월간 전원주택라이프

【단열 & 기밀】 ④ 콜드 루프vs 웜 루프 - 에너지 절감형 지붕, 웜 루프

목구조 지붕에서 대개 2″×8″또는 2″×10″장선을 사용하지만, 이것만으론 열관류율 값을 확보하기 어렵다. 패시브하우스에서 2″×12″에 2″×6″장선을 더 얹어 전체적으로 두께를 45㎝ 정도로 만드는 이유다. 여기에 글라스울 단열재로 시공하면 열관류율 값은 0.8W/㎡·K(패시브하우스 지붕 열관류율 0.11W/㎡·K) 정도 나온다. 일반 주택도 패시브하우스와 마찬가지로 벽체보다 지붕 단열을 보강하는 것이 투자 대비 에너지비용을 절감하는 방법이다. 콜드 루프보다 웜 루프가 지붕 단열에 효과적이며, 저밀도 글라스울 단열재는 반듯하고 촘촘하게 시공하기 어려우므로 고밀도 글라스울 단열재가 유리하다. 글 최은지 기자도움말 ㈜해강인터내셔널 02-416-1511듀폰코리아 02-2222-5200 www.dupont.co.kr 웜루프 우리나라 목조주택 건축에 있어 바꿔야할 것 가운데 하나가 지붕 구조이다. 대부분의 지붕은 콜드 루프인데 이제는 웜 루프로 전환해야 한다. 영국의 BBA(British Board of Agreement)에서 “웜 루프는 콜드 루프에 비해 총 에너지 소비는 7.1%, 지붕을 통한 열 손실은 25%, CO2 배출은 179㎏/년 감소한다”고 발표한 바 있다. 웜 루프와 콜드 루프의 차이 _ 이 둘의 차이는 벤트가 어디에 위치하느냐 하는 것이다. 콜드 루프는 벤트가 단열재와 O.S.B. 사이에 위치하고, 웜 루프는 투습·방수지 위에 위치한다. 웜 루프는 서까래가 있고 단열재를 꽉 채우고 지붕용 투습·방수지를 설치하고 세로 상을 하나 걸고 O.S.B.를 설치하면, 투습·방수지와 O.S.B. 사이에 벤트가 위치한다. 콜드 루프, 무엇이 문제인가 _ 내부에서 고온다습한 습기가 단열재를 쉽게 통과할 때 소핏 벤트Soffit Vent에서 들어온 차가운 공기하고 만난다. 이처럼 고온다습한 공기가 찬 표면이나 찬 공기와 만나기에 즉각적으로 결로가 발생한다. 이 결로는 공기에 의해 올라가는 것이 아니라 중력에 의해 아래로 떨어지기에 단열재를 적실 수밖에 없는 구조이다. 서까래 / 서까래 → TyvecⓇ Supro 서까래 → TyvecⓇ Supro → 세로 상 / 서까래 → TyvecⓇ Supro → 세로 상 → 기와 웜 루프는 서까래 사이에 단열재를 꽉 채우고, 그 위에 지붕용 투습 방풍지인 Tyvec? Supro를 덮고 세로 상을 치고 O.S.B.를 시공한다. 벤트의 위치가 Tyvec? Supro 위쪽이고 O.S.B. 사이이므로 단열재의 습기가 위로 올라와 쉽게 Tyvec? Supro를 통과한 다음에 찬 공기와 만나면, 그 부분에서 바로 결로가 발생한다. 그 결로수는 Tyvec? Supro 위로 떨어진다. 하지만 Tyvec? Supro는 방수 기능이 있기에 결로수는 단열재를 적시지 않고 밖으로 흐른다. 그래서 단열재는 계속 보송보송하게 단열 성능을 발휘하는 것이다.구조상 콜드 루프는 웜 루프에 비해 단열재 두께가 얇다. 또한, 단열재가 방풍층 없이 찬 공기에 노출돼 기본적으로 단열재의 성능이 저하되는 구조이며, 무기질계 단열재에 치명적인 결로가 발생할 수밖에 없는 구조다. 벽체보다 지붕 단열이 훨씬 중요하다. 그런 이유로 우리나라 목조건축에서 가장 시급하게 개선돼야 하는 부분이 지붕 구조인 것이다. 기와 마감 시 웜 루프는 서까래 사이에 단열재를 충진, 투습·방수지 Tyvec? Supro, 세로 상, 가로 상, 기와 순으로 시공하는 구조이므로 O.S.B. 합판과 아스팔트계 방수 시트가 필요 없다. 물론, 지붕재가 기와가 아닌 아스팔트 슁글 구조라고 하면, 아스팔트 슁글을 붙이기 위해 O.S.B.가 필요하다. 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr

['18년 1월호 특집] 콜드 루프Cold Roof vs 웜 루프Warm Roof

콜드 루프Cold Roof vs 웜 루프Warm Roof 에너지 절감형 지붕, 웜 루프 목구조 지붕에서 대개 2″×8″또는 2″×10″장선을 사용하지만, 이것만으론 열관류율 값을 확보하기 어렵다. 패시브하우스에서 2″×12″에 2″×6″장선을 더 얹어 전체적으로 두께를 45㎝ 정도로 만드는 이유다. 여기에 글라스울 단열재로 시공하면 열관류율 값은 0.8W/㎡·K(패시브하우스 지붕 열관류율 0.11W/㎡·K) 정도 나온다. 일반 주택도 패시브하우스와 마찬가지로 벽체보다 지붕 단열을 보강하는 것이 투자 대비 에너지비용을 절감하는 방법이다. 콜드 루프보다 웜 루프가 지붕 단열에 효과적이며, 저밀도 글라스울 단열재는 반듯하고 촘촘하게 시공하기 어려우므로 고밀도 글라스울 단열재가 유리하다. 글 최은지 기자 도움말 ㈜해강인터내셔널 02-416-1511 듀폰코리아 02-2222-5200 www.dupont.co.kr 우리나라 목조주택 건축에 있어 바꿔야할 것 가운데 하나가 지붕 구조이다. 대부분의 지붕은 콜드 루프인데 이제는 웜 루프로 전환해야 한다. 영국의 BBA(British Board of Agreement)에서 “웜 루프는 콜드 루프에 비해 총 에너지 소비는 7.1%, 지붕을 통한 열 손실은 25%, CO2 배출은 179㎏/년 감소한다”고 발표한 바 있다. 웜 루프와 콜드 루프의 차이 _ 이 둘의 차이는 벤트가 어디에 위치하느냐 하는 것이다. 콜드 루프는 벤트가 단열재와 O.S.B. 사이에 위치하고, 웜 루프는 투습·방수지 위에 위치한다. 웜 루프는 서까래가 있고 단열재를 꽉 채우고 지붕용 투습·방수지를 설치하고 세로 상을 하나 걸고 O.S.B.를 설치하면, 투습·방수지와 O.S.B. 사이에 벤트가 위치한다. 콜드 루프, 무엇이 문제인가 _ 내부에서 고온다습한 습기가 단열재를 쉽게 통과할 때 소핏 벤트Soffit Vent에서 들어온 차가운 공기하고 만난다. 이처럼 고온다습한 공기가 찬 표면이나 찬 공기와 만나기에 즉각적으로 결로가 발생한다. 이 결로는 공기에 의해 올라가는 것이 아니라 중력에 의해 아래로 떨어지기에 단열재를 적실 수밖에 없는 구조이다. 웜 루프는 서까래 사이에 단열재를 꽉 채우고, 그 위에 지붕용 투습 방풍지인 Tyvec? Supro를 덮고 세로 상을 치고 O.S.B.를 시공한다. 벤트의 위치가 Tyvec? Supro 위쪽이고 O.S.B. 사이이므로 단열재의 습기가 위로 올라와 쉽게 Tyvec? Supro를 통과한 다음에 찬 공기와 만나면, 그 부분에서 바로 결로가 발생한다. 그 결로수는 Tyvec? Supro 위로 떨어진다. 하지만 Tyvec? Supro는 방수 기능이 있기에 결로수는 단열재를 적시지 않고 밖으로 흐른다. 그래서 단열재는 계속 보송보송하게 단열 성능을 발휘하는 것이다. 구조상 콜드 루프는 웜 루프에 비해 단열재 두께가 얇다. 또한, 단열재가 방풍층 없이 찬 공기에 노출돼 기본적으로 단열재의 성능이 저하되는 구조이며, 무기질계 단열재에 치명적인 결로가 발생할 수밖에 없는 구조다. 벽체보다 지붕 단열이 훨씬 중요하다. 그런 이유로 우리나라 목조건축에서 가장 시급하게 개선돼야 하는 부분이 지붕 구조인 것이다. 기와 마감 시 웜 루프는 서까래 사이에 단열재를 충진, 투습·방수지 Tyvec? Supro, 세로 상, 가로 상, 기와 순으로 시공하는 구조이므로 O.S.B. 합판과 아스팔트계 방수 시트가 필요 없다. 물론, 지붕재가 기와가 아닌 아스팔트 슁글 구조라고 하면, 아스팔트 슁글을 붙이기 위해 O.S.B.가 필요하다.

