건축주가 알아야 할 단열재와 단열 설계 기준

친환경 주택으로 한 걸음 더, 단열재

단열재 종류가 무수히 많아 어떤 제품을 써야 할지 예비 건축주들이 결정하기에는 다소 어려움이 있다. 탄소중립 시대로 가는 요즘이기에 그 고민이 더욱 깊어지리라 짐작한다. 업계의 상황도 변하는 중이다. 가까운 미래에 건설업계는 중심이 친환경 건축으로 이동할 전망이다. 정부는 2030년까지 500㎡ 이상 모든 건축물의 제로에너지화를 목표로 제시했다. 독일의 경우 2045년까지 ‘건물의 기후 중립화’를 목표로 기존 건물을 개조하는 사업을 추진 중이다.
이에 국내외 단열재 시장에서는 업체들의 친환경 단열재 제품 생산·개발 경쟁이 치열해지고 있는 것으로 파악된다. 이번 호 특집에서는 다양한 단열재 종류와 더불어 지역별 열관류율, 전도율, 두께 등 여러 기준에 대해 건축주가 보기 쉽게 정리했다. 다음으로 시장에서 실제로 어떤 제품들이 가장 많이 판매되며 어떤 제품들이 개발되고 있는지 국내외 시장을 조망하고자 한다.

글 남두진 기자
자료 및 참고 전원주택라이프 DB

미래를 위한 투자, 기후변화에 대응하는 방법
아직은 경제적 가치로서 중요하게 인식되는 주택이지만 미래를 위해, 특히 우리 자녀들을 위해 주택은 점점 친환경적인 요소를 갖춘 형태를 이뤄야 할 것이다. 친환경 주택을 이루는 요소에는 여러 가지가 있겠지만 그중 단열재에 초점을 맞춰본다.

▲서울에너지드림센터 전경 (이미지 전원주택라이프DB)

<전원주택라이프> 2023년 6월 호에서 생존 주택에 관한 기고문을 다룬 적이 있다. 기후 위기로 환경이 점점 열악해지고 있는 요즘, 전문가는 집은 경제적 가치를 가지기 이전에 외부로부터 인간을 보호하는 기본적인 역할을 수행해야 한다는 메시지를 전했다.

내용 중 한 가지 흥미로웠던 점이라면 바로 패시브하우스에 관한 전문가의 생각이었다. 패시브하우스는 친환경 주택의 대표적인 예로 알려져 전문가들이 많이 권장하곤 한다. 간단히 설명하면 단열과 기밀을 철저히 하고 열회수환기장치라는 최소한의 장비를 통해 오염공기를 배출시켜 실내를 쾌적한 환경으로 조성하는데 이때 일반 주택보다 에너지를 절약할 수 있어 기후 위기를 극복하는데 중요한 건축 방법이라는 것이다. 아예 틀렸다고는 할 수 없지만 그럼에도 불구하고 기고문 전문가가 패시브하우스를 친환경 주택이라고 부르기에 주저하는 이유는 다음과 같았다.

첫 번째는 심각해지는 기후 위기는 애초에 인간의 과소비에서 초래된 결과로 그 원인을 간과한 채 자연과 차단된 기계식 환경을 제공하며 에너지 절약과 쾌적함을 제공하는 것은 인간의 반성과 노력을 방해할 뿐만 아니라 온실 속의 화초와 같이 통제된 환경에 익숙하게 만든다는 점이다.

두 번째는 패시브하우스는 독일에서 고안된 건축 방법으로 독일과 우리나라는 본질적인 기후가 다르기에 이 기계장치가 사계절의 온도 차로 인해 고장이 발생할 확률이 높고 이를 고치는 동안 경제적인 부담이 가중되어 결국 자연에 반하는 자재를 사용하게 된다는 점이 그 이유였다.

