제주 녹색 건축물 설계 기준
제주 녹색 건축물 설계 기준
  • 김형훈 기자
  • 승인 2020.09.18 11:26
  • 댓글 0
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제주건축 [2020년 4월호] 이슈
박성중 / 건축기계설비기술사, 패시브제로에너지건축연구소 부소장

1. 제주 녹색 건축물 설계 기준 변경

2015년 11월 프랑스 파리에서 개최된 COP21에서 우리나라는 2030년 온실가스 배출 전망치(BAU) 대비 37% 감축 목표를 발표하였고, 2018년 7월 온실가스 감축전략 로드맵을 수정하였다.

국내 온실가스 감축 시나리오 중 건물이 차지하는 감축 부문은 7.58%이며, 기존 건물뿐만 아니라 신축 건물의 에너지 성능 고효율화 등 국내 녹색 건축물 보급 확산이 강화되었다.

2016년 기준 에너지통계연보(2017.12)에 따르면 에너지소비 중 건물이 차지하는 비율은 17%이며, 상업 공공부문 에너지 소비량은 매년 2.2% 증가, 가정부문 에너지 소비량은 연평균 0.59% 증가가 예측되었다. 2017년 11월 기준 제주도 녹색 건축물 인증 현황은 전국과 비교해 저조한 실정이며, 특히 법적 의무대상이 아닌 민간건축물의 실적이 낮게 나타났다.

국가계획에 따른 온실가스 감축목표를 달성하기 위해서는 국가계획보다 강화된 기준이 필요하며 제주의 자연과 기후적인 특성에 맞는 제주형 녹색건축물 설계기준 및 가이드라인 마련이 요구되었다.

 

2. 제주 녹색 건축물 설계 기준 방향

국내 대부분 지역은 일반적으로 여름철에 습도가 높고 겨울에는 건조한 특성이 있지만, 제주도는 연중 습한 기후이다.

이러한 높은 이슬점 온도(노점 온도)로 인해 결로 및 곰팡이 위험이 상대적으로 커지게 된다. 실내 표면 온도가 낮은 지하층 혹은 간접 외기공간 그리고 열교부위에서 실내공기질을 악화시키는 곰팡이 발생 위험성이 커지기 때문에, 이를 방지하기 위해서 제주도에는 무엇보다 외단열 적용 및 열교방지 설계가 중요하다.

제주도의 일사량은 5월에 가장 높게 나타나며, 7월과 8월에도 다른 지역보다 평균 일사량이 높게 나타난다. 따라서 건물구조체(외벽, 지붕)의 열차단성능(열관류율)을 높여 외부로부터 유입되는 열을 차단하고, 외부 차양 장치를 두어 일사 차폐율을 높이는 건축적 대안이 필요하다.

제주도는 여름철 높은 온도와 일사량 그리고 습도가 높아 복사 냉방보다는 공기식 냉방장치(시스템에어컨)가 주로 설치된다. 공기식 냉방 혹은 난방 장치는 건물의 기밀성능이 확보되었을 경우에 효율적인 운영이 가능하다. 이러한 이유로 유럽에서는 환기장치 혹은 공기식 냉·난방 설비를 적용하는 건물은 기밀성능 1.5회 미만(실내외 50Pa 압력차 조건에서 침기 회수[h-1])의 성능을 갖추어야 한다.

건물의 기밀 성능이 강화되면 기계 환기 장치가 필수적이다. 가능한 온도교환 효율이 높은 열회수 환기장치(Entalphy Recovery Ventilation)를 적용하여 실내 공기 질뿐만 아니라 에너지 절약적인 운영이 가능하도록 고려해야 한다.

이러한 배경으로 제주도 녹색 건축물 주요 기술 항목은 다음과 같이 정의할 수 있다.

 

3. 제주 녹색 건축물 설계 기준

제주 녹색 건축물 설계 기준 적용 대상은 A, B, C로 구분된다. 적용 대상 A와 B는 각각 해당되는 녹색 건축 인증과 건축물 에너지 효율등급 인증을 받도록 규정하고 있다. 또한 적용대상 C는 에너지 절약계획서 제출의무 적용 대상인 연면적 500㎡~3,000㎡ 미만인 비주거 건물과 연면적 500㎡ 이상이면서 30세대 미만인 주거 건물을 대상으로 하고 있다.

특히 다음 대상 건축물은 에너지 절약계획서 제출 대상이 아니므로 제주 녹색건축물 설계 기준에 적용되지 않는다.