쾌적한 거주 공간을 만들고 에너지를 절감할 수 있으며 집을 건강하게 유지하는 지붕 형식들이 있다. 그중에 하나가 바로 ‘통기 지붕’이다. 말 그대로 지붕 속을 통풍시키는 방식이다. 통기 지붕이 구체적으로 무엇을 의미하고, 어떤 형식으로 만들어지는지 알아보자.글 조민구 건축사(해家패시브건축사사무소 대표)일반적으로 통기 지붕은 크게 두 가지 형식으로 나눌 수 있다. [그림 1]처럼 천장과 지붕 사이의 공간으로 통풍을 시키거나(지붕 안으로 통기하므로 ‘내부 통기 지붕’이라 한다), 혹은 [그림 2]처럼 지붕 구조체 위에 공기가 지나갈 수 있는 사이 공간(통기층)을 두고 지붕판을 설치하는 방식(이는 지붕 외측으로 통기하는 방식이라 ‘외부 통기 지붕’이라 하며, 이중지붕 형식으로 생각하면 이해하기 쉽다)이 있다. 통기 지붕의 중요한 역할그렇다면 지붕 속으로 내·외부의 공기가 순환되면 무엇이 좋을까?첫 번째로 지붕은 자연의 가혹한 기후를 견뎌야 한다. 여름 한낮의 뜨거운 태양과 한겨울 맑은 날 밤의 천공 복사에 의한 영향이다.우선 여름철에는 강한 태양열로 인해 지붕은 직접 뜨거운 열기를 모두 받아들인다. 이 때문에 마감재의 재질이나 색상에 따라 차이가 있지만, 일반적으로 지붕 표면 온도가 섭씨 60~80℃까지 쉽게 달구어진다. 그리고 이 뜨거운 열기가 지붕 구체를 통과해서 집 안으로 유입되어 집 안을 후덥지근하게 만든다. 양산을 쓰면 시원해지듯이 그런 원리를 이용하여 위의 [그림 1, 2]처럼 통기 지붕을 만들면 지붕 구체가 직접 달구어지는 것을 일차적으로 막는다. 그리고 그 통기 공간으로 내·외부의 공기가 순환되기에 통기 공간 속의 달구어진 열기를 밖으로 배출할 수 있어 태양의 뜨거운 열기가 집 안으로 들어오는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.또한 겨울철에도 하늘과 마주 보고 있는 지붕은 천공 복사로 인해 열을 하늘로 빼앗기게 되며, 그 표면 온도가 외기 온도에 비해 거의 10℃ 이상 낮아진다. 이 때문에 여름철과 마찬가지로 통기 지붕이 차가워진 냉기가 집 안으로 파고드는 것을 추가로 막아주는 역할을 한다.두 번째 주된 이유는 누수 때문이다. 겨울철에 지붕 위로 눈이 내려 쌓였을 때, 따뜻한 내부의 열기가 벽체나 창호뿐만 아니라 지붕 구체를 통과해 외부로 빠져나간다. 이때 지붕 표면의 온도를 높여서 눈을 녹이게 된다. 그러나 내부 열기의 영향을 받지 않는 지붕 끝 처마 위의 눈은 천천히 녹는데, 이 처마 위의 눈이 둑(아시스 댐)의 역할을 하면서 지붕 위에 녹은 물을 고이게 만들고 장시간 고인 물이 누수가 되면서 건축 부재에 심각한 손상을 초래하게 된다.이러한 현상 역시 지붕 속 공간을 통풍시켜 해결할 수 있다. 통풍을 통해 지붕으로 전달되는 내부의 열기를 외기로 배출해 주기 때문에 지붕의 표면 온도를 외기 온도에 가깝게 떨어뜨릴 수 있다. 이로 인해 지붕의 눈이 녹는 것을 방지해 주는 것이다. 그리고 세 번째 효과가 더 중요한데, 바로 습기에 의한 피해를 최소화하는 것이다. 첫 번째의 가혹한 기후에 의한 영향을 최소화하는 것은 철근콘크리트조나 목조, 경량철골조(스틸 스터드) 등 그 구조와 상관없이 동일한 효과를 얻을 수 있다. 하지만 습기 투과성이 좋은 유리섬유 단열재(글라스울), 셀룰로오스 단열재, 암면 단열재 등을 써야 하는 목조 및 경량철골조 등의 구조에서는 습기에 의한 결로 및 곰팡이의 발생과 구조체의 손상을 막기 위해서 통기 지붕이 거의 필수불가결한 공법으로 적용된다.습기에 의한 피해는 주로 겨울철에 발생하므로, 겨울철을 예로 들어 살펴보자. 추운 외기에 비해서 실내는 따뜻하고 습기량도 많다. 일반적으로 습기는 습기량이 많은 곳에서 적은 곳으로 이동하며, 겨울철은 실내의 습기량이 외기보다 훨씬 많으므로 습기는 주로 실내에서 외기 쪽으로 이동한다.내부 통기 지붕의 경우에 실내의 습기는 천장면을 통과하여 지붕 속 공간으로 이동하며, 이때 [그림 3]의 지붕처럼 통기구가 없을 경우 지붕 속 공간으로 유입된 습기를 제거해 주지 못하여 대량의 결로가 발생한다. 이 결로수가 지붕 구조체뿐만 아니라 주택의 각 부위로 유입되어 심각한 하자를 유발하게 된다. 이는 지붕 내측 공간이 외기와 비슷하게 차갑기 때문에 실내에서 유입된 습기가 지붕 내측 표면에서 결로가 되기 때문이다. 그래서 [그림 4]처럼 유입된 습기를 외기로 배출하기 위해서 지붕 속 공간을 통풍이 되게끔 처마 하부와 용마루에 통기구를 설치하는 것이다.[그림 4]의 내부 통기 지붕은 현재에도 목구조나 경량철골구조로 시공되는 대다수의 주택에 적용되고 있으며, 용마루 통기구 대신 [그림 4-1]처럼 박공지붕의 측면 벽에 박공 벤트를 설치하기도 한다. [그림 4-1] 박공 벤트 사례 내부 통기 지붕에서 단열층은 주로 지붕이 아닌 천장에 형성된다. 이는 수평의 천장에 단열재를 시공하기 수월하기 때문이고, 또한 천장에 설치하는 단열재의 내·외측에 추가적인 방습지나 투습지를 설치하지 않아도 결로로 인한 하자를 현저히 줄일 수 있기 때문이다. 그러나 이러한 방식은 지붕 안으로 유입된 차가운 외기가 천장에 설치된 단열재로 스며들면서 단열성을 떨어뜨린다. 이 때문에 추가적인 에너지 손실을 유발할 뿐 아니라 습기처리에도 한계를 드러낼 수 있다. 근래에는 그동안의 건축 기술 발전에 힘입어 이러한 단점들을 보완한 첨단 자재들이 생산되기 시작했다. 지붕의 구조 형식이 [그림 2]처럼 외부 통기 지붕 형식으로 발전하고 있으며, 국내에서도 그 이점을 알고 적용하는 사례가 점차 늘어나고 있다. 하지만 내부 통기 지붕 형식에 비해 별도의 지붕층을 형성해야 하고 방습지와 투습지가 고가이다 보니 공사비가 증가하며 공기가 늘어나는 단점이 있다. 그러나 고단열 고기밀의 고성능 주택을 짓기 위해서는 외기 통기 지붕 형식은 필수적이기 때문에 앞으로 지구 환경을 보호하고 에너지 절감 차원에서 그 적용 사례가 매우 증가할 것으로 보인다. 