이렇듯 완벽한 친환경 주택을 구축하는 것은 현실적으로 어려울 수 있지만 그럼에도 불구하고 패시브하우스를 넘어 친환경 주택으로 한 걸음 더 가까워지는 방법에는 무엇이 있을까. 전문가들이 생각하는 다양한 방법이 있겠지만 전원주택라이프 편집부는 이번 10월 호에 단열재에서 그 방법을 찾고자 눈을 돌렸다.

PART 01에서 친환경 주택의 정의와 단열재 종류 및 기준 등으로 내용을 전개한다면,
PART 02에서는 국내외 단열재 시장의 동향과 새로운 친환경 단열재는 어떤 제품이 있는지 알아봤다.

▲패시브하우스(왼)와 액티브하우스의 원리를 도식화한 이미지 (이미지 한국에너지공단)

더 나은 미래 위한 투자, 친환경 주택(건축물)
친환경 주택은 어떻게 정의될까. 서울주택도시공사에서 정의하는 친환경 주택은 ‘건축물의 건축부터 철거 시까지 모든 과정에서 환경 피해가 최소화되도록 계획된 건축물’로 크게 패시브하우스와 액티브하우스로 나눈다. 이때 패시브하우스는 외부로 빠져나가는 열을 최소화해 에너지의 낭비를 최소화한 주택, 액티브하우스는 자체적으로 에너지를 생산하는 에너지 자립형 주택으로 설명된다.

이와 관련해 한국에너지공단에서는 ‘친환경 주택 성능 평가 제도’를 추진하고 있다. 친환경 주택 성능 평가 제도는 기후변화 대응 및 저탄소 녹색성장을 위해 에너지 절약형 친환경 주택의 건설기준 및 성능을 마련하고 ’20년까지 총 200만 호의 친환경 주택 공급을 목적으로 한다. 대상은 30세대 이상의 공동주택이며 평가 요소는 외벽, 측벽, 창호, 현관문, 바닥, 지붕, 보일러, 집단에너지, 신재생에너지 등으로 구성돼 있다. 전원(단독) 주택을 대상으로 하지는 않지만 친환경 주택의 공급을 유도하기 위한 제도라는 측면에서 에너지 소비를 줄이고 탄소를 배출시키지 않으려는 노력의 일환이라고 볼 수 있다.

큰 범위에서는 지속 가능한 개발의 실현과 자원 절약형이면서 자연 친화적인 건축물을 유도하기 위한 ‘녹색건축인증제’가 있으며 정부는 건물 분야에서 2030년 온실가스 감축 40%로 목표 상향, 2050년 순 배출 0%로 ‘2050 탄소중립 시나리오’를 통해 탄소중립(Net Zero)을 위한 정책 의지를 드러냈다. 특히 작년 말에는 본 편집부에서 취재를 다녀온 서울에너지드림센터 10주년 기념 국제 세미나가 개최되기도 했다. ‘탄소중립 친환경 도시 및 건축’을 주제로 진행됐던 세미나는 국내뿐만 아니라 해외의 정책 담당자와 전문가가 함께 참여해 각국에서 어떤 노력을 기울이고 있는지 내용과 성과를 공유할 수 있었던 의미 있는 자리였다.

이처럼 에너지를 절약하거나 생산하는 형태가 핵심 키워드인 친환경 주택(건축물)은 기후변화에 대응할 수 있는 하나의 방법이자 지속해서 관심을 가지고 발전을 위한 노력을 기울여야 하는 대상이다. 나아가 미래 우리 자녀들을 위한 투자라고 이해할 수 있을 것이다.

▲작년 12월 개최된 서울에너지드림센터 10주년 기념 국제세미나 현장 (이미지 전원주택라이프DB)

단열재 정의 및 원리, 건축물의 에너지 절약 설계 기준
단열斷熱의 한자를 그대로 직역하면 ‘열을 끊다’이다. 이를 건축에 대입하면 어떻게 해석할 수 있을까. 건축에서 단열은 ‘일정한 온도가 유지되도록 외부로의 열 손실이나 열 유입을 최소화하는 것’으로 쉽게 말하면 열을 차단해 실내 온도를 일정하게 유지하는 것이다. 그러나 완전한 열 차단이란 불가능하기에 우리는 재료를 통해 최소화하고자 하며 이를 바로 단열재라고 부른다. 단열재 역할은 크게 세 가지로 설명할 수 있다.

