패시브 하우스 환기 시스템 제대로 알자

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패시브 하우스 환기 시스템 제대로 알자

2014년 2월 25일 (화) 00:00:00 | 지면 발행 ( 2014년 2월호 - 전체 보기 )

패시브 하우스 환기 시스템 제대로 알자

왜, 패시브 하우스는 ‘열 회수 환기장치’가 꼭 필요한 것일까. 패시브 하우스는 기존 주택과 비교하면 고단열, 고기밀, 열 회수 환기를 통해 건강, 쾌적, 에너지 저감을 이루는 신개념 주택이다. 특히 고기밀은 패시브 하우스뿐만 아니라 에너지 절감형 고효율 주택에도 적용되는 구성 요소이며, 이로 말미암아 실내 공기질이 급격하게 오염되므로 열 회수 환기가 매우 중요하기 때문이다. 독일과 북유럽의 신축 주택은 건축물의 기밀 요구치가 3회전/h*이며 패시브 하우스는 이보다 더 엄격한 0.6회전/h이다. 이를 고려할 때 현대의 모든 고효율 주택은 혹독하게 표현하자면 옆의 사진과 같다.

사진은 거주자의 건강과 쾌적, 그리고 에너지 절감을 위한 열 회수 환기의 필요성을 여실히 보여준다. ※ 기밀도는 블로어 도어 테스트로 측정하며 실내에 50㎩의 압력을 +, - 상태로 설정해 250㎥인 실내 체적에 250㎥/h의 누기량 측정 시 1(=250/250)이다.

환기장치의 구성 조건

‘환기 장치만 좋으면 된다’는 사람이 많은데, 절대 그렇지 않다. 엔진은 좋지만 차체가 빈약하고, 조향과 제동, 현가장치가 허접하고, 여기에 더해 신뢰도가 낮은 안전 장비를 갖춘 자동차가 명품이라면 여러분은 선뜻 비싼 비용을 지불하고 그것을 사겠는가. 환기 시스템에서 비용과 성능의 비중이 가장 높은 부분이 자동차의 엔진과 같은 환기장치이지만, 훌륭한 환기 시스템이 되려면 다음과 같은 구성 요소들이 공학적, 유기적으로 연계(Engineering)돼야 환기의 본래 목적인 건강, 쾌적, 에너지 절감을 달성할 수 있다.

설계적 요소

환기율_일례로 250㎥인 실내 체적에 100㎥/h의 환기량을 적용할 때, 0.4(=100/250)의 환기율이다. 패시브 하우스는 위생상의 이유로 0.3 이상을 적용한다. 참고로 미국은 0.35, 유럽은 0.3, 일본은 0.5, 우리나라는 0.7이 환기율의 최소 요구량이다.

인당 환기량_인당 35~ 25㎥/h를 상황에 따라 적용한다.

배기 기준량_주방 60㎥/h, 욕실 40㎥/h, 화장실 20㎥/h이다.

이를 기준량으로 계산할 때 가장 큰 환기량을 적용한다.

관로 설계_압력 손실이 적도록 설계해 소음과 동력 손실을 최소화한다.

건강과 쾌적을 위한 요소

필터 성능_유럽 기준 F7 필터를 외기 도입부에 설치해 초미세 먼지를 여과한다. 주방 등의 실내 오염물질에 의한 관로 오염을 방지하기 위한 필터도 필요하다.

소음_거주 공간, 즉 환기장치를 설치한 공간을 제외한 실내 소음이 25㏈ 이하를 달성하기 위한 소음 감쇄 기구를 사용하고 저소음이 가능한 디퓨저Diffuser 적용과 관로를 설계한다.

청결_관로나 호스, 환기장치를 장시간 사용할 때 청소할 수 있는 구조를 갖춘다.

동절기 결빙_환기장치에 결빙 방지 장치를 구비해 겨울 혹한기에 결빙이나 결로로 인한 가동 정지나 급기 온도의 저하가 없어야 한다.

에너지 절감 요소

열 회수 효율_고효율 환기장치를 선정하되 독일 패시브하우스협회의 인증품 이외의 제품은 열 회수 효율에서 12%를 차감해 인증 제품과 비교한다(예: 열 회수 효율이 82% 비인증품. 82% - 12% = 70%).

동력 효율_동력 효율이 낮은 환기 장치를 채택한다(패시브 하우스 인증 제품은 0.45W/㎥ 이하).

환기장치 선택 시 확인 사항

1 완공 후 환기량 검증을 위한 풍량 측정. 2 3 완공 후 소음 및 동력 사용량 측정(180㎡ 주택에서 안방 소음 및 환기 장치 소요 동력). 4 완공 후 크로스 플로우를 확인하기 위한 실내의 문 틈새 측정.

건강하고 쾌적한 환기 시스템을 선택하는 방법은 무엇일까. 먼저, 환기 시스템의 품질 목표와 완공한 후, 이 목표를 어떻게 입증하는지 확인한다. ▲환기율과 각 실의 환기량에 대한 설계치와 이에 대한 완공 후의 검증 ▲소음, 열효율, 필터, 동력 성능에 대한 목표치와 이에 대한 검증 ▲크로스 플로우Cross Flow*를 어떻게 시행하는지 확인 ▲결로 방지, 에너지 손실 방지를 위해 어디에, 얼마나, 어떤 보온을 하는지 확인 등이다. ※ 크로스 플로우: 침실이나 거실로 급기된 공기가 주방이나 화장실로 배기되는 것으로, 화장실의 환기를 단순 배기 팬으로 하는 대다수 국내 환기업체는 시행하지 않는 방법이다.

독일 패시브하우스협회 열 회수 환기장치 인증서.