진보적 공법인 외부 통기 지붕목구조나 경량 철골구조처럼 습기가 단열재를 쉽게 통과할 수 있는 구조로 된 주택의 외부 통기 지붕은 지붕면을 따라 단열재를 설치하고, 단열재 내측에 내부의 습기가 지붕 구체 속으로 이동하지 못하도록 방습층을 형성한다. 내측에 방습층을 설치하지 않으면 구체 속에 결로가 발생하여 구조체를 심각하게 손상시키기 때문이다. [그림 5] 외부 통기 지붕의 단면 외측에는 지붕 구체 속으로 들어온 습기가 외측으로 빠져나가도록 투습층을 설치한다. 이들 구조의 주택 외피는 내측은 방습, 외측은 투습이 원칙이다. 그리고 그 위에 통기층을 만들고 이후 합판, 방수 시트, 마감재의 순으로 시공하여, 투습층을 통과해 구체 속을 빠져나온 습기를 통기층을 통해 외부로 신속히 배출시키는 시스템으로 구성된다. 이때 통기층을 통해 유입된 차가운 외기는 단열재 외측의 투습층(투습층은 일반적으로 방수, 방풍의 역할을 겸함)을 통과하지 못하기 때문에 지붕 단열재가 찬 공기로부터 보호되어 그 단열 성능을 최대한 발휘하기에 에너지 손실을 효과적으로 막을 수 있다. 또한 내측에는 방습층이 설치되기 때문에 원천적으로 습기가 구체 속으로 스며들지 못하게 함으로써 목재나 경량철재로 구성된 이들 구조체를 습기로부터 안전하게 보호할 수 있다.[그림 5]는 경량목구조 패시브하우스에서 적용된 외부 통기 지붕의 일반적인 단면이다. 웜 루프 vs 콜드 루프웜 루프(Warm Roof, 따뜻한 지붕)와 콜드 루프(Cold Roof, 차가운 지붕)는 무엇일까.일부에서 웜 루프를 외부 통기 지붕 형식으로, 콜드 루프를 내부 통기 지붕 형식으로 알고 있는 경우가 있다. 이는 경량 목구조가 국내에 유입되며, 어떠한 이유로 잘못 전달된 듯싶다. 웜 루프와 콜드 루프는 경량목구조에서 사용되는 용어로 통기가 되는 지붕과는 별 상관이 없다. [그림 6] 콜드 루프 먼저, 콜드 루프부터 알아보면, [그림 6]처럼 외기와 맞닿는 평지붕이나 경사지붕의 경우, 그 지붕을 이루는 구조 부재인 장선이나 서까래가 있다. 이 부재들 사이에 단열재를 삽입하여 단열층을 형성하는 경우 단열재에 비해 단열 성능이 낮은 장선이나 서까래가 겨울철 외기와 맞닿게 되어 부재가 차가워지기 때문에 콜드 루프라고 불리었다. [그림 7] 웜 루프 ABOUT_조민구(해家패시브건축사사무소 대표) 모든 사람은 안전하고, 건강하며, 쾌적한 주택에서 살아갈 기본적인 권리가 있다고 생각하며, 그에 합당한 주택 형식이 바로 인간을 가장 중요한 가치로 두고 계획된 패시브하우스라고 믿고 있다. 꼭 패시브하우스가 아니더라도 집을 짓는 모든 사람이 안전하고, 건강하며, 쾌적한 주택을 짓기를 바란다.홍익대학교 건축학과를 졸업하고, 이상건축과 공간건축에서 건축설계실무를 쌓았다. 그후 (사)한국패시브건축협회에서 사무국장을 역임하며 국내 패시브하우스의 기준 정립 및 다수의 패시브하우스 컨설팅과 인증 수행하면서 패시브하우스의 국내 보급을 위해 노력해 왔다. 현재 해家패시브건축사사무소 및 시공사를 운영하고 있으며, 지금까지의 경험과 노하우를 바탕으로 패시브하우스의 계획, 설계부터 시공, 검증까지 원 스톱 서비스를 제공하고 있다.해家패시브건축사사무소 T 010-2713-0383 www.haegapassive.com 전원주택라이프 더 보기www.countryhome.co.kr

고단열 고기밀, 고성능 주택의 필수 외기 통기 지붕 쾌적한 거주 공간을 만들고 에너지를 절감할 수 있으며 집을 건강하게 유지하는 지붕 형식들이 있다. 그중에 하나가 바로 ‘통기 지붕’이다. 말 그대로 지붕 속을 통풍시키는 방식이다. 통기 지붕이 구체적으로 무엇을 의미하고, 어떤 형식으로 만들어지는지 알아보자. 글 조민구 건축사(해家패시브건축사사무소 대표) 일반적으로 통기 지붕은 크게 두 가지 형식으로 나눌 수 있다. [그림 1]처럼 천장과 지붕 사이의 공간으로 통풍을 시키거나(지붕 안으로 통기하므로 ‘내부 통기 지붕’이라 한다), 혹은 [그림 2]처럼 지붕 구조체 위에 공기가 지나갈 수 있는 사이 공간(통기층)을 두고 지붕판을 설치하는 방식(이는 지붕 외측으로 통기하는 방식이라 ‘외부 통기 지붕’이라 하며, 이중지붕 형식으로 생각하면 이해하기 쉽다)이 있다. 통기 지붕의 중요한 역할 그렇다면 지붕 속으로 내·외부의 공기가 순환되면 무엇이 좋을까? 첫 번째로 지붕은 자연의 가혹한 기후를 견뎌야 한다. 여름 한낮의 뜨거운 태양과 한겨울 맑은 날 밤의 천공 복사에 의한 영향이다. 우선 여름철에는 강한 태양열로 인해 지붕은 직접 뜨거운 열기를 모두 받아들인다. 이 때문에 마감재의 재질이나 색상에 따라 차이가 있지만, 일반적으로 지붕 표면 온도가 섭씨 60~80℃까지 쉽게 달구어진다. 그리고 이 뜨거운 열기가 지붕 구체를 통과해서 집 안으로 유입되어 집 안을 후덥지근하게 만든다. 양산을 쓰면 시원해지듯이 그런 원리를 이용하여 위의 [그림 1, 2]처럼 통기 지붕을 만들면 지붕 구체가 직접 달구어지는 것을 일차적으로 막는다. 그리고 그 통기 공간으로 내·외부의 공기가 순환되기에 통기 공간 속의 달구어진 열기를 밖으로 배출할 수 있어 태양의 뜨거운 열기가 집 안으로 들어오는 것을 효과적으로 차단할 수 있다. 또한 겨울철에도 하늘과 마주 보고 있는 지붕은 천공 복사로 인해 열을 하늘로 빼앗기게 되며, 그 표면 온도가 외기 온도에 비해 거의 10℃ 이상 낮아진다. 이 때문에 여름철과 마찬가지로 통기 지붕이 차가워진 냉기가 집 안으로 파고드는 것을 추가로 막아주는 역할을 한다. 두 번째 주된 이유는 누수 때문이다. 겨울철에 지붕 위로 눈이 내려 쌓였을 때, 따뜻한 내부의 열기가 벽체나 창호뿐만 아니라 지붕 구체를 통과해 외부로 빠져나간다. 이때 지붕 표면의 온도를 높여서 눈을 녹이게 된다. 그러나 내부 열기의 영향을 받지 않는 지붕 끝 처마 위의 눈은 천천히 녹는데, 이 처마 위의 눈이 둑(아시스 댐)의 역할을 하면서 지붕 위에 녹은 물을 고이게 만들고 장시간 고인 물이 누수가 되면서 건축 부재에 심각한 손상을 초래하게 된다. 