기술자료

11-08. 에너지샵 - 람다하우스 비교분석

M 배성호 24 1,680 05.20 13:53

※ 이 글은 필자의 블로그(blog.naver.com/energysharp)에도 포스팅되었습니다.

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1. 들어가며

 

한국의 일천한 패시브 역사에서 람다(세종시 람다 패시브하우스)가 갖는 의미는 각별하다. 국내에 제대로 된 패시브를 도입하기 위해 초기 단계부터 고생해온 재독 건축가 홍도영 선생이 오랜 기간 심혈을 기울인 프로젝트여서이기도 하지만, 건축가 이상의 치밀함과 집요함으로 모든 과정을 기록하고 분석해온 건축주의 사례가 매우 이례적이기 때문이다.

 

☞ "람다하우스 소개글" 링크

  

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​[그림1] 세종시 람다 패시브하우스 전경 (출처 : 전원속의 내집, 이하 동일)

 

특히 람다의 건축주가 축적해온 방대한 실측 데이터는 에너지 분석에 조금이라도 관심이 있는 사람이라면 누구나 강한 구미가 당길 수밖에 없는 대상이다. 도시가스 사용량을 역추적하여 난방, 급탕, 조리로 분류한 것은 예측치와 실측치의 비교분석을 위해 더 없이 좋은 자료였고, 매 이슈마다 건축주의 언어로 생동감있게 풀어낸 리포트 역시 고담준론의 매너리즘에 빠진 논문류에 비할 바가 아니었다. 게다가 독일산 PHPP 에너지 계산서까지 준비되어 있으니, 최근 개발을 완료한 에너지샵 2.0의 정확성을 검증해볼 첫 번째 대상으로 전혀 부족함이 없었다.  

 

​그런데! 건축가의 도움을 받아 PHPP(Passive House Planning Package; 독일 패시브하우스연구소의 패시브하우스 에너지시뮬레이션 프로그램)와 데이터 입력 및 해석 결과를 하나하나 비교해보려는 순간, 건축가로부터 다급한 이메일 한 통을 받았다. 

 

"큰 일 입니다. 람다가 패시브가 안될 수도 있겠어요!"

 

 

2. 람다가 패시브하우스가 아니다?

 

​이유인 즉슨, 에너지 효율을 계산하는 가장 중요한 변수 중 하나인 TFA(Treated Floor Area; 유효실내면적)를 입력하는 과정에서 실수가 있었단다. 면적을 조정해나가면서 최종 TFA인 159.4㎡를 입력하는 대신 초기 계획시의 TFA인 181.1㎡를 그대로 둔 것이다. 난방에너지는 단위 면적당 에너지소요량으로 표시되는데, 면적이 커지니 난방효율이 줄어드는 것은 당연하다. 즉, PHPP를 기준으로 이전에는 1.2리터/㎡‧year 였던 집이 PHI(Passive House Institute; 독일 패시브하우스연구소)가 정한 패시브하우스의 기준치인 1.5리터/㎡‧year를 아슬아슬하게 넘나들고 있었던 것이다.

 

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2848f8f4f93b5465610fbe6ccbeb6981_1495254626_9562.png[그림2] 람다 패시브하우스의 1층, 2층 평면도(홍도영). 붉은색 부분이 TFA(계단실 면적 제외)

 

건축가는 이 사소한 실수에 크게 자책했지만, 본인은 오히려 PHPP의 입력 데이터를 세밀하게 검증하면서 Energy#과 하나하나 꼼꼼하게 비교해볼 수 있는 좋은 기회로 생각했다. 건축가 또한 PHPP의 입력 데이터 전체를 다시 한 번 제대로 검증해보자는 본인의 제안에 적극 공감해주셨고, 여러 차례의 메일 교환과 온라인 토론을 통해 의견의 차이를 조율해나갔다. 

 

 

3. PHPP와 Energy#을 철저하게 파헤치다. 

 

우선 4년전 람다의 설계 단계에서 사용된 PHPP 8.1 독일어 버전을 9.3 영어 버전으로 옮기는 작업부터 시작했다. 외계어에 가까운 독일어를 도저히 어떻게 해볼 수 없어서다. 그런데 한 가지 주목할 점은 같은 PHPP 프로그램임에도 버전에 따라 계산로직에 차이가 있다는 것이다. 프로그램의 인터페이스가 바뀌는 것이야 당연하겠지만, 내부발열량(IHG; Internal Heat Gain)이나 음영, 일사 계산의 로직에도 유의미한 차이가 있었다. PHPP 역시 10년의 업그레이드 과정을 거쳐왔지만 실제에 가까운 결과를 얻기 위해 수식과 계수를 끊임없이 보완해온 것이다. 8.1 버전에서 발견한 몇 가지 수식오류도 흥미로웠다. 대표적인 것이 창호의 설치열교를 잘못된 값으로 참조해오는 것이었는데, 수십 명의 전문가가 투입된 공신력있는 프로그램도 소소한 버그 만큼은 어쩔 수 없어 보인다.

  

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​[그림3] PHPP 8.1 독일어 버전의 Annual Heating 워크시트. 독일 특유의 투박함이 묻어난다

 

​데이터를 모두 영문판으로 옮긴 후, 에너지샵의 데이터도 동일하게 입력했다. 기후를 비롯해 면적 등의 기본적인 가정은 공유했지만, 몇 가지는 한국의 기준에 맞춰 변경하여 입력했다. PHPP는 PHPP만의, Energy#은 Energy#만의 에너지를 해석하는 세계관이 존재하기 때문이다. 그 주요한 내용은 다음과 같다. 참고로 PHPP 상의 입력데이터 수정 및 결과 분석은 홍도영 선생의 다음 글을 참고해주시기 바란다. 

 

☞ "람다하우스 PHPP​ 분석결과" 링크

 

(1) 기후

기존 PHPP에서 사용하는 기후는 스위스의 상용 기상 프로그램인 Meteonorm으로 생성한 공주지역의 기후 데이터였다. 하지만 공주와 세종의 기후는 엄연히 다르다. 필자도 세종에 거주하고 있지만, 세종시는 도시 전체가 산으로 둘러싸여있고 그 한 가운데를 금강이 가로지르고 있어 안개가 무척 자주 발생한다. 실제로 공주와 세종의 기후를 비교해보면 겨울철을 기준으로 기온은 약간 높은 반면 일사량은 다소 적음을 알 수 있다. 기후 조건으로는 기존의 공주 기후가 아닌 세종시, 정확히는 람다하우스가 위치한 곳의 기후를 채택했다. 데이터는 Meteonorm 7.1을 사용하여 PHPP와 Energy# 각각의 포맷으로 생성했다.

  

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​[그림4] 공주시와 세종시의 기후 비교. 세종시가 겨울철 기온은 높고 일사량은 낮다.

  

(2) 냉/난방 기준온도

독일의 여름은 우리보다 서늘하고 습도 또한 낮다. 따라서 난방기준온도는 20℃로 동일하지만, 냉방기준온도는 약간의 차이가 있다. 즉, PHPP는 25℃를 기준값으로 제시한 반면 우리 정부에서 고시한 ‘에너지절약설계기준’은 26℃를 기준값으로 제시하고 있다. 하지만 에너지계산의 국제 표준인 ISO13790의 냉/난방기준온도 또한 20℃/26℃이기에 26℃를 냉방기준온도로 채택했다.

 

(3) 내부발열

매우 중요하다. 내부발열은 일사획득과 함께 겨울철 난방부하를 낮춰주는 핵심 요소로, 극소량의 에너지를 사용하는 패시브하우스의 에너지 성능을 크게 좌우한다. 내부발열은 크게 인체발열과 기기발열로 구성되는데, 인체발열은 거주자의 전체 숫자와 거주시간대별 인원수를 사용하여 계산되며, 주택을 기준으로 ISO에서 제안하는 1인당 발열량은 70 W다. 즉 한 사람에 70 W 백열전구를 하나 켜놓은 것과 같은 열기가 계속해서 나온다는 이야기다. 예를 들어 4인 가족이 일주일 내내 집안에 머문다고 가정해보면 1년 동안 이들로 인해 얻을 수 있는 총 내부발열량은 다음과 같이 계산된다. 