두 번째로 열 회수 환기장치의 효율과 동력 성능, 그리고 부가 기능을 확인한다. ▲독일 패시브하우스협회 인증 제품은 가장 혹독한 기준에서 검증됐기에 우선으로 선정하되 비용 등의 이유로 국내 제품을 선정할 때 고효율 인증 제품 여부를 확인한다. 독일 패시브하우스협회 인증 제품 여부는 ‘www.passiv.de/komponentendatenbank/kleine_

lueftung/’에서, 국내 고효율 인증 제품 여부는 ‘http://bpms.kemco.or.kr/efficiency_system/product/pd0030.

aspx’에서 확인할 수 있다. 그리고 ▲동절기 결빙 방지 기능과 예열(Preheating) 기능 ▲하절기 간이 냉방을 위한 바이패스Bypass 기능 ▲냉방을 하는 주택에선 습도 회수가 가능한 제품인지 ▲필터의 교환과 장치의 유지보수가 용이한지 ▲ 장치의 위치가 적정한지 등을 확인한다.

소음기의 예(라운드형 및 분배기형)

세 번째로 소음을 감쇄하기 위해 어떤 기구들이 사용되는지 확인한다. ▲실내 소음을 25㏈로 유지하기 위해 어떤 소음기를 사용하는지 ▲급기나 배기 디퓨저의 소음과 압력 손실에 대한 데이터가 있는지 등을 확인한다. 통상 국내에선 보온 플렉시블Flexible 호스 내면에 구멍 가공된 제품을 소음기로 사용하기도 하지만, 내면이 거칠기에 건강과 소음 감쇄 역할을 하기 어렵다.

환기 시스템에 대한 오해와 진실

야간에 창문을 폐쇄하고 취침 시 이산화탄소 농도 변화(3000ppm까지 상승)

Q 공기가 좋은 전원주택이므로 창문을 열어 자연 환기하는 게 더 좋다.

A 옆의 그래프는 패시브 하우스도 아닌 일반 주택에서 부부가 창문을 닫고 취침할 때 오염의 척도인 실내 CO2 농도가 최대 3000ppm까지 상승함을 보여준다. 전 세계 실내 오염 권장치는 1000ppm 이하이다. 연중 창문을 열고 잘 수 있는 날짜가 과연 며칠일까. 건강을 위한다면 취침하다가 창문 열고 4분 정도 환기하고 다시 자는 편이 나을 듯하다.

F7 필터의 여과 성능 데이터(C곡선이 F7임)

Q 초미세 먼지가 1급 발암물질이라는데, 이걸 환기장치가 막아낼 수 있을까.

A 미세 먼지는 10㎛, 초미세 먼지는 2.5㎛, 초초미세 먼지는 1㎛로 정의하며, 초미세 먼지가 발암물질인 이유는 중금속이나 환경오염 물질이면서 호흡 시 걸러지지 않고 폐에 축적돼 발암물질로 되기 때문이다. 패시브하우스협회 인증 제품은 F7 필터를 사용하며, 다음 그림과 같이 초미세 먼지를 100%, 초초미세먼지를 90% 여과해 청정한 공기를 제공한다.

Q 습도도 조절하는 환기장치, 이런 환기장치는 전 세계 어디에도 없다.

A 필자가 가끔 열 회수 환기 제품을 설명할 때, ‘예-, 좋은 제품이네요. 이 제품도 다른 회사 제품처럼 습도도 조절하나요’라는 질문을 받는다. 이 점은 몇몇 업체에서 제품의 공학적인 배경을 이해하지 못하고 장점만 강렬하게 설명하다 보니 생긴 몰이해의 결과라고 생각한다. 단언컨대 이런 제품은 없다. 필자가 국내에서 보통 폐열 회수 환기장치라 말하지 않고, 열 회수 환기장치라고 부르는 이유도 환기장치를 사용하면 에너지를 절감한다고 믿는 사람이 의외로 많기 때문이다. 열 회수 환기장치가 동일 환기량으로 자연 환기와 에너지 손실을 비교할 때에 에너지를 절감한다는 것이지, 환기하지 않은 상태보다 에너지를 절감한다는 의미가 아니다. 폐열 회수 장치라고 부르면 마치 사용하는 그 자체만으로 열을 절감한다고 오해하기 때문이다. 이와 마찬가지로 열 회수 환기장치가 습도를 조절하는 것은 아니다. 겨울엔 건조한 실내 공기에 가습기로 외기보다 습도를 높여준 상태에서, 여름엔 실내 공기에 쾌적하게 유지하고자 제습기나 에어컨으로 외기보다 습기를 낮춘 상태에서만 외기와 실내 공기의 습도 차이가 있으므로 그 차이를 아래와 같이 회수하는 것이다. 그러므로 에어컨이나 제습기는 외기 습도 100%를 실내에서 제습(100 → 50%)할 때보다 습도 회수 후 제습(70 → 50%)할 때 60%의 에어컨 혹은 제습기의 제습 동력을 절감하는 원리이다. 이런 관계로 제습기가 없을 때엔 역시 실내 습도도 100%이므로 회수할 습도가 없으니 습도 조절이 안 되는 것이다. 바꿔 말하면 제습 혹은 가습 장치가 없는 주택은 습도 회수가 의미가 없다는 뜻이기도 하다. 따라서 필자는 에어컨이 없는 주택엔 습도를 회수할 수 있는 환기 장치를 추천하지 않는다. 가격이 다소 비싸기도 하고… 하지만 겨울에 가습이 필요한 주택엔 습도 회수가 가능한 제품을 추천한다. 그 이유는 거주자의 쾌적성을 향상하기 위함이다. 참고로 국내에서 제작한 열 회수 환기장치는 거의 모두 습도를 회수할 수 있는 제품이다.田