이러한 현상 역시 지붕 속 공간을 통풍시켜 해결할 수 있다. 통풍을 통해 지붕으로 전달되는 내부의 열기를 외기로 배출해 주기 때문에 지붕의 표면 온도를 외기 온도에 가깝게 떨어뜨릴 수 있다. 이로 인해 지붕의 눈이 녹는 것을 방지해 주는 것이다. 그리고 세 번째 효과가 더 중요한데, 바로 습기에 의한 피해를 최소화하는 것이다. 첫 번째의 가혹한 기후에 의한 영향을 최소화하는 것은 철근콘크리트조나 목조, 경량철골조(스틸 스터드) 등 그 구조와 상관없이 동일한 효과를 얻을 수 있다. 하지만 습기 투과성이 좋은 유리섬유 단열재(글라스울), 셀룰로오스 단열재, 암면 단열재 등을 써야 하는 목조 및 경량철골조 등의 구조에서는 습기에 의한 결로 및 곰팡이의 발생과 구조체의 손상을 막기 위해서 통기 지붕이 거의 필수불가결한 공법으로 적용된다. 습기에 의한 피해는 주로 겨울철에 발생하므로, 겨울철을 예로 들어 살펴보자. 추운 외기에 비해서 실내는 따뜻하고 습기량도 많다. 일반적으로 습기는 습기량이 많은 곳에서 적은 곳으로 이동하며, 겨울철은 실내의 습기량이 외기보다 훨씬 많으므로 습기는 주로 실내에서 외기 쪽으로 이동한다. 내부 통기 지붕의 경우에 실내의 습기는 천장면을 통과하여 지붕 속 공간으로 이동하며, 이때 [그림 3]의 지붕처럼 통기구가 없을 경우 지붕 속 공간으로 유입된 습기를 제거해 주지 못하여 대량의 결로가 발생한다. 이 결로수가 지붕 구조체뿐만 아니라 주택의 각 부위로 유입되어 심각한 하자를 유발하게 된다. 이는 지붕 내측 공간이 외기와 비슷하게 차갑기 때문에 실내에서 유입된 습기가 지붕 내측 표면에서 결로가 되기 때문이다. 그래서 [그림 4]처럼 유입된 습기를 외기로 배출하기 위해서 지붕 속 공간을 통풍이 되게끔 처마 하부와 용마루에 통기구를 설치하는 것이다. [그림 4]의 내부 통기 지붕은 현재에도 목구조나 경량철골구조로 시공되는 대다수의 주택에 적용되고 있으며, 용마루 통기구 대신 [그림 4-1]처럼 박공지붕의 측면 벽에 박공 벤트를 설치하기도 한다. 내부 통기 지붕에서 단열층은 주로 지붕이 아닌 천장에 형성된다. 이는 수평의 천장에 단열재를 시공하기 수월하기 때문이고, 또한 천장에 설치하는 단열재의 내·외측에 추가적인 방습지나 투습지를 설치하지 않아도 결로로 인한 하자를 현저히 줄일 수 있기 때문이다. 그러나 이러한 방식은 지붕 안으로 유입된 차가운 외기가 천장에 설치된 단열재로 스며들면서 단열성을 떨어뜨린다. 이 때문에 추가적인 에너지 손실을 유발할 뿐 아니라 습기처리에도 한계를 드러낼 수 있다. 근래에는 그동안의 건축 기술 발전에 힘입어 이러한 단점들을 보완한 첨단 자재들이 생산되기 시작했다. 지붕의 구조 형식이 [그림 2]처럼 외부 통기 지붕 형식으로 발전하고 있으며, 국내에서도 그 이점을 알고 적용하는 사례가 점차 늘어나고 있다. 하지만 내부 통기 지붕 형식에 비해 별도의 지붕층을 형성해야 하고 방습지와 투습지가 고가이다 보니 공사비가 증가하며 공기가 늘어나는 단점이 있다. 그러나 고단열 고기밀의 고성능 주택을 짓기 위해서는 외기 통기 지붕 형식은 필수적이기 때문에 앞으로 지구 환경을 보호하고 에너지 절감 차원에서 그 적용 사례가 매우 증가할 것으로 보인다. 진보적 공법인 외부 통기 지붕 목구조나 경량 철골구조처럼 습기가 단열재를 쉽게 통과할 수 있는 구조로 된 주택의 외부 통기 지붕은 지붕면을 따라 단열재를 설치하고, 단열재 내측에 내부의 습기가 지붕 구체 속으로 이동하지 못하도록 방습층을 형성한다. 내측에 방습층을 설치하지 않으면 구체 속에 결로가 발생하여 구조체를 심각하게 손상시키기 때문이다. 외측에는 지붕 구체 속으로 들어온 습기가 외측으로 빠져나가도록 투습층을 설치한다. 이들 구조의 주택 외피는 내측은 방습, 외측은 투습이 원칙이다. 그리고 그 위에 통기층을 만들고 이후 합판, 방수 시트, 마감재의 순으로 시공하여, 투습층을 통과해 구체 속을 빠져나온 습기를 통기층을 통해 외부로 신속히 배출시키는 시스템으로 구성된다. 이때 통기층을 통해 유입된 차가운 외기는 단열재 외측의 투습층(투습층은 일반적으로 방수, 방풍의 역할을 겸함)을 통과하지 못하기 때문에 지붕 단열재가 찬 공기로부터 보호되어 그 단열 성능을 최대한 발휘하기에 에너지 손실을 효과적으로 막을 수 있다. 또한 내측에는 방습층이 설치되기 때문에 원천적으로 습기가 구체 속으로 스며들지 못하게 함으로써 목재나 경량철재로 구성된 이들 구조체를 습기로부터 안전하게 보호할 수 있다. [그림 5]는 경량목구조 패시브하우스에서 적용된 외부 통기 지붕의 일반적인 단면이다. 웜 루프 vs 콜드 루프 웜 루프(Warm Roof, 따뜻한 지붕)와 콜드 루프(Cold Roof, 차가운 지붕)는 무엇일까. 일부에서 웜 루프를 외부 통기 지붕 형식으로, 콜드 루프를 내부 통기 지붕 형식으로 알고 있는 경우가 있다. 이는 경량 목구조가 국내에 유입되며, 어떠한 이유로 잘못 전달된 듯싶다. 웜 루프와 콜드 루프는 경량목구조에서 사용되는 용어로 통기가 되는 지붕과는 별 상관이 없다. 먼저, 콜드 루프부터 알아보면, [그림 6]처럼 외기와 맞닿는 평지붕이나 경사지붕의 경우, 그 지붕을 이루는 구조 부재인 장선이나 서까래가 있다. 이 부재들 사이에 단열재를 삽입하여 단열층을 형성하는 경우 단열재에 비해 단열 성능이 낮은 장선이나 서까래가 겨울철 외기와 맞닿게 되어 부재가 차가워지기 때문에 콜드 루프라고 불리었다. [그림 7]처럼 웜 루프는 장선이나 서까래 상부에 단열재가 설치된다. 이 때문에 부재가 차가운 외기로부터 보호되어 부재가 실내의 따뜻한 온도로 유지되기 때문에 웜 루프라고 불린다. 따라서 장선이나 서까래가 열교 역할을 하는 콜드 루프에 비해 웜 루프가 에너지 절감에 유리하며, 열교로 인한 하자 발생을 줄일 수 있는 장점이 있다. 반면, 단열재가 장선이나 서까래 상부에 설치됨으로써 지붕 단면의 높이가 증가하는 단점이 있다.