첫째, 내벽 표면 온도를 실내 온도와 비슷하게 조절해 불쾌감을 없애고 외벽에 외기 변화와 햇빛에 의한 영향을 줄여 쾌적감을 높인다.
둘째, 내외부의 열 이동을 차단해 에너지 사용량과 냉난방 설비시설의 용량을 줄인다.
셋째, 내벽 표면 온도를 이슬점 온도 이상으로 유지해 결로 현상을 방지한다.

단열의 정의와 역할에 대해 가볍게 훑어봤다면 단열 성능은 과연 어떻게 높일 수 있을까. 먼저 단열재의 원리에 대해 이해해야 한다. 단열재의 원리는 크게 ‘저항형 단열’과 ‘반사형 단열’로 나뉘며 최근에는 두 가지를 혼합해 사용하기도 한다.

저항형 단열은 가장 일반적인 방법으로 비드법 등의 단열재를 이용하는 것이다. 공기는 다른 재료에 비해 열전달이 잘 안되기 때문에 단열재는 대체로 공기층을 형성할 수 있는 재료로 만들어진다. 이런 원리로 비드법이나 글라스울이 만들어지며 같은 무게에서 최대한 부피를 크게 해 내부에 공기층을 형성하는 것이 바로 스티로폼이다. 반사형 단열은 열반사 단열로도 불리며 거울처럼 반짝이는 금속성 재질의 막을 이용해 햇빛과 열을 반사하는 원리다. 두께가 얇아 중량이 가벼우며 벽체 두께를 줄일 수 있지만 공기층을 확보하지 않으면 단열 효과를 거두기 어려우므로 시공 시 주의해야 한다.

한편 우리나라는 사계절이 비교적 뚜렷해 지역별로 온도가 다르다. 건축물도 이에 맞춰 단열 기준을 충족해야 하는데 물론 집을 직접 시공하는 업체에서 유의해야 할 점이겠지만 적어도 내 집인 만큼 ‘혹시 단열 기준은 충족되나요?’라고 넌지시 말할 수는 있어야 하지 않을까.

이렇게 지역별 단열기준을 충족하기 위해 국토부에서는 ‘건축물의 에너지 절약 설계 기준’을 고시한다. 국토부가 고시한 건축물의 에너지 절약 설계 기준에서는 지역을 중부 1지역, 중부 2지역, 남부지역, 제주도로 분류해 그 기준을 제시한다. 다음은 건축물의 에너지 절약 설계 기준에서 제시한 ‘지역별/부위별 단열재의 두께 기준’이다.

▲저항형 단열 / 외단열을 위해 비드법보온판을 부착하고 파스너로 고정한 모습

▲반사형 단열 / 햇빛과 열을 반사하기 위해 금속성 얇은 막을 부착한 모습

Check Ⅰ소재에 따른 단열재의 분류
1. 무기질 단열재

2. 유기질 단열재

Check Ⅱ
1. 중부 1지역
강원도(고성/속초/양양/강릉/동해/삼척 제외), 경기도(연천/포천/가평/남양주/의정부/양주/동두천/파주), 충청북도(제천), 경상북도(봉화/청송)

건축물의 에너지 절약 설계 기준 - 단열재 두께

■중부 1지역(단위 : mm)

2. 중부 2지역
서울시, 대전시, 세종시, 인천시, 강원도(고성/속초/양양/강릉/동해/삼척), 경기도(연천/포천/가평/남양주/의정부/양주/동두천/파주 제외), 충청북도(제천 제외), 충남, 경북(봉화/청송/울진/영덕/포항/경주/청도/경산 제외), 전북, 경남(거창/함양)