- 건축법 시행령별표 1 1호에 따른 단독주택
- 문화 및 집회시설 중 동·식물원
- 건축법 시행령별표 1 17호부터 제26호까지의 건축물 중 냉방 및 난방 설비를 모두 설치하지 아니하는 건축물
- 연면적 합계가 500 미만인 건축물

주거와 비주거는 각각 구분하여 연면적 산정
증축, 용도변경 및 건축물대장의 기재
창고·차고·기계실 등으로서 거실의 용도로 사용하지 아니하고, 냉방 또는 난방 설비를 설치하지 아니하는 건축물 또는 공간은 연면적 합계에서 제외함
냉방 또는 난방 설비를 설치하지 아니하고 용도 특성상 건축물 내부를 외기에 개방시켜 사용하는 등 열손실 방지 조치를 하여도 에너지 절약 효과가 없는 건축물 또는 공간은 연면적 합계에서 제외함

적용대상 C는 A, B보다 제주도내에서 차지하는 비율이 상대적으로 높다. 적용 대상 C의 경우 환경 성능 부문에서는 절수형 기기 이용이 의무화이며, 주거건물의 경우 소음방지 관련 실내환경 기준이 적용되었다. 에너지 부문에서는 ‘녹색건축물 조성 지원법’ 제10조에 따른 에너지 절약계획서 제출 대상 건축물(연면적 500㎡ 이상)로 건축, 기계, 전기, 신재생 관련 항목중 제주지역 특성을 고려한 몇몇 기술에 대해 의무 적용을 하였으며, 실질적인 건물 에너지 효율화를 위해 추가적인 기술 내용을 반영하였다.

국토교통부에서 시행하고 있는 제로 에너지 건축 인증과 비교하면 각각의 인증에 따른 추가공사 비용과 설계비용은 낮지만, 공공건물의 경우 의무화에 따른 설계비(인증비 포함)와 공사비에 대한 사업비가 고려되어야 한다. 민간부문에서도 제주 녹색건축물 설계 기준에 따른 인증비(컨설팅비용 포함)와 설계비뿐만 아니라 시공비에 대한 어느 정도의 비용 상승을 고려해야 한다. 적용 대상 C의 경우 약 5% 정도의 초기 투자비 상승이 예측되지만, 건물 운영 단계에서 시설물의 에너지 소비량이 낮아지기 때문에(적용대상 C의 경우 법규성능 기준 대비 약 50% 에너지요구량 저감) 장기적인 측면에서는 경제성이 유리하게 나타난다.

 

4. 적용 분야 C의 패시브 기술

가. 단열

외벽(창호제외) 평균 열관류율은 0.25W/㎡·K 이하로 기존 0.29W/㎡·K 보다 성능을 향상시켰다. 특히 경량철골 외벽은 단열층에 경량철골로 인한 열교가 발생되지 않도록 설계해야 하며, 필요에 따라 목재를 적용하여 단열층에서 발생하는 열교를 최소화해야 한다.

제주도에서 가장 중요하게 고려된 항목은 지붕외단열이다.

일반적으로 외벽에 외단열이 적용되지만, 지붕은 대부분 내단열로 적용되어 결로 및 곰팡이의 위험성이 커지게 된다.

오른쪽 예시처럼 외단열 적용 시 실내측 표면 온도와 실내온도 차이가 적어 곰팡이와 결로 위험성이 낮아지게 된다.

단외단열지붕 적용시 주의할 점은 단열재 위에 방습층인 무근 콘크리트를 적용하면 향후 하자가 발생하니, 반드시 투습성 마감방식을 적용해야 한다. 자갈 혹은 테라조블록 등 투습방수지 위로 단열재 내부에 쌓이는 수증기가 증발되는 구조를 갖추어야 평지붕의 내구성 및 단열 성능이 유지된다.

나. 창호 및 차양

창호의 성능은 열관류율 1.5 W/㎡·K 이하이며, 창호시공시 반드시 단열재와 끊어지지 않도록 접합부 상세도를 작성해야 한다. 이러한 설계방법은 창호설치부의 기밀과 단열성능을 향상시키며, 곰팡이와 결로 발생을 최소화시켜준다.

또한 외부 차양장치를 적용해 건물내 유입일사량을 낮추어 냉방에너지를 절감시켜야 한다.

KS F 2278 기준 창호 열관류율 1.5 W/㎡·K 이하 제품은 한국에너지공단효율관리제도(eep.energy.or.kr/certification/certi_list_144.aspx)에서 확인 가능하며, PVC 창호의 경우 아르곤 충진 로이 복층유리에 단열 간봉 그리고 프레임 열관류율 1.2W/㎡·K~1.8W/㎡·K 수준이다. 커튼월의 경우 아르곤 충진 삼중로이 유리가 일반적으로 해당된다. 차양장치는 외부 측에 설치되어야 일사량을 차단할 수 있다. 가동형차양 장치는 공사비와 커튼월 적용이 용이하지는 않다. 디자인적 요소를 고려하여 슬라이딩 방식의 외부차양장치 혹은 루버식 고정형 차양 장치 등 건물 디자인을 고려한 합리적인 계획안이 고려되어야 한다.