경량 목구조 고단열 비법 건축물 에너지 절감은 단열에서부터 주거 공간에서 거주자는 쾌적함, 즉 상쾌하고 즐거운 기분이 들어야 한다. 우리의 몸은 적당한 온도와 습도, 속도가 있는 공기 속에 있을 때 쾌적함을 느낀다. 교문사의 《주거건축계획》을 보면 “민족과 개인에 따라서 다소 차이가 있으나, 일반적으로 온도는 20℃ 내외, 습도는 40∼60%, 풍속은 0.5m/sec 이하가 적당하다. 그러나 취침 시에 두꺼운 침구를 사용하여 숙면할 수 있는 쾌적한 온도는 대체로 낮아서 14∼16℃이다”고 한다. 주거 공간에서 이러한 조건의 쾌적함은 냉난방을 통해 어느 정도 유지할 수 있지만, 문제는 가정경제적으로 감내하기 어려운 난방비이다. 그래서 난방비를 줄이면서 쾌적한 주거 공간을 유지하고자 저에너지 하우스, 패시브 하우스, 제로 에너지 하우스 등 에너지 절감형 주택 개발에 노력하는 것이다. 그 가운데 한 가지 요소가 실내의 열손실을 차단하는 단열이다. ※ 본고는 ㈜해강인터내셔널 이정현 대표의 ‘고단열과 고기밀을 통한 건축물 에너지 다이어트’를 바탕으로 한 것임. 정리 윤홍로 기자 취재 협조 ㈜해강인터내셔널 02-416-1511 단열이란 겨울철엔 실내에서 실외로 새는 열 손실을, 여름철엔 실외에서 실내로 들어오는 열 취득을 효과적으로 제어하는 것을 말한다. 단열 성능이 좋은 주택이 겨울에 따듯하고 여름에 시원한 이유이다. 단열하는 목적은 첫째, 실내 열 환경을 개선해 쾌적감을 높이는 데 있다. 내벽의 표면 온도를 실내 온도와 비슷하게 조절해 불쾌감을 없애고, 외벽 등을 통해 외기 변화와 일사日射에 의한 영향을 줄임으로써 쾌적감을 높이는 것이다. 둘째, 에너지 절약으로, 내외부 간 열의 이동을 차단해 에너지 사용량뿐만 아니라 냉난방 설비 시스템의 용량을 줄이는 데 있다. 셋째, 내벽의 표면 온도를 이슬점[露點] 온도 이상으로 유지해 결로를 방지하는 데 있다. 단열은 일반적으로 사용 재료에 따라서 성형 단열 공법과 현장 발포 공법, 뿜칠 공법으로, 시공 위치에 따라서 내단열 공법, 중단열 공법, 외단열 공법으로 분류한다. 사용 재료에 따른 분류 성형 단열 공법_구조체를 시공한 뒤에 성형 단열재를 접착제로 접착하거나 구조체와 동시에 시공하는 공법이다. 성형 단열재는 발포 폴리스티렌 보드, 암면 펠트 등 여러 형태의 제품이 있다. 이 공법은 구조체와 동시에 타설할 수 있고 가격이 저렴한 편이다. 하지만 접합부가 많아 그 부위로 습기가 침입하기 쉬우며, 구조체로부터 단열재의 탈락을 방지하고자 장착한 핀이 열교겞챰?역할을 할 수도 있다. 따라서 결로를 방지하고 구조체를 보호하려면 습기와 열교 냉교에 대한 보완이 필요하다. 현장 발포 공법_구조체를 시공할 때 구조체 내에 중공 부위를 만들고, 그 부위에 단열재를 발포하는 공법이다. 단열재로 요소 발포 보온재(우레아 폼), 우레탄 발포 보온재 등을 사용한다. 간단한 발포 장치를 사용해 복잡한 모양의 공간에 골고루 주입할 수 있으며, 표면 마무리 상태가 양호하고 시공이 간편하다. 단, 조적조의 경우 사춤 모르타르를 부실 시공하면 완벽한 충진이 어렵다. 또한, 주입 재료의 건조 시 재료의 부피 수축에 의한 틈새 발생을 막기 위해 수축률이 적은 재료를 선택해야 한다. 뿜칠 단열 공법_복잡한 모양의 단면에도 단열재를 골고루 시공할 수 있다. 뿜칠 단열재는 경질 우레탄 폼, 암면 등이 있으며, 단열과 방화 측면에서 성능이 우수한 편이다. 기타_재료 개발에 따라 구조체 자체의 단열성을 높인 신소재의 출현으로 단열재를 별도로 시공하지 않거나, 재료의 모르타르화에 의해 바르는 단열 공법 등이 있다. 시공 부위에 따른 단열 분류 구조체를 기준으로 단열재의 시공 위치에 따라 내단열, 중단열, 외단열 공법으로 분류한다. 내단열 공법_경량 목구조나 경량 철골조(스틸하우스 포함) 등 구조체와 같은 면에 단열 시공하는 공법, 그리고 노출 콘크리트와 같이 구조가 외부로 노출돼 실내 측에 단열 시공하는 공법이다. 외단열 공법에 비해 냉난방 부하가 적지만, 단열 면적이 상대적으로 더 넓다. 중단열 공법_구조체 내부 중간에 단열재를 시공하는 공법으로, 중공층을 가진 조적조와 프리캐스트 콘크리트 패널Precast Concrete Panel 등과 같이 공장 생산 과정에서 많이 사용한다. 가격이 비싼 편이지만, 내부 결로 위험성이 적고 특히 공장 제품은 시공성도 우수하다. 외단열 공법_구조체 외부 면에 폴리스티렌 폼과 같은 단열재를 부착하고 코트류로 마감하는 드라이비트, 스타코 등의 공법, 그리고 구조체 외부에 열 반사 단열재와 같은 단열재를 부착하고 석재 등을 시공하는 공법이다. 보와 기둥 등의 영향을 적게 받기에 단열 성능이 균질하지만, 구조체까지 포함한 냉난방 부하로 초기 운전 시 에너지 소비가 내단열에 비해 높은 편이다. 경량 목구조 외피의 고단열 방법 우리나라에 패시브 하우스가 지어진 것은 5, 6년 전으로 역사가 그리 깊지 않음에도 많은 사람이 패시브 하우스에 관심을 갖고 있다. 패시브 하우스 요소 기술은 고단열(열교 없는), 고기밀, 태양열 획득(고성능 창호), 고효율 열 회수 환기장치이다. 이중 고성능 창호란, 창으로 열이 새는 것보다 태양광을 받아서 더 많은 열을 획득하는 것이다. 고단열에서 중요한 것은 콤팩트한 외피 디자인이다. 정부는 2013년 9월 1일부로 「건축물의 에너지 절약 설계 기준」을 통해 건축물의 단열 기준을 30∼40% 강화했다. 중부 지역의 경우 외기에 직접 면하는 외벽의 열관류율이 거실은 0.36W/㎡K 이하에서 0.270W/㎡K 이하로, 지붕은 0.24W/㎡K 이하에서 0.180W/㎡K 이하로 강화했다. 열관류율과 아울러 단열재 두께도 규정하고 있는데, 단열재 등급을 보면 열전도율 기준으로 0.034W/mK 이하는 가등급, 0.035∼0.040W/mK는 나등급, 0.041∼0.046W/mk는 다등급, 0.047∼0.051W/mK는 라등급이다. 경량 목구조엔 보편적으로 다등급 글라스 울 단열재를 사용했다. 이젠 다등급 160㎜ 이상 글라스 울 단열재를 사용해야 단열 기준을 충족할 수 있다. 하지만 일반적으로 경량 목구조는 2"×6" 벽체(140㎜ 두께)이므로 160㎜ 다등급 단열재로 충진하면 20㎜만큼 눌려서 시공되므로 단열 성능은 140㎜밖에 나올 수 없다. 따라서 내·외단열을 추가하지 않는 이상 기존 다등급 단열재를 사용하는 2"×6" 구조로는 중부지방 단열 기준을 만족할 수 없다. 