기술자료

6-21. 패시브하우스용 문의 기밀성능

M 관리자 0 6,916 2012.04.08 23:32
PHI에서는 패시브하우스에 사용되는 문의 성능하한선을 다음과 같이 기록하고 있다.

1. 열관류율 : 0.8W/㎡k (창호와 동일)
2. 기밀성 : Q(100pa) ≤ 2.25 ㎥/mh
3. 견고할 것
4. 사용중에 변형이 없을 것
5. 단순하게 작동할 것

이다.
이중 3~5는 어느 문이나 가져야 하는 기본 원칙이다.

이 글은 2번의 기밀성에 대한 글이다.

패시브하우스용 문의 기밀성은 100pa의 압력에서 2.25 ㎥/mh 이하여야 한다고 나와있다. 여기서 주의 할 것은 우리나라 기밀성 시험 단위와는 다르다는 것이다.
(우리나라 기밀성 시험방법은 기술자료실 6-2. 창호 기밀성 시험 방법 을 참조하면 알 수 있다.)

앞선 패시브하우스용 문의 단열성능 글에서 밝힌 바와 같이 우리나라 시험기관에서 사용하는 시험체의 크기는 2.1x1.0m이고 이 문에서 열리는 문짝의 둘레길이는 아래 그림과 같이 5.96m 정도 이다.



즉, 우리나라 기밀성 시험결과의 통기량을 이 둘레길이로 나누어 주면 독일의 기준과 일치하게 된다.

다만 또 한가지 주의할 점은 압력의 단위가 다르다는 것이다. 이는 창호 기밀성 설명글에 적은 바와 동일하다.
우리나라의 기밀성 시험의 경우 10, 30, 50, 100pa의 압력으로 실험을 하고, 성적서는 10pa의 결과를 기록하게 되어 있는데 반해 독일의 기밀성은 100pa의 압력 수치를 기록하게 되어져 있다.
이는 고압에서의 가스켓 상태를 보기 위한 것이라고 설명된 바가 있다.

만약 우리나라 시험성적서의 전체 페이지를 다 보유하고 있으면 뒷 장에 각각의 압력에서의 누기량이 나와 있으므로 계산이 용이하다.

실례로 하나를 계산해 보았다.



상기 시험성적서에 의하면 100pa에서의 통기량은 1.76 ㎥/㎡h 이므로, 이 값에 면적을 곱하고, 이를 문짝의 둘레길이(누기길이)로 나누어 주면 독일의 기준과 동일하게 된다.

즉, 100pa : 1.76㎥/㎡h 
1.76 x 2.1 = 3.696 ㎥/h
=> 3.696 / 5.96(둘레길이) = 0.62 ㎥/mh
이는 2.25 ㎥/mh 보다 작으므로 패시브하우스용 문이 요구하는 기밀성능을 충족하고 있다고 말할 수 있다.

이를 간단한 수식으로 고치면, 
우리나라 100pa의 결과에 0.352 를 곱하면 독일 기준으로 환산된다고 할 수 있다.

즉, 1.76 x 0.352 = 0.62 ㎥/mh

또한 보유하고 있는 시험성적서가 "갑"지 만 있을 경우 (10pa의 결과만 있을 경우) 그 값이 5를 곱하면 100pa의 결과와 거의 유사하게 된다. (물론 제품마다 편차가 있다. 특정 제품은 8정도를 곱해야 하는 경우도 있다.) 

이는 다음의 그래프를 보면 알 수 있다.

원래 압력에 따른 기밀성은 10pa과 100pa의 결과값이 정확히 10배가 나도록 등비례 직선그래프(1차함수 그래프)로 그려지나, 가스켓의 강성으로 인해 압력이 올라갈 수록 아래 그림처럼 기울기가 조금 하락하는 양상을 보인다. 



