 배치는 자연 에너지를 최대한 이용하여 열부하 가 최소가 되도록 주된 공간을 남향으로 배치하였고, 주 택 내에는 광정(top light)을 두어 실내에서 자연광의 시 각적 교류가 이루어지도록 하였다.

2) 창호 및 문 계획

창문의 개구 면적은 살둔 주택과 유사하게 방위별로 차이를 두었다. 북측에는 자연환기를 고려해 작은 창을 두었으며, 서측은 직사광선 차단을 목적으로 처마 또는 로지아(rogia)가 있는 유리창으로 계획하였다. 남쪽은 조 망과 채광, 환기가 가능하도록 개구부 면적을 최대화하였 다. 각 실의 최대 개구부 폭은 2,700㎜ 이하로 하여 유리 창으로 인한 열손실을 줄이고, 창호 개구 면적을 최적화 하여 건물의 외피부하를 감소시켰다.

창호는 기밀성능을 강화하기 위해 독일식 시스템 창호 를 적용하였으며, Low-E 3중 유리, 목재 창틀, 단열간봉 및 안전필름으로 코팅된 Tilt ＆ Turn 방식과 일부 Tilt

＆ Sliding의 고단열 창호를 적용하였다. 그리고 덧문을 설치하여 여름철에는 차양 역할을 겨울철에는 복사열에 의한 열손실 저감을 고려하였다. 현관문은 고기밀 고단열 성능 제품을 적용하였고, 현관문과 거실 사이에 중문을 설치하여 방풍공간을 확보하였다.

3) 열관류율

벽체, 바닥 그리고 천장의 열관류율은 각각 0.16W/㎡K, 0.23W/㎡K, 0.13W/㎡K로서 ‘건축물의 설비기준 등에 관 한 규칙’에서 요구하는 열관류율 성능보다 작게는 1.5배 에서 크게는 2.9배까지 단열성능을 강화하였다.

¹⁶⁾

단열을 위해 외단열 방식으로 시공하였으며, 열교가 발생하지 않 도록 고려하였다.

4) 조명 및 실내 환기

조명 램프는 내․외부 모두 3파장 에너지 절약형 전구 를 사용하여 전기에너지의 절감을 유도하였다. 그리고 지 하층, 1층, 2층은 각 층을 연결하는 열린 공간을 통해 옥 상까지 관통시켜 건물 내부에 바람 길이 형성되고 바람 과 온도차에 의해 무더운 여름철에 자연스럽게 실내기류 가 생성되도록 하였다.

이 주택은 건축물 배치, 남개북폐(南開北閉), 벽체와 창

16) 이명주, 파주 산남리 K씨 주택 3.8ℓ House, 0903 건축, p.75 그림 5. 홍성 패시브하우스의 평면

그림 4. 홍성 패시브하우스에 적용된 기술

내부 전경 벽체 재료

호의 단열성능 강화, 덧문시스템 등 패시브적인 요소와 태양열 집열판의 액티브적인 요소들을 적용하여 국내에 서 에너지절약 관련 규정에 따른 건축물에 비해 70%이 상의 에너지를 절감하고 있다.

¹⁷⁾

5) 패시브하우스 개념과 액티브 요소 도입

이 주택은 패시브하우스(Passive house)

¹⁸⁾

및 액티브하 우스(Active house)적인 기본원칙을 적극적으로 적용하였 다. 단열 성능을 강화하였으며, 액티브적인 요소로 옥상 에 태양열 집열판과 폐열공기 열회수기를 1층과 2층에 설치하였다.

주택 전경 주출입구

3.4 경기도 화성시 동탄 주택

이 주택은 경기도 화성시 반송동 동탄고등학교 부근에 위치한다. 상가용 1층과 주거용 2∼3층으로 이뤄진 이 다 가구주택이며, 타일로 콤포지션 장식을 한 벽면에 블라인

17) 이명주, 전게서, p.77

18) 이것은 1991년 독일에서 시작되어 2000년 들어서 유럽 전역 으로 확산되고 있는 패시브하우스(Passive House)는 통상적인 냉난방 설치비 없이 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있다는 개 념으로, 20～30cm가 넘는 고단열과 고성능 창호, 기밀시공, 배 열회수 등의 기술을 적용해 연간 난방요구량 15kWh/(㎡a)이 하, 난방, 급탕, 전기소비량 120kWh/(㎡a)이하의 성능을 요구 하는 주택이다.

드를 설치한 큰 창이 특징적이다. 설계자는 ‘고 단열, 고 효율 창호, 열교환식 환기, 외부 차양 등 특별할 것 없는 기술을 채용해 패시브하우스를 달성했다'고 한다.