정부는 이 단열 기준을 2년 단위로 계속 강화해 나갈 것으로 예측된다. 그래야만 2017년 패시브 하우스 의무화, 2025년 제로 에너지 하우스 의무화에 도달할 수 있다. 우측의 ‘글라스 울의 밀도와 열전도율’ 그래프는 건식 공법에서 많이 사용하는 글라스 울의 밀도와 열전도율 관계이다. X축이 밀도이고 Y축이 열전도율이다. 현재 많이 사용하는 다등급 글라스 울 단열재 1㎥를 잘라 무게를 재면 9㎏이다. 최근 메이커에서 출시하기 시작한 나등급 글라스 울 단열재는 16㎏/㎥ 정도이고, 국내 가등급 글라스 울 단열재는 25㎏/㎥ 정도이다. 그래프를 보면 단열재의 밀도에 따라 열전도율이 급격히 떨어지다가 완만해진 후 일정해진다. 계속 밀도를 올리면 오히려 열전도율이 올라간다. 즉, 글라스 울 단열재의 밀도가 높다고 열전도율이 계속 좋아지는 것은 아니다. 글라스 울은 결국 유리 조각인데 유리의 열전도율은 상당히 높으므로 유리만큼 밀도가 높아지면 열전도율이 올라가기 때문이다. 그래서 구간별로 열전도율이 다르기에 어떤 밀도가 가장 경제적인 것이냐를 파악하는 것이 중요하다. 그래프를 보면 24∼32㎏/㎥ 구간이 밀도 대비 열전도율이 가장 좋다. 그런 이유로 유럽 쪽에서 주로 사용하는 그라스 울 단열재의 밀도는 대부분 24∼25㎏/㎥이다. 북미나 우리나라는 저밀도 글라스 울을 쓰는데, 과연 어떤 문제가 있을까. 지붕에 들어가는 글라스 울 단열재(R30, 다등급)는 밀도가 9㎏/㎥이므로 솜처럼 엉성하기에 서까래 사이를 꽉 채우지 못해 처짐 현상이 발생한다. 그런데 고밀도 글라스 울 단열재는 탄성이 있기에 서까래 사이를 꽉 채워준다. 열관류율은 열전도율을 시공 두께로 나눈 것(열관류율 = 열전도율 / 시공 두께)이기에 큰 차이가 있다. 저밀도 글라스 울 단열재는 그만큼 열이 샌다고 볼 수 있다. 글라스 울 단열재를 시공할 때 설비층 때문에 단열재를 눌러서 시공할 때가 많다. 그러면 설비층이 단열재를 누르기에 그만큼 단열 성능은 떨어진다. 단열재는 공칭 두께만큼 시공될 때만 그 단열 성능을 발휘한다. 외단열 미장 마감 공법의 습기 관리 요즘 경량 목구조에 단열을 더 보강하기 위해, 또는 외부 마감하기 위해 외단열 공법을 추가하는 현장을 많이 볼 수 있다. 우측의 ‘경량 목구조+외단열 미장 공법’ 그림은 일반적인 건식 구조에 스티로폼을 덧대고 스타코 공법으로 마감한 것이다. 이러한 시공법은 습기의 흐름에 문제가 발생할 수 있다. 스티로폼은 투습이 잘 안 되는 물질이다. 그래서 그림처럼 습기 관리를 위해 공기층을 두고, 이를 통해 습기를 밖으로 배출하는 구조로 가고 있다. 기존 공법에 배수 매트(Drainage mat), 메탈라스Metal lath 혹은 각상을 통해 배습층을 형성한다. 이중 가장 일반적인 것은 각상을 통해 배습층을 형성하는 것인데 몇 가지 문제가 있다. 각상을 통한 배습층을 형성하기 위한 시공비용은 40~50평을 기준으로 하여 약 200만 원 이상의 고비용이 발생한다. 또한, 단열을 보강하기 위해 외단열재를 붙일 때 생긴 공기층으로 찬 공기가 다니기에 대류에 의해 열 손실이 발생할 수 있다. 겨울철에 춥다고 오리털 파커를 입었는데, 오리털 파커가 피부에 밀착되지 않고 떠 있으면, 그 틈으로 찬 공기가 다니므로 몸이 차가워지는 것과 같은 이치이다. 그래서 기대한 것만큼 외단열 효과가 나오지 않는다. 이러한 경우 사용할 수 있는 자재가 수직 주름을 가진 타이벡Tyvek 드레인랩DrainWrap짋이다. 기존 공법에서 각상을 쳐서 공기층을 벌려주는 역할을 타이벡 드레인랩의 주름이 한다. 주름이 굉장히 미세하기에 대류에 의한 열 손실이 발생하지 않는 구조이다. 그러면 작은 틈새로 습기가 배출될 수 있을까. 습기는 물 사이즈의 50만분의 1밖에 안 되기에 배습에 문제가 없다. 이 주름으로 물도 흐르므로 습기에게 주름은 마치 고속도로와 같다. 타이벡 드레인랩은 자재비, 인건비, 공사 기간을 줄여주고, 외단열 효과를 극대화할 수 있는 자재이다. 시공 방법은 첫째, 타이벡 드레인랩을 펼쳐서 주름이 수직 방향이 되도록 한다. 이때 지나치게 팽팽하지 않도록 한다. 둘째, 수평 오버랩은 최소 100㎜, 수직 오버랩은 최소 150㎜를 유지하며, 타이벡 양면 테이프로 오버랩 부위를 밀봉한다. 셋째, 타이벡 드레인랩 위에 외단열재 전용 화스너를 사용해 고정한다. 이 과정에서 주의할 것은 수직 주름으로 습기가 배출되기에 오버랩 부위 안쪽에 양면 테이프로 고정하든지, 또는 다우 코닝Dow Corning짋에서 개발한 멤브레인 기밀 시공용 실리콘 실런트로 고정하는 것이 좋다. 일반적인 기밀 테이프는 시간이 지날수록 강도가 떨어지는 아크릴 유기화합물인 반면, 다우 코닝 실런트는 무기질로 접착 강도의 경시 변화가 거의 없으며 시공이 간편해 경비를 절감할 수 있다. 열교(Thermal Bridge) 최소화 시공_내단열 열교는 ‘열이 지나는 다리’라는 의미이다. 단열을 아무리 잘하더라도 모든 건물 외피를 열교 없이 시공하는 것은 그리 쉬운 일이 아니다. 경량 목구조는 목재 스터드가 일정한 간격으로 구조체를 형성하므로 어쩔 수 없이 구조적인 열교가 발생한다. 이것은 벽체 전체의 약 9~10%로써 무시할 수 없는 열교이다. 이런 구조적인 열교를 최소화하는 방법은 내단열을 추가하는 것이다. 내부에 가로로 상을 대서 단열재를 넣어주면 스터드에 의한 선형 열교를 점형 열교로 바꿔 현저히 열교를 줄일 수 있다. 이런 공법은 유럽에서 일반적으로 사용하는 것으로 설비층 형성이 쉬워지며 기밀·방습지 시공도 용이해진다. 에너지 절감형 지붕_웜 루프Warm Roof 우리나라 경량 목구조 건축에서 빨리 바꿔야할 것이 지붕 구조이다. 대부분의 지붕은 콜드 루프Cold Roof인데 웜 루프Warm Roof로 가야 한다. 이 둘의 차이는 벤트가 어디에 위치하느냐 하는 것이다. 콜드 루프는 벤트가 단열재와 O.S.B. 사이에 위치하고, 웜 루프는 투습 방수지 위에 위치한다. 웜 루프는 서까래가 있고 단열재를 꽉 채우고 지붕용 투습 방수지를 설치하고 세로 상을 하나 걸고 O.S.B.를 설치하면, 투습 방수지와 O.S.B. 사이에 벤트가 위치한다. 이것이 엄청나게 다른 차이를 만든다. 아래 ‘경량 목구조 지붕 구조’ 그림은 유럽의 일반적인 웜 루프 방식(우측)과 국내의 일반적인 콜드 루프 방식(좌측) 구조이다. 콜드 루프는 내부에서 고온다습한 습기가 단열재를 쉽게 통과할 때 소핏 벤트Soffit Vent에서 들어온 차가운 공기하고 만난다. 