 

 총내부발열량 = 70 W/인 x 4인 x 8760 h/year 

 = 2,454,800 Wh/year = 2,455 kWh/year

 

만약 이 가족이 거주하는 주택의 TFA가 100 ㎡라면, 단위면적당 연간 내부발열량은 24.55 kWh/㎡가 된다. 패시브하우스의 기준인 1.5리터 주택의 연간 난방에너지 요구량이 15 kWh/㎡임에 비춰보면 결코 작은 량이 아니다.

 

기기 발열량은 가전, 조명, 전기 등에 투입되는 에너지에 실내발열 전환률을 곱하면 된다. 단열면 내에 존재하는 전기를 활용하는 기기는 대부분 100% 실내발열량으로 잡힌다고 보면 된다. 예를 들어 집에서 한 달 동안 노트북을 사용하는데 1kWh의 에너지가 투입되었다면, 열역학의 관점에서는 노트북의 작동 기제와는 상관없이 단지 노트북이 뜨거워짐으로 인해서 1 kWh에 해당하는 실내 온도가 상승한 것으로 이해할 수 있는 것이다. 다만, 세탁기나 전기밥솥, 가스레인지 등과 같이 물을 쓰는 기기의 경우는 예외적으로 30% 또는 50%를 적용하기도 한다. 

 

내부발열치의 적용은 표준치를 사용하는 방식과 System으로 계산한 결과를 사용하는 방식이 있다. 표준치의 경우 PHPP는 2.1 + 50 / TFA W/㎡을 산식으로 제공하며, 람다의 경우는 이 식에 따라 2.41 W/㎡로 계산된다. 반면 Energy#은 국내의 '에너지효율등급인증제도운영규정'에서 제공하는 4.38 W/㎡를 기본값으로 제시한다. 그런데 2.41과 4.38... 차이가 나도 너무 많이 난다. 정확한 에너지효율 계산을 위해 과연 어떤 값을 내부발열치로 사용해야만 할까?

 

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​[그림5] 내부발열 입력화면. 개략계산시는 표준치 선택, 정밀계산시는 시스템 계산 활용 

 

​필자는 "(시스템으로) 직접 계산해서 도출된 내부 발열치(IHG)"를 사용하는 것이 맞다고​ 본다. 주택에 따라 면적, 인원, 조명 등의 상황이 달라지는데 이로 인한 내부발열치를 일률적으로 입력하는 것은 문제가 있기 때문이다. 따라서 실제에 가까운 에너지효율을 정확히 계산하기 위해서는 그때 그때 IHG를 계산해서 사용하는 것이 바람직하다. 다음은 Energy#으로 계산한 람다의 IHG다. 겨울철의 값이 2.97 W/㎡로 PHPP가 내부발열원 입력값을 기반으로 계산한 2.74 W/㎡와 근사함을 알 수 있다. 

  

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[그림6] Energy# 계산 람다의 월별 IHG. 11~3월 평균 2.97 W/㎡, 6~8월 평균 3.16 W/㎡

  

물론 표준치인 2.41 W/㎡(PHPP)이나 4.38 W/㎡(국내기준)도 의미는 있다. 등급을 판정하거나 비교를 하는 경우에는 일률적인 기준을 적용하는 것도 필요하기 때문이다. 또한 계획 초기에 구체적인 내부발열 정보를 알 수 없는 경우, 개략적인 시뮬레이션을 위해서라도 일정한 쓰임새는 있다고 본다. 참고로 한국패시브건축협회에서는 인증을 위한 시뮬레이션시 내부발열값으로 표준치 4.38 W/㎡를 적용하고 있다.

 

​(4) 열관류율

두 프로그램 모두 열관류율 계산의 레퍼런스는 ​ISO 6946으로 동일하다. 하지만 실내외 표면​저항은 독일과 한국의 기준이 조금씩 다르기 때문에 Energy#에서는 "건축물의 에너지절약 설계기준"에서 제시한 값을 사용하였다. 참고로 외벽의 치장벽돌과 내부의 공기층은 별도의 레이어로 보지 않고 실외측 표면열저항을 "외기간접"으로 대체해서 적용하였다. 

 

2848f8f4f93b5465610fbe6ccbeb6981_1495254948_9494.png ​[그림7] 벽체 열관류율 계산을 위한 입력화면. 

공기층과 치장벽돌의 스펙을 입력하는 대신 실외측 표면열저항을 "외기간접"으로 선택했다.​

 

​(5) 비난방공간 

​"비난방공간"이란 건물과 접한 단열면 밖의 기계실이나 온실과 같은 부착공간을 뜻한다. 람다에서는 다음 그림과 같이 1층 북쪽의 차고와 보일러실이 이에 해당한다. 

  

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​[그림8] 람다 패시브하우스의 비난방공간(우측 차고). 붉은색 실선 부분이 인접벽체

 

 ​Energy#에서는 이와 같은 비난방 공간을 [외피] 워크시트의 다음 부분을 통해 입력할 수 있다.

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​[그림9] Energy#의 비난방공간 입력 화면. 단열/기밀성능이 확보된 곳에 한해 사용한다.

  

이 입력란은 Ground Loss를 다루는 국제 표준인 ISO13370에 근거한 것인데, 이 기준의 치명적인 문제는 해당 비난방 공간의 단열 수준이 떨어지거나 침기로 인한 손실이 클 경우 계산오차가 심각하게 커진다는 것이다. 따라서 왠만한 경우에는 위의 입력 화면을 사용하기 보다 비난방 공간과 인접하는 벽체의 열관류율을 완화하여 별도로 입력해 주는 것이 편하기도 하고 오차도 적다. 인접벽체의 열 관류율은, 비난방 공간에 별도의 열획득이 있는 경우에는 원래 값의 50%, 그렇지 않은 경우에는 70% 정도로 수정하여 적용하면 된다. 람다의 벽체 열관류율은 0.143이므로 인접벽체는 0.071을 적용하였다. 

 

​(6) 지면반사율

지면 반사율은 ​알베도(Albedo)라고도 불리며, 경사면 일사획득의 세 가지 요소 중 하나인 반사광(Reflected Light)을 계산할 때 사용되는 중요한 지표다. 하지만 Energy#과 같이 태양의 위치를 추적하는 방식이 아닌 보간법(Interpolation)을 기본으로 하는 약산식을 채택한 PHPP에서는 존재하지 않는 개념이기도 하다.   

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[그림10] 경사면 일사​획득(출처 : Folsom Labs). 직사광, 확산광, 반사광의 합으로 계산된다. 

 

​Energy# 1.0 버전에서는 이 알베도로 15%를 기본값으로 제공했으나, 이 부분에 대한 좀 더 명확한 접근이 필요하다. 콘크리트 18%, 잔디 20%, 흙 26%, 밝은 모래 40% 등 재료에 따라 반사율은 크게 달라지기 때문이다. 다음 사진을 보면 람다 주변의 지면 조건이 상당히 복잡함을 알 수 있다.

 

2848f8f4f93b5465610fbe6ccbeb6981_1495255118_7258.jpg ​[그림11] 람다 패시브하우스의 전경. 좌측이 남쪽, 아래쪽이 동쪽, 우측이 북쪽이다.​ 

 

​​그렇다면 이 전경 사진을 바탕으로 람다 주변 지면의 평균 알베도를 계산해보자. 우선 반사광과 관련이 있는 영역은 대략 입면의 높이 정도까지로 가정하자. 북쪽(우측)으로는 관목과 벽돌이 있고, 동쪽(아래쪽)으로는 관목과 아스팔트, 그리고 남쪽(좌측)으로는 벽돌과 타일 등이 있다. 이와 같은 개략적인 조합을 방위별 유리 면적으로 가중평균하면 다음과 같다. ​

 

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    [그림12] 람다 패시브하우스의 지면반사율(알베도) 계산 과정​ 

 

​​여기에서 다시 알베도가 40~95%(평균 70%)로 매우 높은 눈(snow)의 영향을 고려해보자. 일년 중 약 15일(365일의 4%) 정도 동안 주변이 눈으로 덮여있다고 가정하면 최종적으로 보정된 알베도는 20%가 된다. 이렇게 도출된 값은 Energy#의 "외피" 워크시트의 Q27 셀에 입력하면 된다. ​15%와 20%의 차이가 얼마나 될까 싶지만 건물의 에너지 성능에 미치는 영향은 생각보다 크다. 다음은 알베도가 15%일 때와 20%일 때 람다 패시브하우스의 연간 난방에너지 요구량 변화다.