¹⁹⁾

1) 배치 및 창호

단열 효과와 햇빛을 최대한 활용하기 위해 건물을 남 향으로 배치하고 남쪽에 큰 창을 내는 한편 북쪽엔 창을 두지 않았다. 또 창문 바깥에 원격조정이 가능한 차양(블 라인드)을 설치하였다. 외부의 블라인드는 일사열의 80%

를 차단할 수 있다. 창호는 단열을 위한 3중 유리창이다.

2) 문 및 벽체

이 주택 현관문의 틈새는 고무패킹으로 막았으며, 단열 을 위해 목재 중간에 우레탄 폼을 넣었다. 벽체에도 200

㎜ 두께의 스티로폼 단열재를 넣었다. 이것은 일반 주택 보다 3배 정도 두꺼운 것이다. 벽체 전체의 두께도 55㎝

로 일반적인 주택보다 15㎝ 더 두껍다. 조명은 엘이디 (LED)이며, 이것은 수명은 길고 전력이 적게 들며 효율 이 좋다.

3) 주요 장치 및 건축비

이 주택에 쓰인 기술은 내보내는 실내공기의 열을 회 수할 수 있는

환기장치, 지붕 에 설치한 온 수와 보조열원 을 공급하기 위한 태양열 장치 등이다.

건축비는 3.3

㎡당 360만원 이며, 인근 주 택의 건축비에 비해 약 40만 원이 더 소요 되 었 다 . ( 그 림 6

²⁰⁾

참조)

19) 한겨레신문, 2009.9.29, 이 주택의 추가 건축비는 약 10%에 불과해, 지구온난화의 주요 대응책인 패시브하우스의 대중화 와 관련해 주목받고 있다. 에너지 분석 결과 이 건물에 연간 들어가는 난방 에너지는 등유로 따져 면적 112㎡인 2층에서

㎡당 1.4ℓ, 127㎡ 넓이의 3층은 ㎡당 2.5ℓ이었다. 우리나라 주택의 평균 연료사용량인 ㎡당 16ℓ의 10분의 1 수준이다.

20) 한겨레신문, 2009.9.29

구분 내용

일반 사항

․위치 : 경기도 파주시 교하읍 산남리

․국내 최초의 민간주택용 에너지절약형 건축물

․설계 : 명지대 건축과 이명주, (주)종합건축사사무소 탑

적용 기법 및 요소

․주요 적용기술 : 건축물배치, 남개북폐, 벽체의 단열성능 강 화, 열교차단, 창호의 기밀 및 단열성능 강화, 외피 대비 작 은 창 면적, 실내 자연기류 확보, 태양열 집열판 설치

․단열강화

- 내부 콘크리트와 외부 적벽돌 사이에 단열재를 넣어 열손실 을 최소화

- 단열재는 진공 압축발포 폴리스티렌인 아이소핑크(특급)를 사용

․고기밀 단열창호

- 로이 3중 유리, 목재창틀, 단열간봉 및 안전필름으로 코팅된 고단열 창호 설치

- 방위별 창문 개구면적에 차이를 두어 열손실을 줄이고 외피 부하를 감소시킴

․폐열회수형 환기장치

- 높은 수준의 기밀유지로 인해 환기로 손실되는 열을 회수하 기 위해 설치

․열교(Heat Bridge) 차단

- 창틀을 적벽돌과 단열재 위에 앉혀 근본적으로 열교가 발생 하지 않도록 하는 등 꼼꼼한 기술 시공

계획시 고려 사항

․액티브적 요소 도입을 통해 에너지 고효율 추구

․액티브적 요소 도입과 함께 패시브적 기법의 적극 도입(열교 차단, 고단열 추구)

표 7. 파주 3.8리터 하우스의 특성

구분 내용

일반 사항

․위치 : 경기도 화성시 반송동 동탄 고등학교 부근

․층수 및 용도 : 상가용 1층, 주거용 2·3층의 다가구주택

․설계 : 명지대 건축과 이명주, (주)종합건축사사무소 탑

적용 기법 및 요소

․주요 개념 : 고 단열, 고효율 창호, 열교환식 환기, 외부 차양 등(단열을 위한 3중 유리창, 열을 회수를 위한 환기장치, 지 붕에 설치한 온수와 보조열원을 공급하기 위한 태양열 장치 등)

․건축비 10% 더 들었지만 6년이면 비용 회수 가능

․주택 평균 연료사용량의 10분의 1 수준

표 8. 경기도 화성시 동탄 주택의 특성

그림 6. 주요 적용요소

이상과 같이 4채 주택의 적용기법과 주요 특성을 정리 하며, 살둔 주택은 패시브적인 요소 도입과 SIP의 적용, 친환경적 재료의 선택, 부가 장치의 적용을 통해 에너지 의 효율성과 경제성, 농어촌이라는 지역성이 고려되었다.