이처럼 고온다습한 공기가 찬 표면이나 찬 공기와 만나기에 즉각적으로 결로가 발생한다. 이 결로는 공기에 의해 올라가는 것이 아니라 중력에 의해 아래로 떨어지기에 단열재를 적실 수밖에 없는 구조이다. 웜 루프는 서까래 사이에 단열재를 꽉 채우고, 그 위에 지붕용 투습 방풍지인 Tyvek Supro를 덮고 세로 상을 치고 O.S.B.를 시공한다. 벤트의 위치가 타이벡 스프로 위쪽이고 O.S.B. 사이이므로 단열재의 습기가 위로 올라와 쉽게 타이벡 스프로를 통과한 다음에 찬 공기와 만나면, 그 부위에서 바로 결로가 발생한다. 그 결로수는 타이벡 스프로 위로 떨어지는데 방수 기능이 있기에 단열재를 적시지 않고 밖으로 흐른다. 그래서 단열재는 계속 보송보송하게 단열 성능을 발휘한다. 구조상 콜드 루프는 웜 루프에 비해 단열재 두께가 얇다. 또한 단열재가 방풍층 없이 찬 공기에 노출돼 기본적으로 단열재의 성능이 저하되는 구조이며, 무기질계 단열재에 치명적인 결로가 발생할 수밖에 없는 구조이다. 벽체보다 지붕 단열이 훨씬 중요하다. 그런 이유로 우리나라 목조건축에서 가장 시급하게 개선돼야 하는 부위가 지붕 구조인 것이다. 기와 마감 시 웜 루프는 서까래 사이에 단열재를 충진, 투습·방수지 Tyvek Supro, 세로 상, 가로 상, 기와 순으로 시공하는 구조이므로 O.S.B. 합판과 아스팔트계 방수 시트가 필요 없다. 물론, 지붕재가 기와가 아닌 아스팔트 슁글 구조라고 하면, 아스팔트 슁글을 붙이기 위해 O.S.B.가 필요하다. 영국의 BBA(British Board of Agreement)에서 “웜 루프는 콜드 루프에 비해 총 에너지 소비는 7.1%, 지붕을 통한 열 손실은 25%, CO2 배출은 179㎏/년 감소한다”고 발표한 바 있다. 지붕용 투습 방수지 선택 방법 지붕에서 1차 방수는 기와 등 최종 마감자재가 하고, 2차 방수는 지붕용 투습 방수지가 한다. 그래서 지붕용 투습 방수지는 일반 물성인 방수 성능이 1등급 이상 결로 방지를 위한 투습 성능이 뛰어난 제품(sd값이 낮을수록 좋다)을 사용해야 한다. 또한, 중요한 것이 내후성(방수 성능을 유지)이다. 건축물은 30, 50, 100년을 가야 하는데 건축 자재가 지속적으로 제 성능을 유지하지 못한다면 많은 문제가 발생한다. 특히 투습 방수지를 설치한 후 지붕 마감을 완료하는 과정에서 자외선(UV)에 노출되기에 UV 저항성, 그리고 건축물은 생애 주기 동안 계속 열에 노출되기에 열 저항성이 뛰어난 자재를 사용해야 한다. 지붕용 투습 방수지는 왜, 열 저항성이 중요할까. 여름철에 지붕 속의 온도는 80℃ 정도로 태양 복사열로 외부 온도보다 훨씬 높다. 그래서 열 저항성이 높은 투습 방수지를 사용해야 한다. 유럽 등에서 수입되고 있는 투습·방수지 중에 3중 구조 패시브 하우스용 투습·방수지라고 홍보하는 제품들이 있다. 3중 구조라고 하면 얼핏 매우 강한 내구성을 지닌 것처럼 오해할 수 있으나 실제는 정반대이다. 또한 투습·방수지는 기능과 용도로 제품들이 구분돼 있지 주택의 에너지 성능에 의한 구분(패시브 하우스용, 일반용 등등)은 세계 어디에도 없다. 타이벡은 전 층(175~220㎛)이 투습·방수의 기능층인데 반해, 이런 3중 구조 제품들은 가운데에 있는 아주 얇은 필름(11~45㎛)이 투습·방수의 기능층이다. 이 필름이 너무 약하기 때문에 앞뒤로 방수 기능이 없는 부직포를 덧댄 것이 3중 구조 제품이다. 이런 제품들은 UV나 열에 지속적으로 노출되면 약한 필름층에 손상이 발생해 방수 기능에 심각한 문제가 발생한다. 이런 제품들은 내후성에 대한 데이터를 제시하지 않는다. 타이벡 수프로는 탁월한 방수 성능(Class W1)과 투습 성능(sd값 0.015m)을 지녔을 뿐만 아니라 가혹한 내후성 시험 후에도 방수성을 그대로 유지(Class W1)하는 전 세계 지붕용 투습·방수지 중 최고의 스펙을 자랑한다.田 에너지 절약 설계에 관한 기준_의무 사항 건축물을 건축하거나 대수선, 용도 변경, 건축물대장의 기재 내용을 변경하는 경우 열 손실 방지 등 ‘에너지 이용 합리화’를 위한 조치를 해야 한다. 거실의 외벽, 최상층에 있는 거실 반자 또는 지붕, 최하층에 있는 거실 바닥, 바닥 난방을 하는 층간 바닥, 창과 문 등은 ‘열 관류율 기준’ 또는 ‘단열재 두께 기준’을 준수해야 하고, 단열 조치 일반 사항 등은 ‘건축 부문 의무 사항’을 따른다. 다만, 열 손실 변동이 없는 증축, 대수선, 용도 변경, 건축물대장의 기재 내용을 변경하는 경우 관련 조치를 하지 않을 수 있다. 단열 조치 일반 사항 건축물을 건축하는 건축주와 설계자 등은 다음에서 정한 건축 부문 설계 기준을 따라야 한다. 외기에 직접 또는 간접 면하는 거실의 각 부위에 건축물의 열 손실 방지 조치를 해야 한다. 단열 조치해야 하는 부위의 열관류율이 위치 또는 구조상 특성에 의해 일정하지 않은 경우 해당 부위의 평균 열관류율값을 면적 가중 계산으로 구한다. 단열 조치하는 부위에 대해 다음에서 정하는 방법에 따라 단열 기준에 적합한지를 판단할 수 있다. 쪾‘단열재의 두께’의 지역별, 부위별, 단열재 등급별 허용 두께 이상으로 설치하는 경우 적합한 것으로 본다. 쪾해당 벽, 바닥, 지붕 등의 부위별 전체 구성 재료와 동일한 시료에 대해 건축용 구성재의 단열성 측정 방법(KS F2277)에 의한 열 저항 또는 열관류율 측정값이 ‘지역별 건축물 부위의 열관류율 표’의 부위별 열관류율에 만족하는 경우(시료와 공기층 두께가 동일하면서 기타 구성 재료의 두께가 시료보다 증가한 경우 포함) 적합한 것으로 본다. 쪾구성 재료의 열전도율 값으로 열관류율을 계산한 결과가 ‘지역별 건축물 부위의 열관류율 표’의 부위별 열관류율에 만족하는 경우 적합한 것으로 본다(단, 각 재료의 열전도율 값은 한국산업규격 또는 공인시험기관 시험성적서의 값을 사용하고, 표면 열전달 저항 및 중공층의 열 저항은 ‘열관류율 계산 시 적용되는 실내 및 실외 측 표면 열전달 저항’과 ‘열관류율 계산 시 적용되는 중공층의 열저항’에서 제시하는 값을 사용). 쪾창과 문의 경우 창호의 단열성 시험 방법(KS F 2278)에 의한 국가공인시험기관 시험성적서 또는 ‘창과 문의 단열 성능’에 의한 열관류율값 또는 산업통상자원부 고시 「효율 관리 기자재 운용 규정」에 따른 창 세트의 열관류율 표시값이 ‘지역별 건축물 부위의 열관류율 표’의 열관류율에 만족하는 경우 적합한 것으로 본다.