 

알베도 = 15% → 난방에너지 요구량 = 15.3 kWh/㎡

알베도 = 20% → 난방에너지 요구량 = 14.3 kWh/㎡ 

 

​지면반사율이 단지 5% 늘어났을 뿐인데, 난방에너지 요구량에서는 5.9%의 이득을 보았으니 결코 무시할 수 없는 차이다. 참고로 6월초 공개될 Energy#​ 2.1버전에서는 기본 알베도 값으로 20%를 채택하고 있으며, 위의 표(그림12)와 같은 알베도 계산툴도 별도로 제공할 예정이다.

 

​(7) 창호의 음영

​람다의 창호 입력은 2차원 열교해석을 통해 도출한 좌우측 시공열교가 -0.007 W/mK인 것 정도를 제외하고는 대체로 평이하다. 이슈가 될만한 것은 정확한 음영(Shading) 정보의 입력이다. ISO 13790에서 정하는 음영의 종류는 수평장애물, 좌/우측 돌출부, 수평차양(Overhang) 세 가지다. 여기서 측면 수직 돌출부와 수평차양은 건물의 특성에 맞춰 입력하면 된다. PHPP와 달리 Energy#은 좌측과 우측의 측면 수직 돌출부를 각각 입력할 수 있는데, 이는 매 시간 태양의 위치를 바탕으로 직접 그림자를 정밀하게 산출하는 방식을 채택했기에 가능하다. ​   2848f8f4f93b5465610fbe6ccbeb6981_1495255217_8458.png

[그림13] 1층 남향창호 일부. ​해당 돌출부의 깊이와 유리 가장자리에서의 거리를 입력한다.

 

​참고로 복수의 돌출부가 경합할 때에는, 창호 중심에서 선을 그어보아 각도가 크게 나오는 쪽이 더 많은 영향을 미치므로 그쪽을 선택하여 입력하면 된다. 다음 예시를 보면 이해가 쉽다.​

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​​[그림14] 수직 돌출부가 경합하는 경우. 더 큰 영향을 끼치는 쪽(붉은색 선 쪽)을 입력한다.

  

​수평장애물은 입력자가 통제할 수 있는 범위가 아니기에 논란의 여지가 있다. 주변의 없던 건물이 들어설 수도 있고 있던 건물이 헐릴 수도 있어서다. 먼저, 람다가 위치한 곳의 다음 지도를 보자.

  

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[그림15] 람다의 항공사진. 남쪽으로 초등학교, 동쪽으로 야산, 서쪽으로 아파트단지가 있다.​

  

단독주택 단지라지만, 사실 거의 허허벌판에 가깝다. 세종시의 경우 단독주택 필지는 수 천 개나 조성되어 있지만, 건축은 아직 시작 단계여서다. 최소 몇 년은 지나야 한 집 두 집 들어설 것으로 보인다. 일단 현재의 상황을 기준으로 보면 건물 외부의 수평장애물은 남쪽으로 초등학교(거리=100m, 높이=13m), 동쪽으로 야산(거리=105m, 높이=32m), , 서쪽으로 아파트 단지(거리=130m, 높이=100m)로 볼 수 있다. 외부의 장애물이 하나의 수평라인은 아니지만 구글맵이나 다음맵 등을 통해서 어느 정도 어림해볼 수 있다.

 

​문제는 주변에 주택들이 근접해서 들어설 경우다. 이 경우는 긴 수평장애물로 인식하기 좀 애매하다. 그러기엔 그림자로 인한 손실이 너무도 크기 때문이다. 람다의 건축가 역시 이 부분 때문에 인접 건물이 들어선 경우의 시뮬레이션에 대해서는 고심이 많았다. 고민 끝에 추가 음영감쇄계수 부분에 마이너스값을 입력하는 방식으로 과도한 음영설정으로 인한 손실을 다시 보정해주었다. 물론 이 같은 경우에는 스케치업 등으로 직접 3D 모델링을 해서 동적 해석프로그램을 통해 음영으로 인한 일사감쇄율을 직접 측정해서 입력해주는 ​것이 가장 확실하다. 이 주제는 매우 디테일한 부분이므로 자세한 이야기는 별도의 글, 또는 올해 말 출간될 메뉴얼("자립주택")에서 상세히 다루도록 하겠다.

 

(8) 실내습도와 수분공급량

냉방기준습도는 원래 60% = 12.3 g/kg로 통일하였다. 실제 수분공급 역시 PHPP 9.3 버전에서와 마찬가지로 기존의 단위면적당 공급량 외에 1인당 공급량 정보를 입력할 수 있도록 새로이 옵션을 추가하였다.  

  

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[그림 16] "환기" 워크시트의 냉방시 허용습도 및 수분공급 정보 설정 화면

 

​참고로 실내 수분공급량의 기준은 면적보다는 사람이 더 맞지 싶다. 다음은 어느 가정의 하루 동안의 수증기 발생량을 집계한 표인데, 대부분의 항목이 사람과 관계있는 것임을 볼 수 있다.(붉은색 표시 항목 참고) PHPP에서는 주거의 경우 100g/Person*hour, 오피스의 경우 10g/Person*hour을 기본값으로 제시하고 있다.

  

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​[그림17] Moisture Sources in Houses 

(출처: National Research Council Canada) 

 

(9) 냉온수 배관 

주택의 냉온수 배관은 대부분 말단배관(Branch Pipe)이다. 말단배관 정보를 입력할 때 주의할 점은 같은 관경의 파이프는 시점에서 수도꼭지까지 각각의 거리를 평균해야 한다는 것이다. 다음의 사례를 참고하면 이해가 쉽다. 

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​[그림18] 냉온수 말단배관의 평균길이 산출 개념도

  

​배관정보 입력과 관련하여 한 가지 주의할 부분은 냉방은 실내에 있는 배관만 고려하면 되지만 난방은 실외의 배관도 고려해야 한다는 점이다. 예를 들어 보일러실이 단열면 밖의 비난방공간에 있다면 평균길이 산정의 시점을 보일러의출수지점에서 부터 잡도록 하는 것이다.

 

 

4. ​최종 결과는?

 

​결과분석치를 좌우하는 핵심요소는 내부발열치(IHG)와 수평장애물 음영정보다. IHG는 둘 다 시스템 계산결과를 사용하며, 겨울철 기준값은 PHPP의 경우 2.74 W/㎡을, Energy#의 경우 2.97 W/㎡가 적용되었다. 

 

​(1) 인접건물이 완공되었을 때

우선 최악의 경우(Worst Case)로 주변건물이 모두 다 들어선 경우를 가정해 보았다. 예전부터 그래왔던 것 처럼 Energy#의 에너지요구량 수치가 PHPP에 비해 난방은 9%, 냉방은 7% 더 높게(에너지 효율은 더 낮게) 나온다. 

 

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[​그림19] 인접건물 준공을 가정한 시뮬레이션 결과​  

 

(2) 주변 건물이 없는 현재의 음영 조건 

​다음은 현재의 조건과 마찬가지로 인접건물이 없이 나대지인 상황에서 학교, 야산, 아파트 단지와 같은 원거리 수평장애물만 고려한 결과다. 역시 난방에너지 요구량 수치는 9% 더 높게 나오고, 냉방에너지는 어떤 이유에서인지 6% 낮은 값이 나온다.  