그러나, 이 방법은 단순히 추정치이므로 전체 시험성적서를 다 받아서 확인하는 것이 옳으며, 이러한 추정 방법은 단지 "문"에만 유효하다. 창문의 경우 10pa과 100pa의 차이는 문과 다르게 약 8배 정도난다. 이는 창문에 사용되는 가스켓의 강성이 문에 사용되는 것보다 부드럽다는 반증이다.

우리나라 고효율기자재인증에서 현관문에 요구하는 기밀성은 2㎥/㎡h 이다.
이를 독일 기준으로 바꾸면 2 x 5 x 0.352 = 3.52 ㎥/mh 이며, 패시브하우스 기준인 2.25㎥/mh에 미치지 못한다.

즉, 패시브하우스에서 요구하는 기밀성능을 우리나라 기밀성능 단위로 변환하면, 10pa : 1.28~0.8 ㎥/㎡h 정도여야 한다는 것이다. (여기서 범위로 나타나는 이유는 100pa 환산을 위해 10pa의 결과에 5와 8을 곱한 결과이다. 즉, 최악의 상황을 고려한 것이다.)

이로 볼 때, 문의 경우 패시브하우스에서 요구하는 기밀성능은 그리 높은 편은 아니라는 것을 알 수 있다. 이는 독일이나, 우리나라나 문이 가지는 특성을 볼 때 기밀성을 매우 높히는 것이 결코 쉽지 않다는 것을 알 수 있는 결과인 것이다.

그러나 단순히 이 결과만으로 문의 기밀성을 매우 만만히 보면 오산이다. 독일과 우리나라의 또 다른 차이가 존재하기 때문이다.
독일은 대부분의 경우 문이 하나가 달린다. 즉, 우리나라와 같이 다용도실에서 나가는 문이 없는 경우가 대부분이다. 다용도실이라는 개념자체가 없기 때문이다. (몰론 장독대도 없다)
그러므로 상기 기준으로 우리나라에서 현관문과 뒷문을 설치하였다면 집 전체 요구기밀성인 50pa : 0.6회/h을 문 때문에 맞추지 못하는 경우가 생긴다.

이를 계산해 보면 다음과 같다.

40평(132㎡) 에 층고가 2.5m 라면 실내체적은 약 330㎡(물론 벽체의 두께로 인해 실체적은 이보다 작다), 50pa의 압력에 시간당 0.6회 이하의 기밀성을 보여야 하는데, 이를 환산하면 330 x 0.6 = 198㎥ 이 된다.

만약 문이 2개이고, 이 문이 패시브하우스에서 요구하는  100pa:2.25㎥/mh를 충족한다고 볼 때, 누기량을 계산해 보면 다음과 같다.

100pa의 압력은 50pa로 환산하면 대략 1/2 이므로 1.2㎥/mh,
문의 열리는 길이의 합은 한개의 문당 5.96m 이므로
문 한개당 누기량은 5.96 x 1.2 = 7.152㎥/h
이런 문이 두개 있으므로, 문 전체 누기량은 7.152 x 2 = 14.304㎥/h

위에서 집 전체의 허용누기량이 198㎥ 이므로 문이 전체 누기량에서 차지하는 비율은 7.2% 나 된다.
문 하나가 약 3.6% 라는 이야기이므로, 문이 3개가 달리면 사실상 50pa:0.6회/h는 달성하기 어렵다는 결론에 이르게 된다.  나머지에서 그 만큼을 상쇄해야 하는데, 이 것이 만만치 않기 때문이다.

심지어, 계획은 해보면 문이 4개(현관문, 다용도실 후문, 2층 발코니문, 옥상 문)가 달리는 집도 있고, 주차장 출입문까지 하면 문이 5개인 집도 있다.

그러므로, 독일과는 다르게 우리나라의 문에서 요구되는 기밀성은 독일보다 더 성능이 좋아야 한다는 결론에 도달할 수 있다. 기밀을 위해 우리나라 사람의 생활습관을 바꿀 수는 없기 때문이다.

우리나라의 패시브하우스를 위한 문의 기밀기준은 깊은 고민이 필요하다.

Comments