이 주택은 다른 주택에 비해 농어촌지역에 적용 가능한 형태로 시사하는 바가 크다. 홍성 주택에는 살둔 주택과 유사한 개념이 적용되었으며, 최소한의 비용으로 에너지 효율과 경제성을 고려되었다. 이 주택의 예는 소규모 주 택과 공공시설 등에 적용할 수 있다.

파주 주택은 살둔, 홍성 주택에 비해 액티브적인 요소 가 많이 적용되었으며, 패시브적인 요소도 적극 도입하여 에너지 효율을 높이도록 고려되었다. 특히 외단열 공법의 적용과 벽체 단열 강화, 열교 차단을 통해 에너지 효율을 고려한 것도 중요하다. 동탄 주택은 파주 주택과 유사한

시스템이 적용되었으며 조명시설까지 에너지 효율을 고 려되었다. 이 주택처럼 액티브적인 요소의 적용은 경제적 인 측면을 고려하는 것이 필요하며, 구체적인 요소는 주 택의 특성과 건축주의 여건, 입지 등을 고려하여 적절한 요소를 도입해야 한다.(표 9 참조)

4. 에너지 절약형 친환경 농어촌주택의 디자인 방향

4.1 개념 설정 1) 기본 개념

에너지 절약형 친환경 농어촌주택의 디자인 방향은 패 시브 주택 4채의 특성, 주요 오소 등을 고려하여 기본개 념을 설정하였다. 에너지 절약형 친환경 농어촌주택은 그 린 홈(Green Home)의 개념을 포함하며 농어촌의 지역적 특성을 고려한 것이다. 즉 에너지 사용에 대한 측면과 유 지관리 비용 절감, 지속가능성을 중요하게 고려한 주택이 다. 농어촌지역에 적합한 에너지 절약형 친환경 농어촌주 택의 디자인 개념(원칙)은 경제성, 지역성, 에너지 효율성 이다. 이 세 가지 요소의 적절한 조화(융합)도 필요하다.

개념 고려 측면 키워드 기본 방향

경제성

경제적 측면 유지 관리적 측면

건축비, 비용, 에너지 효율

경제적인 시공(저렴한 건축 비 지향)

유지, 관리성 : 유지 관리 비용의 최소화

지역성

시공 및 재료 적 측면 환경적 측면

친환경적, 자연재료, 모듈화, 자연 환경

재료의 모듈화 추구 건축 시공의 편리성 고려 자연재료의 사용 자연 환기 및 채광

에너지 효율성

에너지 효율 성 측면 주거의 쾌적 성 측면

주거의 쾌적성, 사용 의 편리성

패시브 주택 기법 적극적인 적용

기밀성, 단열성, 간편성 추구 적절한 액티브적 요소 도입

표 10. 디자인의 기본 개념(방향)

4.2 디자인 방향

에너지 절약형 친환경 농어촌주택의 자세한 디자인 방 향은 다음과 같다.

1) 경제성

(1) 건축비용의 최소화

건축비용의 최소화를 위해서는 정부에서 보조하는 신 재생에너지 보급 정책, 즉 그린 홈 100만호 보급 사업, 산림 바이오매스 사업 등을 적절히 검토하여 활용해야

․건축비는 3.3㎡당 360만 원

․외부 마감 : 타일로 콤포지션 장식

․벽체 : 200㎜ 두께의 스티로폼 단열재(일반 주택보다 3배 가 까이 두꺼움)

․남향 배치, 남쪽에 큰 창을 내는 한편 북쪽엔 창을 없앰, 또 창문 바깥에 원격조정이 가능한 차양(블라인드) 설치

․현관문 : 단열 강화, 고무패킹 막음 계획시

고려 사항

․액티브적 요소 도입을 통해 에너지 고효율 추구

․액티브적 요소 도입과 함께 패시브적 기법의 적극 도입(열교 차단, 고단열 추구)

․건축비에 상당하는 에너지 절약 효과 도출

현관문

주택의 지속가능성

+

^에너지효율성

에너지 절약형 친환경 농어촌주택

경제성

+

지역성

그림 7. 기본 개념(Concept)