  

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[​그림20] 인접건물이 없다고 가정한 시뮬레이션 결과

  

​(3) 누가 더 맞나? 

​이렇게 Energy#의 결과값이 약간 더 보수적으로 나오는 상황에서, 우리는 어느 쪽을 더 신뢰해야 하는가? 답은 건축주가 축적해온 에너지 실측값에서 찾을 수 있다. 에너지 실측환경과 가급적 유사하게 만들기 위해, 재실자는 2명, 난방온도는 19℃, 냉방온도는 25.5℃, 냉방시 기준습도는 70%, 그리고 2016년 실험을 위해 여름철 잠시 가동한 제습기 의존률을 20%로 잡고 다시 계산해본 결과는 다음과 같다. 난방에너지는 약간 낮게, 냉방에너지는 높게 나온다. 

   

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[​그림21] 인접건물 없고 에너지 실측 환경과 동일한 조건

 

​이제 드디어 건축주가 고생고생하며 모아온 실측 데이터와 비교해볼 차례다! 논의에 앞서, 이렇게 예측치와 실제값을 비교할 수 있도록 온수와 난방을 분리하여 3년이 넘도록 실측 데이터를 관리해오신 건축주에게 경의를 표한다. 

 

우선 난방에너지 요구량부터-

 

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​[​그림22] 최근 3년간 겨울철 난방에너지 요구량 비교분석​ 

 

3년 평균 오차는 Energy# -0.6%, PHPP -6.8%다. ​RC조의 콘크리트 내부의 습기가 어느 정도 빠진 최근 2년치의 데이터가 더 정확하다고 볼 때, Energy#의 오차율은 -0.8~-6.6%이고, PHPP는 -7.0~-12.4%다. 더군다나 추세적으로볼 때 난방에너지 요구량은 조금 더 떨어질 수도 있으므로 PHPP의 오차는 Energy#에 비해 계속해서 더 벌어질 것으로 예상된다. 

 

그렇다면 냉방은 어떨까?

 

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​[​그림23] 2016년 냉방에너지 소요량(사용량) 비교분석​​. 평년기온 적용

기기의 효율(COP)을 정확히 알 수 없기에 냉방에너지는 요구량이 아닌 소요량(사용량)을 기준으로 비교한다. 건축주가 2016년 7월 10일부터 8월 31일까지 측정한 에어컨과 제습기의 총 에너지 사용량은 511 kWh다. 비교 기간을 동일하게 놓기 위해, 냉방기기를 가동하지 않은 7월 1일부터 9일까지는 측정 기간 동안의 일평균 사용량의 50%를 적용하여 전체에너지 사용량을 보정하였다. 이렇게 했을 때 PHPP와 Energy# 모두 실측치보다 42~46% 정도 적게 나왔다. 평년보다 기온이 2℃ 가량 높았던 2016년의 살인적 무더위를 생각하면, 2016년의 실제 냉방에너지가 예측치 보다 높게 나온 것은 당연한 것으로 판단된다. 냉방은 습부하가 개입되기에 정확한 수치를 비교하는 것은 큰 의미가 없어 보인다.

 

​(4) 소결  

실측치와 비교해보았을 때 전체적으로 PHPP와 Energy#은 거의 유사한 경향성을 보이고 있으나, 굳이 비교를 하자면 난방에서는 Energy#이 약간 더 우세한 결과를 도출했다고 볼 수 있다. 어쨌든, PHPP 및 실측치와의 비교를 통해 Energy#에 대한 신뢰성은 어느 정도 검증된 셈이다.

 

 

​5. 람다는 패시브하우스인가?

 

​이제 "람다가 혹시 패시브가 아닐지도 모른다"는 건축가의 질문에 답을 할 차례다. 일단 홍도영 건축가가 PHPP로 다시 분석해본 결과에 따르면 람다는 패시브하우스가 맞다. 8가지의 조합 중 한 가지 경우를 제외하고는 모두 난방에너지 요구량이 1.5리터(=15 kWh/㎡year)​ 이내로 들어오기 때문이다. 다음은 필자와 수차례 토론 끝에 건축가가 정리한 PHPP 계산결과 리스트다. 

 

2848f8f4f93b5465610fbe6ccbeb6981_1495255639_5197.png[그림24] PHPP로 도출한 람다 패시브하우스의 에너지 계산 결과

 

Energy#의 상황도 이와 유사하다. 난방에너지 요구량을 기준으로 주변건물이 없는 경우 14.2 kWh/㎡year, 주변건물이 모두 들어선 경우 15.5 kWh/㎡year로 PHI가 정한 1.5리터라는 기준을 아슬아슬하게 넘나들고 있다. 주변 주택이 모두 들어서는 보수적인 상황을 가정하면 기준에 약간 못 미치지만, 현재의 상황에서는 엄연히 1.5리터 패시브하우스다.

 

굳이 1.5리터라는 수치에 연연해야 한다면 2층의 남측 수평차양의 규모를 조금만 줄였으면 어땠을까도 싶다. 다음 사진에서 볼 수 있듯이 덧창이 있는 상황에서 수평/수직 차양으로 인한 그림자의 영향이 생각보다 크기 때문이다. 당장 2층 수평차양(Overhang)의 깊이만 2.3 m에서 1.8 m로 50 cm만 줄여도, 난방에너지 요구량은 14.2 → 13.4 kWh/㎡year, 15.5 → 14.7 kWh/㎡year으로 크게 떨어진다. 하지만 이는 역으로 냉방에너지의 증가를 초래할 수도 있으니, 비교형량을 통한 선택은 건축주와 건축가의 몫이다.

 

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[그림25] 람다 패시브하우스의 2층. 창호에 깊은 수평 차양이 긴 그림자가 드리우고 있다.

 

준공이 완료된 지 3년이 지난 지금에 와서는 이 상황을 어찌해 볼 수 없다. 하지만 지면반사율을 약간 조정해 주는 것도 대안이 될 수 있다. 다음 사진을 보면 1층 외부 마당의 바닥이 붉은 색 벽돌로 되어 있음을 알 수 있다. 

 

2848f8f4f93b5465610fbe6ccbeb6981_1495255716_5256.jpg[그림26] 람다 패시브하우스의 1층 전경. 마당이 붉은 색 벽돌로 ​마감되어 있다. 

 

​​붉은 색 벽돌의 알베도는 17%로 평범하다. 이를 [그림25]의 2층과 같이 밝은 색상의 타일로 바꿔보면 어떻게 될까? 그렇게 되면 평균 알베도는 24%으로 상승하고 인접건물이 있는 경우의 연간 난방에너지 요구량은 15.5 → 14.6 kWh/㎡year로 떨어진다. 이번에는 붉은 벽돌을 하얀색의 자갈이나 모래로 바꿔보면 평균 알베도는 29%로 상승하여  15.5 → 13.4 kWh/㎡year 까지 맞춰진다. ​물론 굳이 수고스럽게 추가공사까지 해가며 이 방법을 적용해야 할까도 싶지만, 최악의 상황에서도 1.5리터라는 수치를 맞추고 싶다면 충분히 생각해볼 수 있는 옵션이다. 아울러, 일반적인 주택 설계시에도 에너지 성능이 경계에 걸려 간당간당할 경우 적용해볼 수 있는 일종의 히든카드가 될 수도 있겠다.

 

 

6. 결론 ​

 

​이 모든 소소한 논란에도 불구하고 필자에게 람다는 여전히 이상적인 패시브하우스다. 패시브의 원칙을 충실하게 구현하기 위한 건축가와 건축주의 협업이 눈부셨고, 또 그것을 끊임없이 기록하고 연구하는 건축주의 존재가 고마워서다. 간간히 올라오는 건축주의 정성스러운 포스팅을 통해 느낄 수 있는 "따뜻하면서도 시원하고, 논리적이면서도 감정이입이 되는 주택"에 대한 만족도도 빼놓을 수 없다. 한국의 열악한 패시브 환경에 기여한 가치를 따지자면 이보다 더 귀하고 소중한 사례를 찾을 수 있을까. 이런 상황에서 1.5리터를 아슬아슬하게 넘나드는 것에 대한 사소한 논쟁은 아무런 의미가 없다. 따라서 이 길고 긴 리포트의 결론은 다음과 같이 마무리하고싶다.