건물의 특성상 외부 차양장치 설치가 불가능한 경우 혁신기술(신기술 혹은 제주 녹색건축위원회에서 인정하는 기술)을 적용하여 해당 기준을 제외할 수 있다. 비용 증가가 크지 않은 대표적인 예시로 창호설치시 적용되는 열교방지 기술과 지붕 파라펫 열교 방지 기술이 있다.

다. 기밀

제주도는 무엇보다 건물의 기밀성능 확보가 중요하다. 철근콘크리트 구조인 경우 창호 설치부에 반드시 기밀 테이프를 적용해야 하며, 배선, 배관과 덕트에 기밀전용 자재 적용을 통해서 요구되는 기밀 성능 1.5h-1 이하를 만족할 수 있다.

설계 시 반드시 주의해야 할 사항은 기밀시험에 대한 내역을 반영해야 한다. 기밀시험은 총 2회 실시를 고려해야 한다.

준공기준 1.5h-1 이하를 만족하기 위해서는 시공중 1.2h-1 이하 성능을 확보해야 한다. 기밀시험은 유리공사가 완료된 시점에서 실시되며, 기밀 취약 부위를 보완하는 공사가 추가되기 때문에 성능 확보가 가능하다.

 

5. 적용 분야 C의 액티브 기술

가. 환기

건물의 기밀성능이 확보되면 실내공기질 성능을 높여주기 위한 환기장치가 반드시 고려되어야 한다. 특히 건물에너지 효율화를 위한 온도교환 효율 80% 이상인 열회수 환기장치가 적용되어야 하며, 외기 도입부에 중성능급 필터(MERV13 혹은 F7등급 동등 이상) 적용이 요구된다. 주거 건물의 경우 급기구에서 발생되는 소음을 줄이기 위한 장치가 고려되어야 한다. 준공 시 환기 유닛에 대한 풍량 및 소음 측정 보고서를 통해 소음 발생이 녹색 건축 기준에 적합하도록 조치를 취해야 한다. 일반적인 환기유닛 공급 업체에서 관련 측정 보고서를 제공하기 때문에 이에 대한 내역을 미리 고려해야 한다.

환기장치는 특히 유지관리가 중요시 된다. 천장매입형 설치 시 필터, 팬 및 열교환 소자 교체가 가능한 구조로 되어야 한다. 따라서 적합한 천장점검구 제품 적용 혹은 노출형 방식의 설치를 고려해야 한다.

나. 에너지 모니터링

지속적인 제주 녹색 건축물의 에너지 사용량 및 형태를 확보하기 위해서는 실내모니터링과 에너지 계측이 필요하다.

에너지 계측은 4종이상으로 온수설비, 냉방설비와 조명설비가 필수이며, 선택적으로 환기, 펌프, 전열 그리고 엘리베이터가 있다. 냉방설비의 경우 준공기준 미설치된 경우라도 별도의 배선을 통해 향후 에너지 계측이 가능하도록 적용해야 한다. 에너지 계측은 건축물에 상시 공급되는 전력, 가스, 지역난방 등 에너지원에 대하여 에너지 사용량을 전자식으로 계측하여, 에너지 관리자가 실시간으로 모니터링하고 기록할 수 있는 장치를 말한다.

 

6. 적용 분야 C의 혁신 기술

소규모 건축물 중 근린생활시설은 준공 시 냉방 또는 난방 설비가 설치되지 않는 경우가 종종 발생한다. 또한 전체 커튼월 건물로 설계 시 외부차양 적용으로 인한 공사비가 크게 발생한다. 현장여건 및 별도의 환경조건으로 기술적용이 어려운 경우, 에너지 절감에 기여하는 기술(혁신기술:EPI, 건축물 에너지 효율등급에서 평가 시 반영되지 못하지만, 건물 에너지 절감에 기여하는 기술로서 제주 녹색건축위원회에서 인정하는 기술)로 대체하여 적용할 수 있다.

 

7. 결론

제주 녹색건축물 설계 기준은 제주 지역의 특성을 고려한 기술항목을 지정하여 건물 운영시 유지관리 비용을 절감하기 위한 목표를 가지고 있다. 가장 많은 비율을 차지하는 적용대상 C는 제로에너지 건축물을 목표로 각 항목이 지정되었으며, 국내·외 다양한 건물성능 인증획득시 이를 인정하여 기준을 완화하는 내용도 마련되어 있다. 또한 신기술 혹은 제로에너지 건축기술을 활성화 하기 위한 혁신기술항목이 있어, 적용이 어려한 항목에 대해서는 대체가 가능하다.

초기투자비 증가로 인한 비용부담이 있지만, 건물운영단계에서의 비용 절감과 쾌적한 실내 환경 제공 등 긍정적인 측면을 고려하여 제주녹색건축물 설계기준이 잘 정착되길 기대하며, 무엇보다 사업 기획단계에서 제주녹색건축물 설계기준에 적합한 사업비 예산마련이 수반되어야 한다.


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