에너지 자체 생산하면 액티브, 단순 단열과 보온으로 에너지 유출 없는 패시브
[에너지단열경제]박장수 기자
제로 에너지 하우스-패시브 하우스(Zero Energy House-Passive House)
<제로 에너지 하우스>
최근 친환경과 에너지 절감이 시대의 화두로 떠오르면서 최대한 외부의 에너지 공급을 받지 않으면서 자체의 에너지 생산이나 단열을 통해 난방이 가능한 주택이 인기를 끌고 있다.
보통 제로하우스니, 패시브하우스라고 불리는 주택이다.
정확한 명칭은 에너지를 외부로부터 전혀 공급 받지 않는 주택, 즉 제로에너지하우스를 말한다.
여기에서 적극적으로 자체에너지를 생산하는 주택이 액티브하우스, 자체 생산 에너지 없이 수동적으로 단열과 기밀의 방법으로 난방을 하는 주택이 패시브하우스다.
현재 전 세계 에너지 소비의 80% 이상이 석탄, 석유 등 화석 에너지에 의지하고 있다. 화석 에너지는 매장량이 한정되어 있고, 화석 에너지를 통한 에너지 생산은 지구 온난화의 원인이 되는 이산화 탄소와 같은 온실가스를 만들어 내고 있다.
전 세계 에너지 중 36% 정도는 집이나 건물에서 소비하고 있고 이러한 건물들의 에너지 사용량 중 상당 부분이 난방에 사용된다.
난방에 사용되는 에너지를 줄이고 자체 생산할 수 있는 건물의 개발필요성이 대두된 것이다.
구체적으로는 지붕에 있는 태양 전지로 전기를 생산하고, 지열로 물을 데우고 두꺼운 창문을 설치해 별도의 난방기를 켜지 않아도 일정 온도를 유지할 수 있도록 하고 있다.
이처럼 외부의 에너지를 공급받지 않고 자체적으로 에너지를 생산하고 내부의 에너지 유출을 차단하는 집을 ‘제로 에너지 하우스’라고 한다.
<액티브 하우스와 패시브 하우스>
제로 에너지 하우스는 말 그대로 외부 에너지 소비량이 최종적으로 ‘0(Zero)'이 되는 집을 뜻하고, 액티브(Active) 하우스와 패시브(Passive) 하우스로 나눈다.
액티브 하우스는 태양열, 풍력, 지열 등의 자연 에너지를 기계 장치를 이용하여 에너지를 만들어 내는 집이다.
태양 전지판과 풍력 발전기 등을 이용해 외부로부터 각종 대체 에너지를 만드는 기술을 사용한 집이다.
반면 패시브 하우스는 건물의 단열 및 형태를 최대한 활용하여 에너지 손실을 최소화하는 집을 말한다.
집으로 들어온 열이 밖으로 새어 나가지 못하도록 최대한 차단함으로써 추운 겨울에도 실내 온도를 따뜻하게 유지해 주도록 설계됐다.
액티브 하우스와 패시브 하우스는 다른 방식으로 에너지를 모으지만, 둘 다 화석 연료를 통한 외부 에너지를 사용하지 않고, 친환경 자재와 건축 방식으로 설계되는 등 환경을 우선한다는 점에서 동일성을 지니고 있다.
패시브하우스는 외부 에너지를 사용하지 않고 집으로 들어온 에너지는 절대 유출시키지 않는다는 원리를 적용하고 있다.
패시브 하우스에 적용되는 원리는 크게 두 가지다.
첫째는 내부와 외부의 열의 이동을 차단하는 단열이고, 둘째는 건물에 외부 공기가 들어오거나 내부의 공기가 새어나가지 않도록 틈새를 없애는 기밀이다.
패시브 하우스의 원리와 가장 유사한 것이 보온병의 구조.원리다.
패시브 하우스 창문은 보온병의 은도금을 한 이중 유리벽의 원리와 유사하게 설계된다.
즉, 유리를 통해 열이 빠져나가는 것을 막기 위해 3중 구조의 유리창을 설치하고, 유리창 표면에는 금속 또는 금속 산화물을 얇게 덧씌우며, 유리창 사이에는 열의 이동을 최소화시키는 가스를 채워 주어 열의 이동을 차단시킨다.
지붕이나 바닥, 벽에도 첨단 단열재를 사용해 보온병처럼 겨울과 여름에 실내의 온도를 유지시킨다.
패시브 하우스는 주로 남향으로 지어 남쪽에 크고 작은 창을 많이 내고 겨울철에도 햇빛이 집 안 깊은 곳까지 많이 들어오게 만든다.
반대로 남향인 만큼 여름철에는 햇빛이 적게 들어오게 된다.
햇빛이 집 안으로 들어오는 양은 집의 온도에 영향을 주므로 패시브하우스는 집을 짓는 방향이 매우 중요하다.
겨울철에는 전자 제품에서 나오는 열, 사람의 몸에서 나오는 온기 등도 난방에 이용된다.
이렇게 집 안의 열이 밖으로 빠져나기지 못하게 막고, 겨울철 외부의 차가운 공기는 들어오지 못하도록 철저히 차단하는 방식으로 난방을 하게 된다.
내부의 온도를 유지하기 위해서는 내부의 열이 외부로 빠져나가지 않게 하면서 공기를 순환하는 방법이 중요한 만큼 특별한 환기 시스템이 필요하다.
패시브 하우스의 환기 장치에는 열 교환소가 있다.
열 교환소는 밖으로 내보내던 따뜻한 실내 공기의 열기로 외부에서 들어온 차가운 공기를 데워 주는 역할을 합니다.
즉, 관을 나란히 배치해서 공기는 섞이지 않으면서 열만 교환하는 방법이다.
패시브 하우스는 난방 시설을 사용하지 않고도 한겨울에도 실내 온도를 약 20℃로 유지하고, 한여름에도 실내 온도를 약 26℃로 유지할 수 있게 설계된다.
패시브 하우스는 1991년 독일에서 처음 지어지기 시작해 급속히 유럽을 중심으로 확산되고 있다.
최근 우리도 친환경·저에너지 건축 기술이 개발되면서 주택이나 아파트 건축에 패시브 하우스의 기술이 도입되고 있다.
다만 첨단 단열재와 3중 유리창, 환기 장치까지 설치해야 되는 패시브하우스 기술로 건물을 지을 경우 건축 비용이 일반 건물보다 몇배가 많이 든다는 점 때문에 확산에 어려움을 격고 있다.
하지만 환경 보호 측면과 최초의 비싼 건축비를 에너지 비용 절감으로 시간이 지날수록 충분히 상쇄시킬 수 있어 결국은 건축주에게 이익이 되는 집이다.
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