  

​"람다는 패시브하우스다!"

 

 

☞ 람다를 입력한 Energy# 2.1beta 파일 다운로드 링크


Comments

4 ifree 05.20 14:42
첨에 에너지# 1.0 버전을 열어보고는 깜짝 놀랐던 기억이 새롭네요.
PHPP가 양론에 근거한 정적 분석에 충실한 반면 그 오차를 상쇄하기 위해 이런저런 안전율로 보완한 경향이 있다고 느낀 반면 에너지#에서 일사 획득을 태양고도를 이용하는 동적 분석을 채용한 것을 보고 '이 사람 사고 제대로 쳤네'  싶었습니다.
제 기록 자료가 유효하게 쓰였다니 보람이 있네요.
한 사람의 엔지니어로서 수많은 프로젝트를 수행하면서 가장 치유되기 어려운 오차들이 Law data의 부실에 기인함을 체험했기에 부족한 여건이었지만 가능한 실체를 기록하려 노력했습니다.
정부기술 과제들을 평가하면서도 결과를 합리화하기 위해 기초자료를 조작하거나 임의해석할 여지를 넓히는 부실에 기대는 실태를 목도하고  이는 반드시 경고되고 바로잡아야 한다는 소신을 피력해왔고요.
거짓에 의존하는 것은 자기발전의 동력을 갉아먹는 자해행위일 뿐이죠.

기초 데이타를 정확하게 축적하는 것은 쉽지 않습니다.
자동 기록 로그라도 이는 마찬가지입니다.
기록의 편리함이나 기기의 신뢰성 자체보다는 장기간 기록되어지는 조건(외부조건에서의 격리, 내부 배치의 변경에 따른 일관성 훼손)에 기인한 오차 요인을 통제하기 힘듭니다.
노력에 비해 생색나는 일도 아니지요.
아무쪼록 더욱 충실한 기초 데이타들이 축적되어 에너지#의 정확도가 진일보하기를 기원합니다.
4 ifree 05.20 14:48
엔지니어로서는 양측 툴의 정확도는 어느쪽이 낫다는 평가는 좀더 많은 사례 분석 후로 유보함이 맞다는 의견입니다.
왜냐하면 관측 기간 중 재실 인원이 당초 설계시 가정과 일치되지 않은 저변 상황이 있기 때문입니다.
실제 설계치대로 4명이 상주했다면 평가 결과는 이쪽에도 저쪽에도 치우치지 않는 중간쯤에 걸치지 않았을까 짐작이 됩니다.
4 ifree 05.20 14:53
마지막으로,
람다하우스를 계획할 때 제 모토가 있었습니다.
'따뜻한 겨울보다 시원한 여름이 훨씬 비싸다'
바꾸어 말하면 독일의 기후가 우리나라 같았고 제가 PHI 호퍼박사였다면, 패시브인증 기준에서 여름의 비중을 훨씬 강화했을 겁니다.
에너지#을 통해 에너지해석 툴을 독립시켰지만 진정한 패시브 독립은 우리 기후에 근거하고 현재의 기술로 실현가능하며 사회통념상 수용가능한 최선의 기준을 정립하고 그에 더하여 지속가능하게 그 잣대를 개량해 나갈 때 완성되는 것입니다.
언제까지 감자나 캐먹던 자들이 저거나라 기후에 맞춰 정해놓은 운동장에서 경기를 할겁니까?
맞지않는 옷입니다.
해서 저는 지금도 이층 베란다의 길게 뻗은 처마는 여전히 훌륭한 선택이었다고 생각하고 있습니다.
계내 히터 발란스에서 이 선택이 가지는 의미를 잘 알고 있었습니다.
이만큼 여름에 강한 집이 있을까?
그런 생각을 합니다.
이틀간 낮 기온이 30도에 육박하는 기온에서도 람다하우스의 한낮 실내온도는 21도를 넘지 않거든요.
우리 기술자들이 좀더 여름에 강한 주택에 힘을 쏟아 주었으면 하는 바람이 있습니다.
물론 건축주의 이해가 뒷받침되어야 하겠지만요.
알베도 효과 분석은 이론의 여지가 없는 선택지라고 봅니다.
지금으로서는 굳이 선택은 안 하겠지만요.^^
M 배성호 05.20 15:02
네. 대표님. 깊은 수평처마에 대한 가치판단을 하고자 하는 의도는 전혀 없었습니다. 단지 "인증"을 위해 1.5리터 안에 들어오기 위한 디자인 옵션의 사례로 든 것이었습니다. 처마는 여름과 겨울을 놓고 충분히 선택할 수 있는 부분이라고 저도 생각합니다. 다만, 본문 상의 일부 표현은 좀 다듬었습니다.
M 배성호 05.20 15:35
그리고 재실자를 4인에서 2인으로 바꾸어 적용하는 부분과 함께
온도계 캘리브레이션 문제를 반영하여 본문 수정하였습니다.

그리고 내부발열치 산정과정에서 실내 수분 공급량을
100% 내부 발열로 잡는 부분을 수정했습니다.

이 부분을 수정하지 않았으면 람다하우스는 현재 음영 조건에서
1.6리터가 나오는데요, 이제는 1.42리터가 나옵니다!
덕분에 오류를 발견하는 계기가 되었습니다.

이래서 자신의 치부를 내보이게 되더라도
지식은 나누는 것이 맞나봅니다.

감사합니다. ^^
M 배성호 05.20 17:35
람다하우스를 입력한 Energy# 2.1 베타 버전 파일(내부발열 계산로직 수정본)도 본문 하단에 링크를 다시 걸어두었습니다. 이전 버전으로 다운로드 받아가신 분들은 다시 받아가주시기 바랍니다!
4 ifree 05.20 21:03
말로만 떼우고 퉁치지 마시고, 에너지# 개발 기여도에 제 지분을 5%할애해 주세요..
홍선생의 지분보다 제 지분이 적어서는 않됩니다.^^
엑셀파일의 저장시 파일 설명에 람다하우스의 히스토리를 삽입해달라고요.
콤프넌트 상위 첫줄에 개발자 히스토리 남기듯이....
콤파일링하면 암도 못보는 것이긴 하지만...
홍선생은 4.99%가 적당하다고 봅니다.^^
절대기여도는 한 7%된다고 봅니다만 그중 2.01%를 떼서 저한테 넘기면 합당하다고 봐요.
더 정밀한 기초데이타를 빨리 축적해서 독일을 뛰어 넘어서시기를 바랍니다.
알고리즘 플랫폼만 보면 이미 앞서고 있다고는 보이지만 전부가 현금은 아니고 일부 어음이 섞여있다고 봅니다.
암만 머리가 좋으면 뭐합니까?
사용할 수 있는 튼실한 기초 자료가 우리것이 있어야 대가리를 굴려도 굴리지요.
협회가 나서주면 좋으련만..
제가 청와대 앞에서 협회기 들고 돈 달라고 데모라도 한번 할까요?
M 관리자 05.20 21:22
ㅋㅋ
글게요... 논의 중에 갑자기 협회 이름이 나와서 깜놀..ㅎ

기초데이타는 저희가 마련해 드려야죠... 아자 아자!!!
4 ifree 05.20 21:41
리자님
이거 제 입에서 더 심한욕 나올까봐 미리 선수쳐서 입막음 하시는거죠?
이거는 요즘 문모님 전매특허인데...
조사하면 다 나옵니다.
진중에 희언은 없는 법
지켜볼랍니다...^^
M 관리자 05.20 22:26
ㅎ.
네 조만간 저희 직원이 모니터링에 대한 경험을 공유하기 위해 방문할 예정입니다.
물론 밥삽니다. ㅎ
M 배성호 05.20 23:25
손대표님/ 좋은 아이디어입니다! 2.1beta 버전은 일단 지나가고요, 6월 초에 2.1 정식버전 배포할 때 부터는 Intro 워크시트에 이 프로그램을 만드는 데 도움을 주신 분들 이름을 모두 리스트업하겠습니다.

