[패시브하우스] 03-1. 환기, 이것만큼 중요한 건 없다!

환기, 이것만큼 중요한 건 없다! (1)

CONTENTS

01 왜 패시브하우스여야 하는가!

02 독일 패시브하우스 vs 한국 패시브하우스

03 환기! 이것만큼 중요한 건 없다!

04 단열재만 두꺼우면 된다? 그럼 열교는?

05 햇빛을 활용한 선택. 향과 창 그리고 차양에 답이 있다!

06 ‘기밀’ 우습게보면 큰 코 다친다.

07 신재생에너지와 제로에너지

08 패시브하우스 제대로 지어보자!

실내 공기가 오염되면, 식욕부진, 구토, 아토피, 천식 등 각종 질병에 걸릴 수 있다. 이를 방지하기 위해서는 환기를 해야 하는데, 집주인이 직접 창문을 열고 닫는 자연 환기로는 한계가 있다. 열 교환 환기장치는 이런 한계를 극복하기에 유용한 기계식 환기장치이다.

글 조민구 이사 (사)한국패시브건축협회 사무국장

사진제공 (사)한국패시브건축협회 www.phiko.kr

환기란?

여러분은 환기라고 하면, [그림1]과 같은 느낌을 우선 떠올릴 것이다. 하지만 [그림2]처럼 대부분의 사람들이 살고 있는 도시를 고려하면, ‘왜 환기를 해야 하는가?’라는 의문도 생길 것이다.

우선 환기의 개념을 살펴보면 보통 실내의 오염된 공기를 외부 공기와 교환하는 것을 말한다. 오염된 공기는 냄새, 연기, 먼지, 세균, 습기, 가스 등이 일정 한도 이상 포함된 공기다.

[그림1]

[그림2]

실내 공기 질은 건강과 직결된다

자연의 신선한 공기를 마시면 한없이 상쾌한 기분을 느낀다. 이는 바로 신선한 공기 중에 포함된 풍부한 산소 때문이다. 이 산소가 생명유지에 꼭 필요한 기능을 한다. 일반적으로 인간은 30초만 숨 쉬지 않아도 고통을 느끼게 되며, 특히 뇌는 5분 이상 산소공급을 하지 않으면 뇌세포 손상을 일으킨다.

산소는 인체 내에서 영양소와 반응해 에너지를 생산하고 인간의 생명을 유지하는 역할을 한다. 만약 충분한 산소를 공급하지 않는다면 인간이 아무리 잘 먹어도 에너지를 생산하지 못하기 때문에 생존할 수 없다. 심지어 부족한 산소는 암 발생, 뇌 손상 등 많은 질병의 원인이 된다는 연구결과도 발표되었다.

실내공기의 오염원과 증상

실내공기가 오염되면 어떤 일이 일어날까?

첫 번째로 산소가 줄고 이산화탄소는 늘어난다. 이로 인해 인체는 두통과 졸음이 발생한다. 두통의 발생 원인은 여러 가지가 있지만 가장 큰 원인은 산소 부족이다. 두뇌는 산소 소모량의 30%를 사용한다. 그리고 산소농도가 더 줄어들면 가슴이 답답하고, 식욕부진, 구토 등의 증상이 발생할 수 있다.

두 번째로는 오염물질의 증가이다. 각종 건축자재나 가구로부터 발생하는 포름알데히드 등의 오염물질, 라돈가스, 냄새 등이 증가한다. 이로 인해 아토피, 천식, 감기 등의 질병이 발생하며 불쾌감을 느낄 수 있다.

진료 형태별 아토피 피부염 진료 인원 추이(명)

연도별 1만 명 당 주요 환경성 질환자 추이(명)

[그림3]

세 번째로는 실내의 습기량을 조절한다. 습기는 건축물에서 대단히 중요하게 다루어지는 요소이다. 습기가 곰팡이나 결로를 유발해 인체의 건강을 위협하기도 하고, 건축자재가 부식돼 구조적으로 문제가 발생하기도 한다. 유럽의 경우, 3인 가구에서 하루 동안 발생하는 습기량은 약 8kg 정도 된다. 우리나라는 음식 문화나 목욕 문화로 인해 유럽보다 훨씬 더 많은 습기가 발생할 것으로 판단된다. 이렇게 발생하는 실내의 습기는 환기하지 않으면 계속 축적돼 인체와 집에 치명적인 악영향을 미칠 수 있다.

[그림3]은 우리나라에서 해마다 환경성 질환자의 수가 증가하는 추세를 보여주는 그래프이다.

몇 해 전 실내에서 발생하는 포름알데히드 문제로 온 나라가 떠들썩했던 때를 기억할 것이다. 그때 이후 자재업계는 친환경 자재로 인식된 자재들을 생산했고 시공사는 이를 적극적으로 적용했다.

그런데 어떻게 호흡기 질환의 주요 원인이 되는 오염물질 발생을 줄인 자재를 사용했는데도 환자 수는 줄지 않았을까? 오히려 환자 수가 증가하거나 일정수준 이하로 떨어지지 않았다고 하니 의아한 일이다.