구분 살둔 제로하우스 주택

홍성 패시브 주택

파주 3.8리터

주택 동탄 주택

배치 및 평면

․남향 배치

․동서 방향으로 긴 형태

․방풍실(중문설치)

․경제성, 지역성 고려

․직사각형 평면

․경제성, 지역성 고려

․남향 배치

․동서 방향으로 긴 형태

․방풍실(중문설치)

․경제성 고려

․남향 배치

․방풍실(중문설치)

․경제성 고려

주재료 및 창호

․SIP(단열구조패널)

․2중 창호

․창호면적 고려

․벽, 지붕두께-30.5㎝

․채광 및 환기 고려

․덧문 설치

․경제성, 지역성 고려

․SIP(단열구조패 널)

․2중 창호

․벽, 지붕두께-32

㎝

․지역성, 경제성 고려

․적벽돌

․외단열 공법

․3중 창호

․고단열 창호

․창호면적 고려

․벽두께-50㎝

․채광 및 환기 고려

․덧문 설치

․에너지 효율성 고 려

․타일

․3중 창호

․창호면적 고려

․벽두께-55㎝

․채광 및 환기 고려

․블라인드

․단열성능 강화 현 관문

․에너지 효율성 고 려

건축비 ․평당 약 400만원

․경제성, 지역성 고려

․평당 약 180만원

․지역성, 경제성 고려

․평당 약 480만원 ․평당 약 360만원

․경제성 고려

주요 도입 장치 및

기타

․폐열회수환기 장치

․페치카

․열교 차단

․에너지 효율성, 지역 성 고려

․태양광 시스템

․에너지 효율성 고려

․태양열 시스템

․폐열회수환기 장치

․열교 차단(이중벽)

․3파장 전구

․에너지 효율성 고 려

․태양열 시스템

․폐열회수환기 장치

․열교 차단

․엘이디 조명

․에너지 효율성 고 려

표 9. 주요 특성 종합 및 디자인 개념 도출

한다. 그리고 건축 시공의 간편성, 주택 규모의 적정화, 저렴한 자재의 사용 등에 대한 고려를 통해 경제적인 부 담을 최소화하도록 한다.

(2) 유지관리 고려

기존주택에서 가장 문제가 되는 것이 유지 관리 부분 이다. 소득이 낮은 농어촌의 고령자 주택은 냉난방비에 대한 부담으로 인해 겨울철에도 거의 난방을 하지 않는 사례도 찾아 볼 수 있다. 이와 같은 문제점을 고려해 볼 때 농어촌주택의 지속성을 담보해 주기 위해서는 유지관 리 비용을 우선적으로 고려해야 한다. 즉 유지 관리를 위 해 적정 규모 계획 및 고단열, 고기밀을 추구하여 냉난방 비가 최소화되는 방향으로 디자인되어야 한다.

2) 지역성

(1) 친환경적 재료 및 자연 환경 고려

농어촌주택에는 친환경적인 재료를 적용하여야 한다.

살둔 주택과 같이 환경오염원이 적은 재료를 사용한다.

그리고 자연환경이 주택 내부로 유입되도록 보다 치밀한 환기 및 채광(창호) 계획이 수립되어야 한다.

(2) 모듈화 추구

농어촌주택의 시공은 지역 주민의 상호적인 도움으로 건립되는 것이 주민 공동체 형성에 중요하다. 살둔 주택 은 건축주와 지역주민, 건설업체의 협동에 의해 시공되었 다. 그리고 모듈화 재료(SIP), 시공에 편리한 재료의 선 택, 주민의 참여에 의해 건립된 것은 농어촌주택에 적용 할 수 있는 좋은 방안이라 판단된다.

3) 에너지 효율성

(1) 패시브적인 계획기법 적용

기본적으로 고단열, 고기밀의 원칙과 유지관리비 절감 을 위해 패시브적인 계획기법을 적용하고 단열성능을 강 화한다. 특히 액티브적인 요소는 경제적 여건, 주택의 특 성 등에 따라 적절한 요소를 선택적으로 도입해야 한다.

그리고 실내 환경 조절은 자연에너지를 최대한 이용하 는 것을 우선으로 하고 부차적으로 기계적 조절에 의존 할 수 있는 지를 고려하여야 한다. 자연에너지 특히 태양 열이나 태양광을 이용하는 방안을 일차적으로 고려한다.

(2) 에너지 효율성 측면

에너지 효율성을 높이기 위해 고기밀, 고단열을 원칙으 로 한다. 그리고 열교가 발생되지 않도록 고려하며, 외단 열 시스템의 도입도 검토한다.