관리자님/ 실내 온습도 모니터링 외에 도시가스 사용량을 반드시 난방/온수/조리로 구분해서 기록해야 합니다. 난방/온수는 온수 측에 유량계를 다는 식으로 해결해야 할 것 같고요.. 조리는 별도 도시가스 미터기를 설치해야 할 것 같습니다. 냉방도 마찬가지로, 에어컨에 소비전력 누적 측정기를 설치해야 합니다. 한가지만 더 욕심내자면 환기장치에도... 어쨌든 난방에너지와 냉방에너지 만큼은 실제사용량을 분리해서 추적해야합니다.

이밖에 여러 가지 기초적인 계수에 대한 연구도 필요한데, 이건 제가 언제 한 번 다시 정리해서 포스팅해보겠습니다.

이 포스팅을 읽는 분들께/ 에너지샵 파일도 링크해 놓았으니, 한 번들 보시고 개선 의견 있으시면 언제든 주세요. 질문도 좋습니다. 무엇이든 대환영입니다! ^^
4 ifree 05.21 09:49
내부 발열량에 대한 PHI 적용 행태를 미루어 짐작해보면, 건축구조나 내부 장치(제품)에 의한 고정변수와 머리수와 관련한 유동변수 두가지가 있을 것인데, 수년내의 짧은 관측 기간에서는 고정변수가 주변수로 관측되어서 갸들도 초기에는 면적기준을 사용했을 수 있다고 짐작이 됩니다.
그러나 초기 수년을 지나 장기텀으로 넘어가면서는 관측되는 데이타들이 머릿수에 근거한 유동변수가 주변수로 수렴되는 경향을 보였을 수 있는거죠.
즉, 건축초기 기간에는 유동변수에 고정변수에 대한 단순 가중치를 부여하는 것만으로는 설명되지 않는 추가요인이 있었다는 추론을 해보는 것입니다.
이런 판단과 해석도 역시 장기간의 정확한 관측 데이타가 있어야 '퉁'이라도 쳐볼 수 있겠죠.
우리가 배우고 인용하는 것들이 책에 적혀있는 거라고 다 맞지는 않습니다.
머리로는 이해가 되도 몸으로 이해가 않되는 것들은 다시 우리손으로 정립해야 합니다.
영어사전 첫장에 적힌 깨알같은 안내문에도 '오탈자가 있을 수 있다'고 자인하고 있습니다.
M 배성호 05.21 10:05
네. 맞습니다. 생각 같아서는 저에너지/패시브 주택(2~3리터)이라 할 수 있는 협회 인증 주택 100여채(?) 정도와 최근에 지어진 아파트 100 가구(5~6리터) 정도를 샘플로 해서 확실한 모니터링을 해 보았으면 좋겠네요. 국가가 돈을 좀 들여서 실내외 기후환경, 에너지사용량, 재실자의 거주행태 등을 10년 동안 추적해서 실시간으로 홈피에 올려주면 정말 좋을텐데요.. 그 자체로 논문이 수십, 수백 개는 나올겁니다.

구글은 벌써부터 주택에너지의 중요성을 인정하고 수천 가구를 대상으로 센서를 설치하여 가정내 에너지사용 데이터베이스를 구축하는 작업을 하는 걸로 알고 있습니다. 많이 부러워요..
1 EZBlock 05.21 14:07
본업도 아닌 일에 열정을 쏟으시는 두분을 보면서, 패시브하우스 관련자재를 본업으로 삼고있는 일인으로서 부끄러움마저 느껴봅니다.
이러한 기술적인 토의가 가능하도록 장을 열어주신 홍도영건축가님과 손태청건축주님, 보기만해도 울렁증이 생기는 PHPP를 Energy#이라는 툴로 관심을 가지고 접근하게 만들어주신 배성호서기관님, 그리고 이러한 모두의 소통의 장을 만들어주신 협회에 진심으로 감사한 마음을 전합니다!

우선, 람다하우스의 Energy# 벽체 열관류율 레퍼런스상의 XPS단열재의 열전도율이 0.033(W/mk)로 적용되어 있는데.. 입력값을 0.033으로 적용하신 이유가 궁금합니다.
제가 알고 있기로는 람다하우스의 경우, 바닥은 XPS 특호로 시공되었고, 벽체는 특호 또는 1호인걸로 알고 있는데.. XPS 1호라고 하더라도 업체제시값 0.27(W/mk)과 협회자료(자료실/기술자료/단열재 종류별 가격대 성능비 비교)값 0.30(W/mk)에 못미치는 값이라.. 그 적용 배경이 궁금합니다.

이러한 질문을 하는 이유는..
1. 람다하우스의 경우, XPS가 110mm 두장을 겹침시공(이거, 열교차단 목적이외에도 경시변화에 의한 단열성능을 유지하는데 매우 큰효과가 있습니다. 두장보다 세장등 많이 겹칠수록 XPS는 유리합니다!)하였고, 열교차단을 위해 전용철물로 시공되었는데, XPS의 경시변화를 고려하여 보정치를 미리 적용하신건지요?
2. 만약 보정치를 미리 적용하였다면, 2년간의 람다하우스 실증데이타속에 경시변화에 의한 단열성능 저하를 의심해 볼수있는 데이타가 있는지요?
3. 또한, 현재의 값인 0.033을 0.27또는 0.3으로 변경하였을 경우(위의 환경조건과 동일한 조건에서 열관류율만 변경), 현재의 실증데이타와의 차이가 얼마나 나는지요?
4. 마지막으로 람다하우스의 벽체 단열재를 EPS 또는 네오폴로 시공하였다면, 경시변화에 대한 보정치 없이 단열재 규격에 의한 열전도율을 그대로 적용하면 되는지요?

평소 궁금하였던 내용인데, 보고서를 읽으면서 이미 기록된 실증데이타를 근거로 Energy#을 통해 다양한 변수중 단열과 열교에 국한하여 접근한다면 그 차이가 어는정도인지 궁금하여 질문드려 봅니다.
M 배성호 05.21 14:25
여유치를 미리 반영한 것이라 짐작은 가지만..
이 질문에 대한 자세한 답은 홍도영 선생께서 주셔야 할 것 같습니다.

본문에 링크로 올려드린 Energy#은 표준조건(20도, 26도/60%, 재실인원 4인)을 가정한 것이고요.. 이것을 현재의 실측조건(19도, 25.5도/70%, 재실인원 2인, 여름철 제습기 의존률 20%)에 맞추어 입력한 파일 다운로드 링크를 아래에 첨부합니다.

https://drive.google.com/open?id=0Bw98XU8cq8bRcVpzN0JjRGdhRzQ

참고로 XPS가 현재 벽체/지붕 0.033, 바닥 0.035인데 이것을 각각 0.003씩 떨어뜨렸을 때의 변화를 정리하면 다음과 같습니다. (위의 Energy# 파일을 다운로드 받아 실제로 값을 변경시켜 보셔도 됩니다.) 난방에너지요구량의 감소 추세로 보면 현재의 XPS 열전도율의 안전률이 다소 과하게 잡힌 것은 아닌가도 싶네요
4 ifree 05.21 15:30
홍선생 일나기 전에 제가 먼저 입을 떼지요.
전에 여기 게시판 어디 댓글에서도 홍선생이 언급한 적이 있는 것 같은데,
"조국의 단열재는 왜 이렇게 성능이 좋은가? 독일보다 너무 우수하다"
백주대낮에 10t 두께로 기존 단열재 100t를 대체할 수 있다는 광고를 하는 실정이죠.
제 짐작으로는 아마 독일 XPS 기준을 차용했을겁니다.
또는 역전지붕이란 어느정도는 물이 스며들어 단열성능을 떨어뜨릴 우려가 있기 때문에 안전율을 감안하는 것이 설계자로서는 맞는 선택이고요.
이 논쟁이 단순히 람다가 패시브 기준에 들어가는가? 라는 논쟁이었다면 한번에 해결할 수 있는 방법은 있어요.
시공당시 단열재 납품업체로부터 받은 시험성적서에 XPS1호가 0.026W/m.K로 되어 있습니다.
특호는 더 좋겠죠.
이 값으로 하면 그냥 한방에 정리가 되는 것입니다.
홍도영건축가도 당시 이 성적서를 전달 받았기에 알고는 있습니다.
단지, 판단에 적용을 안 한 것이지요.
0.030을 적용해도 편하게 갈수 있는 것이죠.
그런데, 그런 숫자놀이는 하나도 중요한게 아니라고 저는 봤습니다.
홍도영건축가가 그런 방식의 접근을 했다면 제가 크게 상심했을 겁니다.
그렇게 할 사람도 아니고요.
건축가라면 옷 잘 입히는 코디네이터와는 다른 직업 의식을 가져야 맞는 것이죠.
보여주는 것에 치중하고 분칠하는 재주가 높은 가치로 평가되는 전문직이 아니라는 것입니다.