[단열, 기밀, 결로 방지 프로젝트 ⑥] 웜 루프Warm Roof vs. 콜드 루프Cold Roof - 영국 BBA, 웜 루프 지붕 열 손실 25% 감소

전원주택에서 에너지 손실은 외벽 30%, 지붕 25%, 바닥 10%, 창호 10%, 열교 10%, 환기 10% 등에 의해 발생한다. 요즘 '웜루프Warm Roof'방식 목구조 지붕에 관심이 쏠리고 있다. 영국의 BBA(British Board of Agreement)가 듀폰사의 타이벡TyvekⓇ Supro Plus(지붕용)를 사용해 웜 루프와 콜드 루프Cold Roof를 비교한 결과, 웜 루프가 콜드 루프보다 지붕의 열 손실이 25% 적은 것으로 나타났다. 웜 루프와 콜드 루프의 차이를 결정하는 요인은 벤트(공기 통로)와 단열재 위치 그리고 2차 마감재의 종류다. 첫째, 벤트가 콜드 루프는 단열재와 O.S.B(Oriented Stranded Board) 사이에 있지만, 웜 루프는 투습 · 방수지 위에 위치한다. 둘째, 단열재 상부 위치가 콜드 루프는 서까래보다 낮지만, 웜 루프는 서까래와 같다. 셋째, 지붕의 1차 마감재는 아스팔트슁글과 기와 등이고 2차 마감재는 아스팔트 시트와 펠트지 및 투습 · 방수지인데 2차 마감재로 콜드 루프는 불투습성 방수 시트를 사용하지만, 웜 루프는 투습 · 방수지를 사용한다(아스팔트 시트는 옵션).글 윤홍로 기자 도운말 이정현 듀폰코리아(주) 건축 산업소재 사업부 부장 경량 목구조 지붕의 시공 방식은 북미, 유럽 등 지역 또는 국가마다 약간씩 다르다. 우리나라는 주로 북미식 경량 목구조를 채용했다. 북미식 지붕 구조는 외부의 찬 공기가 처마 환기구로 들어와 박공 또는 용마루 환기구로 빠져나가는 전형적인 콜드 루프 형태다. 웜 루프는 유럽의 목구조 방식으로 단열재가 서까래 끝 선까지 올라오고, 그 위에 투습 · 방수지로 마감하는 형태다. 이정현 듀폰코리아㈜ 건축산업소재사업부 부장의 설명으로 웜루프가 콜드루프보다 우수한 점이 무엇인지 살펴보자. 웜 루프 방식 도입 배경은| 북미식 경량 목구조를 도입할 당시 사용한 2차 지붕 마감재는 대부분 아스팔트계 시트, 펠트지 등 불투습성 방수 재료다. 2차 마감재가 방수 기능만 하고 투습성이 없으면 실내, 단열재, 서까래 등의 습기가 외부로 빠져나가지 못해 차가운 외기와 만나 결로가 생길 수밖에 없다. 이 문제를 해결하고자 단열재 상부에서 외부의 공기를 순환시키는 콜드 루프 방식을 사용해 온 것이다. 하지만 현재 투습 · 방수용 하우스 랩House Wrap의 비약적인 발전과 함께 유럽을 중심으로 열 손실이 적고 하자에 안전한 웜 루프 방식을 사용하는 추세다. 콜드 루프의 문제점을 구체적으로 | 찬 공기의 통로(벤트)가 콜드 루프는 단열재 위에서 이뤄지고, 웜 루프는 투습 · 방수용 하우스 랩에서 이뤄진다. 단열재는 정지 상태인 공기층을 품을 때 단열성이 가장 높다. 그러나 단열재 위로 외부의 찬 공기가 끊임없이 흐르면 단열성이 떨어지고, 내부의 따듯한 공기와 외부의 차가운 공기가 만나면 결로가 생기고, 결로는 단열재 위로 떨어져 단열재를 적실 수밖에 없는 구조다. 단열재가 젖으면 따듯한 실내 공기의 누기漏氣, 차가운 외부 공기의 침기浸氣로 열 손실이 발생한다. 반면, 웜 루프는 결로가 단열재 위에 투습 · 방수용 하우스랩에서 발생하고, 이 결로는 하우스랩을 타고 밑으로 빠져 나가므로 단열재를 적시지 않는다. 콜드 루프가 문제 안 된 이유는 | 단열재가 젖었다 말랐다를 반복하기 때문이다. 결로가 주로 발생하는 겨울철에 눅눅하다가 다른 계절에 다시 뽀송뽀송하더라도 단열재가 제 기능을 하는 것은 아니다. 겨울철에 젖었을 때 이미 단열성은 70% 정도 떨어졌기 때문이다. 또한, 콜드 루프는 단열재 위치가 서까래보다 낮기에 그만큼 단열재 두께가 얇을 수밖에 없다. 콜드 루프는 단열재 위로 찬 공기가 계속 흘러 침기와 누기가 발생할 확률이 높지만, 웜 루프 방식은 단열재 위에서 하우스 랩이 침기와 누기를 막아준다. 콜드 루프는 단열성이 떨어지다 보니 준공 초기와 달리 갈수록 난방비가 상승한다. 간간이 경량 목구조는 몇 년짜리란 말까지 나오기도 한다.콜드 루프의 문제점을 개선하지 않으면 목조주택 문화는 채 뿌리를 내리기도 전에 존재 가치를 상실할지도 모른다. 국내 보급 중인 웜 루프 방식은 | 유럽의 웜 루프 방식은 서까래 사이에 단열재를 채우고, 단열재 위에 투습 · 방수용 하우스 랩을 깔고, 세로상과 가로상을 걸고, 기와를 올리는 심플한 방식이다. 그러나 우리나라에선 지붕을 시공할 때 합판을 밟는 것이 보편화돼 심리적 불안감으로 웜 루프를 시공할 때 서까래 사이에 단열재를 채우고, 투습 · 방수지를 깔고, 세로상을 걸고, O.S.B를 시공하고, 아스팔트 시트를 시공하고, 세로상과 가로상을 걸고, 기와를 올리곤 한다. 웜 루프 성능 평가 리포트가 있는지 | 영국 BBA(British Board of Agreement)에서 듀폰사의 타이벡TyvekⓇ Supro plus(지붕용)를 사용해 웜 루프와 콜드 루프를 비교한 결과, 웜 루프가 콜드 루프보다 총 에너지 소비는 7.1%, 지붕 열 손실은 25%, CO2 배출은 179㎏/년 적었다는 리포트를 발표했다. BBA는 이를 토대로"웜 루프 방식은 결로위험을 줄여 줄 뿐만아니라 벤트에 의한 열손실을 획기적으로 줄인다"면서,"웜루프의 최적효과를 얻기 위해선 기밀방습지를 사용하라"고 추천했다. 지붕용 하우스 랩 선택 요령은 | 여름철 지붕 속 온도는 태양 복사열로 인해 외기 온도보다 훨씬 높다. 30℃일때 지붕 속 온도는 약 80℃를 웃돈다. 지붕용 하우스 랩이 80℃ 온도에 대한 저항성을 갖춰야만 주택의 생애 주기 동안 2차 마감재, 즉 방수 자재로 제 기능을 수행한다. 따라서 지붕용 하우스 랩을 선정할 때 일반 물성인 방수성과 투습성 그리고 내후성을 고려해야 한다. 방수성이 1등급(Class W1) 이상이어야 하며 결로 방지를 위해 투습성이 뛰어나야 한다. 오랜 시간이 흘러도 방수 성능을 잃지 않는 내후성 또한 뛰어나야 한다. 내후성이란 하우스 랩을 설치한 후 지붕 마감 완료까지 자외선(UV: Ultraviolet Rays) 저항성과 건축물 생애 주기 동안의 열 저항성이다. 지붕용 하우스 랩은 벽체와 달리 2차 방수 재료 역할도 해야 한다. 만약, 기와가 깨진다든지 1차 방수기능이 무너졌을 때 하우스 랩이 2차 방수 기능을 해야만 지붕에서 물이 새지 않기 때문이다. 통기성 필름(기능층)이 찢어지지 않도록 부직포 등으로 합지한 삼중 구조 제품은 기능층의 UV 저항성과 열 저항성이 현저히 떨어져 장기적으로 방수성을 보장하지 못한다. 듀폰사의 지붕용 투습 · 방수지의 성능은 | TyvekⓇ Supro Plus는 웜 루프용으로 모든 층이 투습 · 방수 역할을 하는 기능층이고 두께가 175∼220㎛(마이크로미터)이다. 유럽에선 표준 규정인 EN 13859에 근거해 하우스 랩의 UV 및 열에 대한 내후성을 평가한다. 방법은 인위적으로 336시간 UV에 노출시키고 70℃ 열로 90일간 처리한 후 방수성을 시험한다. 이때 오픈 레인 스크린Open Rain Screen용은 5000시간 UV에 노출시킨다. TyvekⓇ Supro Plus는 EN 13859 테스트를 클래스 1로 통과했다. 공기층 1.5㎝에 투습 저항성을 갖는 0.015m(Sd)로 일반 TyvekⓇ(0.001m)보다 높다. 특히, 스웨덴에서 유럽의 하우스 랩 전 제품을 대상으로 한 내후성 테스트 결과(SPReport) 최고로 나타났다. 한편, 듀폰사는 지붕용 하우스랩은 매우 중요함에도 EN 13859 규정은 너무 약하기에 계속해서 이의를 제기하고 있다. 내후성은 시간이 지나면서 문제점을 드러내는데, 통기성 필름에 부직포를 감싼 투습 · 방수지가 여기에 해당한다. 이 밖에 웜 루프 투습 · 방수지인 TyvekⓇ Enercor는 방수성 클래스 1, 투습 저항성 0.025m에다 글라스 울 24㎜와 동등한 단열성을 갖춘 제품이다(열전도율 0.045W/mK 기준, 공기층 25㎜유지 시). ※ TyvekⓇ Supro Plus 제원 : 롤 규격 - 1.5m×50m, 145g/㎡. 투습 저항(Sd) 값 - 0.015m, 방수 성능 - Class W1, 시공 중 UV 노출 4개월.