월간 전원주택라이프

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.

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.

전원주택 등 건축물의 외피外皮(Envelope)란 거실 또는 거실 외부 공간을 둘러싼 벽, 지붕, 바닥, 창과 문 등 외기에 직접 면하는 부위다. 거실은〈건축법〉에서 건축물 안에서 거주(단위 세대 내 욕실, 화장실, 현관 포함), 집무, 작업, 집회, 오락, 기타 이와 유사한 목적으로 사용하는 방을 일컬으며,〈건축물에너지절약설계기준〉에선 거실이 아닌 냉방 또는 난방 공간도 포함한다. 외피는 전원주택의 실외와 실내 환경을 분리하는 층이고, 기후 변화로부터 실내를 보호하는 층이며, 실내의 열, 공기, 습기 흐름을 조절하는 층이다. 이정현 듀폰코리아㈜ 건축산업소재사업부 부장은 외피 설계의 4대 요소로 ▲지속성을 보장하기 위한 '구조적 완벽성'▲열전달을 최소화하기 위한 '온도 제어'▲결로를 최소화하기 위한 '습기 제어'▲열전달과 결로를 최소화하기 위한 '공기 제어'를 꼽는다. 외피는 에너지(열, 소리, 빛 등)와 유체(공기, 습기 등)의 흐름을 제어하는 역할을 한다. 이 가운데 열, 공기, 습기는 전원주택의 생애 주기(Life Cycle)는 물론 무엇보다 거주자의 쾌적성과 건강성을 좌우하기에 반드시 제어해야 할 요소다. 그러면 열, 공기, 습기의 흐름은 전원주택에 어떤 영향을 미치며, 이를 제어하는 방법은 무엇일까.※ 본 기사는 듀폰코리아㈜에서 2012년 11월 7일 개최한 '기밀과 결로 방지를 통한 에너지 고효율 건축 솔루션'세미나를 기초로 했음을 밝힌다.글 윤홍로 기자 '열熱' 전달의 주범-전도, 대류전도란 물질의 이동 없이 고온의 분자에서 저온의 분자로 열전달이 이뤄지는 것이다. 전도는 열전도 저항성(Thermal Resistance: R-value)이 높은 단열재로 차단한다. 주택의 외피 자재, 치장재, 마감재는 대부분 열전도 저항성이 낮기에 별도의 단열재가 필요하다. 정지 상태의 공기는 열전도 저항성이 매우 우수한 재료다. 공기를 이용한 단열재가 바로 섬유상 다공질로 공기를 포집하는 파이버Fiber다. 폴리에틸렌, 폴리스티렌 등은 물질 그 자체가 단열재는 아니다.발포(Form) 공정을 통해 정지 상태의 공기층을 지녀야만 비로소 발포성 폴리에틸렌, 발포성 폴리스티렌 등의 이름을 단 단열재로 탄생한다. ※ 단열재로 잘 알려진 스티로폼은 상품명이며 원명은 발포성 폴리스티렌(EPS: Expandable Polystyrene) 수지다. 대류란 유체(기체, 액체)의 흐름에 의한 열전달로, 뜨거운 기체는 위로 올라가고 차가운 기체는 아래로 내려오면서 열전달이 이뤄진다. 대류는 기밀로 차단하는데 재료나 시공의 정확성에 의존하기에 제어하기 어렵다. 한국패시브건축협회에서도 기밀은 패시브 건축물에서 우열을 가리기 어려운 인자 중 하나라고 한다. "독일PHI(passiv.de)에서 기준으로 삼는 패시브하우스의 기밀 조건은 '50㎩ ≤ 0.6회/h'다. 50㎩(파스칼)이란 주택 내·외부 공기의 압력 차이를 뜻하며 여름철 태풍 초기 바람의 세기인 풍속 8~9m/s에 해당한다. 즉, 평상시보다 상당히 강한 압력이 외부에 걸릴 때 주택 내부로 들어오는 틈새 바람의 양이 시간당 실내체적의 0.6회정도 만들어와야 한다는 것이다. 우리나라 현실에 비춰 볼 때 상당히 강한 기밀을 요구한다." 복사란 고온의 물체 표면에서 저온의 물체 표면을 통한 열전달이다. 재료 표면의 특성에 따라 복사율은 다르며 저방사성 표면을 가진 물질로 차단한다.전원주택에서 열전달은 전도(약 55%), 대류(약 40%), 복사(약 5%) 순으로 일어난다. 따라서 열전달의 약 95%를 차지하는 전도와 대류만 잡으면 에너지 고효율 전원주택을 지을 수 있다. 보온병은 단열이 가장 완벽한 형태다. 안팎 두 개의 층으로 이뤄진 진공 상태로, 그 사이에선 전도와 대류는 이뤄지지 않으며 복사에 의한 열전달을 최소화하기 위해 글라스 표면에 저방사성 알루미늄으로 코팅한다. 흔히 말하는 로-이Low-E 유리가 바로 표면에 저방사성 처리를 한 제품이다. 즉, 전원주택을 보온병 형태로 만들어 창과 문을 내고 전열 교환기를 갖추면 '패시브하우스'가 되고, 여기에 신재생에너지 발전설비를 도입해 전기를 자체생산하면 '에너지 플러스 하우스'가 된다. '공기空氣' 흐름의 주범-침기, 누기공기의 흐름엔 외부 공기가 실내로 들어오는 '침기浸氣'와 실내 공기가 외부로 빠져나가는 '누기漏氣'가 있다. 