설계자의 종합적인 판단이 실체에 얼마나 근접해내느냐? 가 문제의 핵심이라고 저는 보았습니다.
저 또한 엔지니어로서 수학과는 또다른 공학적 접근의 어려움을 잘알고 있습니다.
훌륭한 계산기가 있다고 계산 결과가 항상 정답이 될 수 없는 그런 분야입니다.
이번 경험을 통해 평가하기로는 샵도 잘맞고 PHPP도 무척 잘 맞는다고 봅니다.
만만하게 보였던 PHPP의 견고함도 확인하였고 약점도 보았습니다.
샵이 어느 부분이 취약한지도 어느정도 알게 되었습니다.
그러나, 그정도면 무척 잘 맞는 계산기입니다.
그러나,
계산기도 좋아야 하지만 결정적으로는 뭘 쳐 넣었냐가 결과를 좌우하게되고 그런데 자주 쳐 넣을 데이타가 명백하지 않습니다.
면피용 근거야 넘쳐나지만 그런 데이타에 너무 의존하면 저는 살지만 필경 건물은 자빠지고 다리도 뿌러집니다.
엔지니어의 세계에서는 여건이 어찌되었건 사용할 수 있고 예측과 실체가 근접하는 답을 내야 합니다.
비근한 예로 공동주택에 적용되는 층간소음재의 성능이 그렇게 좋은데도 왜 현장에서는 계속 칼부림이 나는 것입니까?
왜 구현되지 않는대도 현장 상황과 맞지 않는 평가로 계속 소음등급을 매깁니까?
왜 그런 현실에 우리 엔지니어들은 맞도 않는 성적서만 부여잡고서 주딩이는 닥치고 있는 것입니까?
독박쓸 놈만 있으면 실체가 어찌되었건 문제해결은 자기 몫이 아니라고 빠져나가는 그 비겁합 행태가 문제해결의 발목을 잡고 있는 것 아닙니까?
하두 시스템이 엉성하고 복잡해서 독박쓸 놈이 누군지도 모르게 되어 있기에 사실 조질 상대도 특정할 수 없는 형국인거죠.
저는 그런 자들은 숟가락 놔야 한다고 보는 쪽입니다.
뭔가 틀린 이유가 있을 것이고 시험성적을 발행하는 시스템에 결정적인 오류가 있기에 발생하는 현상이라면 오차가 발생하는 원인을 규명하고 실체에 부합하게 바로잡아야 문제가 해결되지요.
층간소음 같은 단순 구조 문제에서는 예측치와 실체가 3%이상 오차가 나면 않된다고 봅니다.
실상은 시험따로 현장따로 미친년 널뛰기 하는 꼴입니다.

저는 그 모든 판단을 홍도영건축가의 실력과 기술자로서의 양심에 맡기는 것이 맞다고 봅니다.
그런점에서 이번 공부는 의미가 있다고 보는 견해입니다.
실존하는 건축물의 에너지 성능을 관측데이타와 설계치를 그대로 비교하는 것은 많은 오류 요인이 있을 것입니다.
제 입장에서는 그럼에도 짜고치는 듯이 잘 맞아떨어진 것이 신기하기도 합니다.
실험실과 같이 엄격히 통제되는 조건이 아닌 에너지 해석은 복잡하고 기초 자료의 불확실성이 무척 높은 분야입니다.
눈금이 1m 단위로 매겨져 있는 잣대로 1cm를 측정하는 것은 맞지 않다고 봅니다.
잣대안에 들어오는 값은 똑 같은 정도의 오차를 가진 것이라 평가하는 것이 더 정확합니다.
WorstCase라는 소비자의 관점에서 어느정도는 보수적인 시각을 가지는 것이 맞다 봅니다.
그정도 하고요.
그와는 별개로 기술적 해석에 있어 오차가 날 수 있는 부분이 하나 생각나는 것이 있어 홍선생에게 의견을 피력한 것이 있습니다.
홍선생은 똑똑한 건축주를 둬서 한편 즐겁고 다른 한편 피곤할 겁니다.
본인이 설계한 건축물을 본인보다 더 잘 알고 있는 건축주를 만난 셈이니까요.
이 건은 배서기관도 판단에 참고해야할 수도 있습니다.
저로서는 대수롭지 않은 요인이라 지나가도 그만이지만 에너지#의 영점 조정에는 혹 의미가 있을 수 있어 짚어 보려합니다.
일단, 홍선생 견해를 들어보지요.
1 EZBlock 05.21 16:52
작금의 시장상황으로 볼때, 시험성적서에 의한 열전도율값보다 안전율에 의한 열전도율값을 적용한것은 시사하는바가 크다고 봅니다.
국내규정상 0.026을 적용하여도 아무런 문제가 없을텐데, 그에 더해 안전율을 30%가까이 보수적으로 적용한 건축가의 성향과 인식이 대단할 뿐입니다.
한편으로는 시험성적서에 의한 단열값을 시공과정에서 만족시킬수 없다는 생각도 있지 않았을까 조심스럽게 주관적인 추론도 해 봅니다.
결국, 단열성능을 검증할수 있는 유일한 방법은 람다하우스와 같은 실증데이타가 여러 유형으로 뒷바침되어 안전율을 반영하는 타당성 있는 근거자료가 마련되어야 할것으로 생각됩니다.
그러기 위해선 시공시 예측되는 단열재 부착방법과 열교대책이 확립되고 제대로된집을 짓겠다는 시공자의 노력이 따라야 하겠지만요.. 갈길이 머네요~

람다하우스의 경우, 제대로 지어졌다는 전제하에 배서기관님이 언급하신 "난방에너지요구량의 감소 추세로 보면 현재의 XPS 열전도율의 안전률이 다소 과하게 잡힌 것은 아닌가도 싶네요"의 의견에 동감을 해봅니다.
현재의 난방에너지요구량의 증감추세로 보면, 내년정도면 0.030을 적용한 계산결과에 가까워질것 같은 판단입니다. (물론, 콘크리트 내부 수분증발에 의한 안정시점과 XPS경시변화에 의한 저하율에 따라 변수가 발생될 수 있겠지만요..)
벌써, 람다하우스의 내년 데이타가 기다려집니다.
건축주님의 수고스러움이 국내 패시브하우스 실증데이타 축적에 큰 기여가 된다는 점에 한표를 드립니다~^^
3 홍도영 05.22 03:17
언젠가는 이 얘기가 나올 것이라고 예상은 했습니다. 결론적으로 제가 한국에서 제공되는 Lambda 열전도율에 관한 자료만 가지고 있었다면 아마도 그 값을 의심없이 적용을 했을 겁니다. 그렇다고 한국에서 검증되어지는 각 시료의 열전도율값에 문제가 있다는 것은 아닙니다. 이수치를 어떻게 적용하느냐의 차이일 겁니다.

