특집. 성큼 다가온 패시브 하우스 시대 4. 열 회수 환기 장치

패시브 하우스의 조건을 갖추기 위해 고기밀, 고단열과 함께 꼭 필요한 게 ‘열 회수 환기장치’이다. 실내 공기는 시간이 갈수록 오염되기 때문에 주기적으로 환기를 해줘야 한다. 하지만 환기를 통해 많은 에너지가 빠져나기 때문에 그만큼 냉·난방 에너지를 사용해야 한다. 패시브 하우스는 이러한 에너지 손실을 줄이기 위해 열 회수 환기장치를 이용한다.

글 백홍기 기자 자료 월간 전원주택라이프 DB, (사)한국패시브건축협회

패시브 하우스의 조건
열 회수 환기장치

열 회수 환기장치는 내부에서 열을 발생시키는 게 아니다. 열 교환 소자라는 부분에서 실내·외 공기가 섞이지 않게 교차시키면서 열을 교환한다. 패시브 하우스 기준의 열 교환기 효율이 75%라고 하는 것은 공기가 교차하면서 75% 이상의 열을 교환한다는 뜻이다. 최근 80% 초반의 효율을 보이는 제품도 선보이고 있어 갈수록 열효율은 높아질 것으로 보인다. 그러나 주의할 점은 실내·외 공기를 직접 섞으면서 90%의 효율을 보이는 제품도 있으니, 효율만 가지고 제품을 선택하면 안 된다.

열 회수 환기장치 필요성
열 회수 환기장치는 에너지 효율을 위해 패시브 하우스에 꼭 필요하고 말한다. 그렇다면 열 회수 환기장치는 열효율이라는 기능성만 있는 것인가? 결코 저렴하지 않는 열 회수장치를 설치하는 것에 대한 의문을 품는 사람도 있다. 고기밀과 고단열을 하고 환기는 적절하게 필요할 때 한다는 것이다.
그렇다면 일반 가정에서 창을 열고 환기하는 것과 열 회수 환기장치를 이용해 환기할 때 어떤 쪽이 더 환기가 잘 이루어질까? 이에 대해 비교적 환기를 잘 한다는 한 가정을 대상으로 집 안방의 이산화탄소 분포도를 측정한 수치가 있다. 측정 결과 환기 시간엔 공기 중 이산화탄소의 비율이 낮아졌지만, 취침시간부터 아침까지 이산화탄소 비율이 높게 증가하는 것으로 나타났다.

공기 중 이산화탄소가 최고에 달할 땐 무려 3500ppm까지 오른다. 물론 이러한 수치를 일반화하기엔 무리가 따른다. 하지만 환기를 잘 했음에도 이러한 수치를 나타낸 사실을 보면, 환기가 어려운 계절엔 실내 환경이 어떨지 예상해볼 수 있겠다.
공동주택의 실내 공기 질 확보에 관한 법적 기준을 보면 시간당 0.5회로 보고 있다.
매시간 집 전체 공기의 약 50%에 해당하는 공기를 외부 공기와 교체해야 한다는 것이다. 창을 통해 이러한 기준을 맞추는 건 사실상 불가능하다고 봐야 한다. 이러한 시점에서 본다면 열 회수 환기장치는 모든 집에 필수로 갖춰야 할 기기라 할 수 있다.

환기장치 종류 및 특징
국내 환기장치는 KS B 6879 : 2012 열 회수형 환기장치의 기준을 따른다. 환기장치는 크게 판형 열 교환기와 원형(로터리) 열 교환기로 구분된다.
R.A(Return Air) : 실내에서 환기장치로 나가는 공기
S.A(Supply Air) : 환기장치에서 실내로 공급되는 공기
E.A(Exhaust Air) 환기장치에서 외부로 나가는 공기
O.A(Out Air) 외부에서 환기장치로 들어오는 공기

판형 열 교환기
현재 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 형태다. 수백 개 빨대 모양의 원통을 나열하고 서로 교차되도록 겹친다.
전열 교환은 습기까지 교환되는 제품이고, 현열 교환기는 열만 교환되는 제품이다.

환형(로터리 식) 열 교환기
대형 공조기에 들어가는 열 교환기를 주택 용도에 맞게 축소한 것이다. 구조는 판형 열 교환기에 비해 복잡하다. 원형의 열 교환 소자가 지속적으로 회전하면서 절반은 급기, 절반은 배기를 하는 방식이다. 배기할 때 열 교환 소자에 머문 열기를 급기하면서 열을 교환한다.
피자 조각처럼 나누어져 있는 환형 열 교환기 필터를 빼내 세탁 후 재사용한다. 필터 교체가 없는 게 장점이지만, 세밀한 필터링이 불가능하다. 판형 열 교환기에 비해 효율은 높지만 누기율*이 8%라는 점을 들면 열 교환의 실제 효율은 보다 낮은 것으로 보인다. 판형 열 교환기에 비해 소음이 큰 것도 단점이다.
*누기율 : 외부 공기에 내부 공기가 일부 섞여서 들어오는 것(판형 열 교환기의 누기율은 3%이다.)

창문형 환기장치
이 제품은 각 방으로 연결되는 닥트 작업 없이 각 방 창문 옆에 설치해 필요한 곳만 환기하는 방법이다. 가격이 저렴하지만, 45dB의 소음은 취침 시 방해될 수 있다.

전열 교환(습기+온도 교환)의 중요성
겨울철 외부 온도가 0℃, 상대 습도가 60%라고 한다면, 공기 중의 습도는 2.9gram/㎥이다. 이때 실내 온도가 23℃, 상대 습도가 60%라고 한다면, 실내 공기 중의 습도는 12.3gram/㎥로 실내·외 습도가 9.4gram/㎥ 차이 난다. 가습 없이 환기를 계속한다면 실내 상대 습도는 12%까지 떨어져 건조해진다. 전열 교환 기능이 있다면 이러한 문제를 해결할 수 있다.

설계 요소
환기율은 250㎥인 실내에서 100㎥/h의 환기량을 적용할 때 0.4(=100/250)로 계산된다. 패시브 하우스 환기율은 위생상 0.3 이상의 수치를 적용한다. 환기율 최소 요구량은 0.7이며, 미국 0.35, 유럽 0.3, 일본 0.5를 기준으로 하고 있다.
1인당 환기량은 상황에 따라 35~25㎥/h를 적용하며, 배기 기준은 주방 60㎥/h, 욕실 40㎥/h, 화장실 20㎥/h이다. 이를 기준으로 가장 큰 환기량을 적용한다.

쾌적한 실내 환경 요소
필터 성능은 유럽 기준의 F7 필터를 외기 도입부에 설치해 초미세 먼지를 여과한다. 주방 등의 실내 오염물질에 의한 관로 오염을 방지하기 위한 필터도 필요하다.

유럽 필터 등급
CEN(유럽 표준화 위원회)의 표준을 따른다.
G1 ~ G4 : 기본 필터
M5 ~ M6 : 중간 필터
F7 ~ F9 : 미세 필터

국내 열 회수 환기장치 필터 기준
건축물의 설비 등에 관한 규칙을 따른다.
KS B 6141 : 환기용 공기 필터 유니트의 시험조건에 의해 KS A 0090 : 시험용 분체 및 시험용 입자에 의한 11종의 먼지(1.6~2.3㎛)를 60% 이상 집진하는 효율을 요구하고 있다.