5. 결론

농어촌지역은 에너지 복지 차원에서 혜택을 받고 있지 못한 실정이다. 노후 농어촌주택의 문제, 농어촌지역의 인구 고령화, 주택의 기본적인 기능 등을 고려하여 본 연 구에서는 패시브 주택의 특성과 시시점 등을 고찰하여, 에너지 절약형 친환경 농어촌주택의 디자인 원칙, 방향 등에 대해 제안하였다. 그 결과는 다음과 같다. 첫째, 농 어촌지역의 제반 여건과 정부 정책을 고려해 볼 때, 에너 지 절약형 친환경 농어촌주택의 필요성은 크며, 농어촌주 택 계획시 에너지 효율, 유지관리적인 측면을 중요하게 고려하여야 한다. 둘째, 에너지 절약형 친환경 농어촌주 택의 디자인 개념은 경제성, 지역성, 에너지 효율성이며, 이 세 가지 요소의 상호적인 적절한 융합도 중요하다. 셋 째, 경제성 측면에서는 건축 비용의 최소화, 유지관리 비 용의 부담 경감 등이 중요하게 고려되어야 한다. 그리고 지역성 측면에서는 농어촌의 경관적인 측면, 지역적 특 성, 주민의 공동체 의식 고려 등이 중요한 요소로 적용되 어야 한다. 에너지 효율성 측면에서는 단열성, 기밀성 등 을 고려한 패시브 주택 개념을 기본적으로 적용한다. 이 개념에 액티브적인 요소를 적절히 적용하여 경제성, 에너 지 효율성을 높이도록 한다. 넷째, 친환경을 추구하는 설 계요소는 농어촌주택의 디자인 개념이 확립되는 시기에 핵심이든 부가적이든 간에 하나의 구체적인 요소로 자리 매김하도록 고려해야 한다. 마지막으로 농어촌주택의 질 적 개선과 친환경 농어촌주택의 보급을 위해서는 농어촌 주택에 대한 정확한 실태조사와 에너지 평가에 대한 조 사(연구)가 필요하다. 이를 바탕으로 농어촌형 그린 홈 모델 개발과 보급 활성화 방안에 대한 다각적인 노력과 접근이 이루어져야 한다.

참고 문헌

1. 농림수산식품부, 한국농어촌공사, 저탄소 녹색성장을 위한 농 촌주택 개발모형 및 적용기법 연구, 2009.12

2. 미래기획위원회, 녹색성장의 길, 중앙북스, 2009.4

3. 박진희, 농정연구센터 제17회 연례심포지엄(저탄소 녹색성장 과 한국농업) 자료, 2009

4. 윤종호, 녹색성장을 위한 그린홈과 제로에너지 주택기술, (사) 한국그린빌딩협의회지(Journal of the KGBC 1012) Vol.9, No.4

5. 이명주, 파주 산남리 K씨 주택 3.8ℓ House, 0903 건축 6. 이훈, 농어촌 주택으로서 홍천살둔제로에너지하우스, 한국농촌

건축학회 2009 추계학술대회발표집, 2009.11

7. 주대관, 농촌주택문제의 사회적 중요성과 개선 방향, 건축0506 8. 중앙일보, 2009.7.6

9. 한겨레신문, 2009.9.29

(접수 : 2010.10.07, 심사완료 : 2010.11.12)

구분 내용

고단열·고기밀 시공여건을 감안하여 충분한 단열이 전 구간에 걸쳐 고 르게 적용될 수 있는 자재 및 기법을 적용한다.

평면계획

평면계획은 겨울철 태양에너지가 실내 전 구간에 들어 올 수 있도록 하기 위해 동서 방향으로 긴 평면을 구성 하고, 겨울을 제외한 기간의 자연환기 고려도 도모한다.

창문 향별 적절한 창문면적을 고려하고 단열성능을 강화한다.

축열

겨울 내 실내에서 발생하는 열 및 유리창을 통해 유입 된 태양에너지의 실내보존을 위해 실내바닥 및 벽면에 축열체를 적용한다.

열회수환기장치 열회수율이 높은 기기를 설치한다.

실내마감 신선한 실내 공기질 유지를 위해 VOCs 배출이 적은 마 감자재를 이용한다.

보조열원 주택 특성을 감안하여 서서히 복사열을 발생하는 보조 열원을 도입한다.

기타 농어촌지역의 경우 주거 공간에 바이오매스적인 요소를 지역적 여건에 맞게 적절히 적용한다.

표 11. 패시브적인 계획기법