먼저, 유럽에서는 잘 알고 있는 CE 로고가 있고 각 회사의 제품에 열전도율값을 기입을 해서 판매를 할 수 있는데 이는 서로의 비교를 위한 값에 의미가 있지 어떤 질적인 것을 보장하는 그런 장치는 아닌 것으로 압니다. 그래서 독일에서는 DIN EN ISO 6946에 따라서 열관류율을 계산하기에 생산업체에서 CE에 맞춘  λD 즉  λDeclared의 열전도율을 사용할 수가 없고 만일 이 값을 이용한 열관류율을 계산하려면 안전보정치로 1.2를 곱한 값을 사용하게 됩니다. 이 방법은 20%가 나빠지는 결괴입니다.

다른 한 방법으로는 독일내에 생산품에 대한 허가증(Zulassung)을 가지고 있으며 흔히 말하는 제3의 기관에서 제품 성능검사를 하는 경우는 1.2가 아니라 1.05로 안전수치로 단지 5%를 보정해 주게 됩니다.
아무리 높아도 이 수치는 절대 넘지 않는다라고 정한 이 열전도율에 1.05를 곱한 값을 이용하게 됩니다.

보통 Ü로고를 가진 제품이 바로 이것을 뜻합니다. 뜻은 "동일하다" 는 übereinstimmen의 첫 알파벳에서 가져온 것입니다.

여기엔 흔히 우리가 말하는 일정기간을 고려한 경시변화, 온도, 수분 기타등등을 고려하는 것으로 알고 있습니다.

그런 이유에서 제3의 검사기관에서 제품의 질을 검토하지 않는 경우라면 설계하는 저의 입장에서는 생산업체에서 말하는 거의 폴리우레탄 수준의 열전도율을 사용하기가 사실 어려웠습니다.

그래서 독일 BASF사에서 제공하는 압출법 단열재의 Rated value according to DIN 4108에 따른 λB과 λD의 두 값을 고려한 지붕과 벽체는 0.033 W/mK 그리고 지중은 0.035 W/mK를 적용해서 열관류율을 계산했습니다. 이것이 꼭 바른 접근방식이라고 생각은 하지 않습니다만 제가 고민 끝에 내린 결론입니다. 같은 생산라인에서도 그 평균적인 질을 벗어나는 제품이 생산되는 것이 현실이고 (그건 독일도 마찬가지 입니다.) 제품의 질적오차를 제3의 독립적 검사기관에서 인정해 주지 않는 상태라면 그 위험부담을 안고 갈 수는 없을 겁니다.

예! 맞습니다. 0.030 이하가 되는 제품일 수도 있을 겁니다. 최고라는 기록이 목표는 아니기에......
3 홍도영 05.22 03:23
독일 BASF에서 생산하는 여러 제품의 열전도율 입니다. 자세히 표를 보시면 두 종류의 값이 있습니다. 한국 BASF는 어떤 값을 사용하는지 갑자기 궁금해 지는군요!!
1 EZBlock 05.22 15:42
시뮬레이션상에 적용된 0.033의 배경과 의미를 충분히 이해하였습니다.

현재의 국내 건축현실은 단열규정에서 정한값만을 기준으로 설계에 반영하는 풍토가 만연해 있는데.. 그 원인은 결국, 집에대한 가치와 의미보다는 조금이라도 싸게 지을려는 경제적 논리와 허가, 신고만 통과하면 된다는 법적기준을 보는 시각이 공공연하기 때문이라고 생각합니다.
이는 곧 그 주체가 수요자가 아닌 공급자에 의해 이루어지기 때문일 것입니다.

단열계획도 구조설계처럼 안전율을 어느정도 적용할 필요성이 있지 않을까 조심스럽게 생각해 봅니다.(저에너지 이상 건축물일 경우.)
이는 같은 공장제품이라도 공정상 동일한 라인에서도 편차가 발생될수 있기 때문이며, 시공방법에 따라 더큰 편차가 발생하기 때문입니다. 여기에 열교까지 더한다면...
그리고, A급단열재와 B급단열재(재생원료사용제품)가 시장에 엄연히 존재하므로, 이러한 누적편차에 대한 안전율을 어느정도(??) 적용하는 것은 바람직한 접근이라 생각됩니다.
홍건축가님. 답변 감사드립니다!
M 배성호 05.22 22:05
그렇군요.. 질문과 답변 모두 감사합니다!

관리자님! 그렇다면 협회 인증시 XPS의 안전률은 어떻게 잡으시나요? EPS 부분도 궁금합니다.
1 EZBlock 05.23 11:12
협회의 인증기준에 단열재의 안전율 적용유무보다 더 직접적이고 효과적인 방안은 정부의 인식과 의지가 담긴 규제와 시행이라 판단됩니다.
건축에서 단열부분은 정부의 규제없이 자발적인 시장의 의지와 논리로 절대 불가능하다는 것은 동의하실 것입니다.

지난 수년간 정부의 단열규제(녹색건축물 조성 지원법 / 건축물 에너지절약 설계기준)로 인해 자의적이든 타의적이든간에 건축물에 적용된 단열재의 두께가 늘어난 것은 자명합니다.
하지만, 그 방법에 있어서 제대로 된 방법(다들 알고 계시는 EIFS방법)으로 시공된 건축물이 얼마나 있을까요?
의정부화재사고가 대표적인 예로 EIFS에 의한 방법으로 시공되었다면, 화재의 확산으로까진 이어지지 않았을 것입니다.
이는 정부의 책임도 있다고 봅니다.
하나의 정책이 입안되기까지 충분한 논의와 검토는 있었겠지만, 시장에서 적용되는 과정중 변칙적인 방법이 나올것이라는 것도 예측은 하였으리라 보는데.. 결국 알면서도 방치한 결과라 생각됩니다.

정부의 로드맵에 의하면 2017년부터 새로 짓는 주택은 패시브하우스로 설계하도록 되어있었지만, 여러 가지 사정(업계반발 등)과 준비부족으로 연기된 것으로 알고 있습니다.
“짧은기간 과도하게 단열재의 두께가 두꺼워진다”라는 시공업체의 반발도 있겠지만, 지난 5년여동안 준비하지 못한 관련업체들의 변명일 뿐입니다.

정부의 목표가 명확하고 의지가 충분하다면 규제또한 그에 맞게 설정되어야 하고, 단서조항 또한 실효성을 거둘수 있도록 재정립되어야 한다고 생각됩니다.
단열재가 두꺼워질수로 시공하기 더욱 힘들어질것이고, 그에 따른 변칙적인 방법이 나올것입니다.
결국, 이를 예측하고 차단할 수 있는 방법 또한 정부의 규제로 방지할 수 있다고 봅니다.

추후 개정될 에너지절약 설계기준에는 단열재두께만 늘릴것이 아니라 열교에 대한 규정도 함께 적용되길 기대해 봅니다.
지금 거론된 단열재 안전율보다 더욱 중요한 문제이며, 에너지손실을 안전율보다 더 크게 줄일 수 있는 방법임을 다들 잘 아실것이라 판단됩니다.

질문을 주셨고, 국토부에 계시니.. 해당부서에 의견이나 또는 보다 적극적인 어필을 해주시면 좋겠다는 입장에서 짧은 소견을 드립니다.(그렇다고 부담을 드리는건 절대 절대 아닙니다~ ㅠㅠ)

현재 문재인정부에서 지향하는 “비정상의 정상화”가 건축업계에도 적용되어, 알면서도 방치한 변칙적인 방법들을 정상적인 방향으로 되돌릴 수 있는 계기가 되길 희망봅니다.

나머진 관리자님에게 패스~~
M 관리자 05.23 17:08
네.. 저한테 패스할 여지도 없어 보입니다.^^

협회도 마찬가지 논리로 접근하고 있습니다.
단열재 시험성적서가 얼마이든 간에, KS 규정에 의한 장기 열전도율만으로 평가를 하고 있습니다.
M 관리자 06.29 11:47
네.. 죄송합니다만.. 비밀글은 답변을 드리지 않는 것이 원칙이라..
풀어 주시면 감사하겠습니다..