전원주택에서 침기와 누기가 가장 많이 발생하는 부위는 바닥, 벽체, 천장이다. 침기와 누기는 내·외부의 압력차에 의해 발생하며 이동하는 통로는 다공질, 틈, 갈라짐(Crack) 등 이다.침기와 누기는 열 손실을 포함해 여러 가지 문제를 일으키기에 세밀한 기밀 시공으로 차단해야 한다. 공기의 흐름에 의한 열 손실 메커니즘은 침기·누기 발생 ⇒ 외력에 의한 대류 ⇒ 자연 대류 ⇒ 단열재 내부 공기 흐름 ⇒ 단열재 주변 틈을 통한 공기흐름이다. 단열재 내부에서 어떻게 공기의 흐름이 일어나는 것일까. <그래프>는 '단열재 열전도 저항값에 미치는 공기 흐름의 영향'이다. 가로축은 단열재의 열전도 저항값이고 세로축은 풍속이며, ①은 방풍용 하우스 랩House Wrap과 함께 설치한 단열재고②는 방풍용 하우스 랩 없이 설치한 단열재다. ①과 ②의 열전도 저항값의 저하를 보면, 그 차이가 상당하다. 풍속이 14mph일 때 열전도 저항값이 ①은 10% 정도, ②는 70% 정도 떨어진다. 즉, 방풍용 하우스 랩의 설치 여부에 따라 단열재의 열전도 저항값은 최대 60% 정도 차이가 난다. 따라서 전원주택에서 공기의 흐름을 막으려면,〈 그림〉 '하우스랩 시공위치'와 같이 반드시 단열재와 함께 방풍용 하우스랩을 시공해야 한다. ※ mph(miles per hour): 속도의 단위. 한 시간 동안 움직인 거리를 마일 단위로 표시한 것. '습기濕氣' 흐름의 주범-확산, 대류습기는 확산과 공기의 흐름(대류)으로 이동한다. 확산은 틈새를 통해 밀도(농도)가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 분자 운동이다. 확산보다 더 무서운 것이 결로를 일으키는 대류다. 모든 공기는 습기를 품고 있기에 침기와 누기로 말미암아 공기가 흐를 때 습기도 함께 이동한다. 결국, 내·외부 온도 차로 발생한 결로는 단열재를 적셔 열전도 저항값을 떨어뜨려 열 손실을 일으킨다. 이 때 두꺼운 단열재일수록 열전도 저항값은 더 떨어진다. 실험자료를 보면 두께 125㎜ 단열재는 60% 이상 열전도 저항값을 잃는데, 그 이유는 단열재 속 공기가 물로 치환되기 때문이다. 따라서 건축물에서 습기관리는 매우 중요하다.습기와 물의 관계는 매우 밀접하며 전원주택에서 발생하는 물 대부분의 문제는 빗물에 의한다. 빗물은 중력, 모세관 현상, 바람, 압력차에 의해 침투한다. 빗물이 외장재만 적시면 큰 문제가 안 되지만, 단열재를 적시면 열전도 저항값을 떨어뜨려 열 손실을 일으킬 뿐만 아니라 구조재에도 치명적이다. 따라서 외부의 빗물과 습기가 단열재 속으로 스며들지 않도록 방수·방습용 하우스 랩을 시공해야 한다. 이상적인 전원주택 외피 구조는 단열재 안쪽에 기밀·방습용 하우스 랩을 설치하고 바깥쪽에 투습·방수용 하우스 랩을 설치해 습기를 제어하는 것이다. 기밀·방습용 하우스 랩은 수증기압이 높은 부위에 설치한다. 난방하는 추운 지역은 실외보다 실내가 수증기압(습기)이 높기에 습기가 안에서 밖으로 흐른다. 이러한 지역에선 기밀·방습용 하우스 랩을 외피 안쪽에 설치해 단열재를 보호한다. 반대로 냉방하는 더운 지역은 실내보다 실외가 수증기압이 높기에 기밀·방습용 하우스 랩을 외피바깥쪽에 설치해 단열재를 보호한다.사시사철 난방만 하거나 냉방만 하면 문제없는데 우리나라는 여름과 겨울이 확연하기에 방습(겨울)과 투습(여름) 기능을 모두 갖춘 하우스 랩이 필요하다. 바로 내력벽 안쪽에서 물과 공기는 막으면서 습기를 배출하는 가변형투습·방습지인 듀폰DuPont™의 'AirGuardⓇ Smart'다.AirGuardⓇ Smart는 상대 습도에 따라 투습 저항(Sd)값이 변하면서 투습과 방습 기능을 발휘한다. 상대 습도가 낮은 겨울엔 높은 투습 저항값을 유지해 내부의 습기가 단열재 쪽으로 진행하는 것을 차단해 결로를 방지하고, 상대 습도가 높은 여름엔 낮은 투습 저항값을 유지해 외부의 습기가 단열재에 머물지 않고 내부로 진행하도록 함으로써 역결로를 방지한다. 투습 저항값의 범위가 전 세계 동종 제품 중 매우 넓고 인장 강도, 인열 강도 등 내구성도 강해 시공 중 기능층 손상을 방지한다. ※ 투습 저항(Sd)값: 투습 저항을 공기층 두께로 환산한 값이며, 높을수록 습기의 투과가 어렵다.