[그림4]

그 이유는 [그림4]처럼 자재의 품질이 좋아진 것 이상으로 집이 점점 더 기밀해졌기 때문이다. 이전의 집은 틈새가 많아 침기나 누기에 의해 환기가 어느 정도 됐지만, 새로 지은 집들은 시공품질이 좋아지고 창의 기밀성능도 향상되면서 침·누기에 의한 환기를 기대하기 어렵게 됐다. 아무리 오염물질이 자재로부터 적게 나와도 부족한 환기로 인해 오염물질을 실내에 축적하면서 상황은 더욱 악화한 것이다.

실내공기 오염 어떻게 알 수 있나?

사람이 거주하는 공간의 공기 상태를 판단하려면 그 공기 중에 포함된 이산화탄소 농도를 지표로 사용한다. 실내에서 사람의 호흡에 의해 이산화탄소량이 증가하고 산소량이 감소하며 냄새가 심해지는데, 이때는 공기질이 나빠졌다고 보는 게 일반적이다. 따라서 공기 질의 종합적인 지표는 이산화탄소 농도를 기준으로 한다.

[그림5]는 이산화탄소 농도에 따른 인체의 반응을 나타낸 것이다. 일반적으로 실내의 공기 질은 이산화탄소 농도가 800ppm내외일 때가 가장 쾌적하고 인체가 부담을 갖지 않는다. 전 세계적으로 차이는 조금씩 있지만 일반적인 실내의 이산화탄소 농도 한계치는 1000ppm을 기준으로 한다. 그 이상이 되면 인체에 부담을 주면서 여러 좋지 않은 증상들이 발생하기 시작한다. 이런 증상들은 즉시 발현되는 것은 아니지만 시간을 두고 천천히 몸에 악영향을 축적하면서 몸을 병들게 한다.

여러분은 [그림5]를 보면서 우리 집은 상관없다고 생각하거나, 혹은 이산화탄소농도에 대한 감이 전혀 없기에 대부분 무감각할 것이다. 정말 그런지 한번 실측 데이터를 가지고 확인하도록 하겠다.

[그림5]

자연환기의 한계

환기에는 자연환기와 기계환기가 있다.

기계환기는 배기장치, 급기장치 또는 열 교환 환기장치 등의 기계장치를 이용해 강제로 진행하는 환기이다.

자연환기는 사람이 창 등 외벽의 개구부를 열어 환기하는 것이다. 이에 더해 침기(혹은 누기, 이하 침기)를 통해서도 자연환기는 일어난다. 일반인은 환기와 침기(혹은 누기)를 잘 구분하지 못한다. 이를 알기 쉽게 설명하면, 환기는 창을 여는 거주자의 행위, 즉 필요에 의한 의지로 하는 것이고, 침기는 집이 지어질 때 생긴 틈새 등을 통해 외부의 공기가 거주자의 의지와 상관없이 드나드는 것을 말한다.

필자는 항상 열 교환 환기장치는 필수라고 말한다. 하지만 건축주 대부분이 환기장치의 필요성에 의구심을 갖는다. 그도 그럴 것이 건축주들은 공기 좋은 시골에서 창을 열어 깨끗한 공기를 맘껏 받아들일 수 있는데 무엇 때문에 기계장치에 의존하느냐고 반문하곤 한다.

그럼 왜 자연환기는 한계가 있으며, 기계 환기장치의 도움을 받아야 하는지 살펴보도록 하자.

[그림6]

[그림6]은 독일의 패시브하우스연구소의 패시브하우스 디자이너 교육책자에 나와 있는 그래프다. 이 그림은 주택의 방마다 창을 살짝 열었을 경우에 하루 동안 평균 환기 횟수를 그래프로 표현한 것이다.

우리나라 공동주택의 경우 법적 기준이 시간당 0.5회 이상이어야 한다. 그래프를 보면 0.5회가 되지 않을 때도 상당히 많이 있음을 알 수 있으며, 어떤 경우에는 0.2회까지 떨어질 때도 있는 것을 알 수 있다. 그 이유는 환기가 실내외 온도 차와 바람 강도에 따라 달라지기 때문이다. 온도 차가 크고 바람이 세게 불수록 환기가 잘되며, 반대인 경우 환기가 거의 일어나지 않는다. 위의 경우는 독일의 사례이다. 기후적 양상이 다른 우리나라는 여름철 일교차가 독일에 비해 그리 크지 않고, 바람마저 많이 불지 않기 때문에 창이 열려있어도 환기가 원활히 되지 않는다.

겨울은 어떨까? 우리나라에서는 그 누구도 겨울철에 창을 열어놓고 지내지 않는다. 아무리 공기가 좋은 곳에서 살아도 창을 열어 환기하지 않으면, 사람이 내뿜은 이산화탄소와 실내 곳곳에서 발생하는 오염물질과 냄새를 모두 마시면서 지내는 꼴이 된다.

경험으로 깨달은 환기의 소중함

[그림7]

[그림7]은 겨울철에 필자의 집에서 이산화탄소 농도를 측정해 본 실제 데이터다. 필자는 서울 도봉산자락의 흔한 다세대주택에서 살고 있다. 측정 당시 지어진 지는 약 10년을 넘었고, 건물의 기밀성은 그리 좋지 않은 보통 수준(n50=약 5회/시)이다. 실평수는 25평 정도이며 아이들과 부부가 함께 사는 보통의 가정이다.

이산화탄소 농도 측정기기는 거실에 설치했다. 겨울철이 되면 춥기 때문에 적극적으로 창을 열어 환기를 하지 않고 항상 집 안의 창 중 거실 창을 아주 살짝 열고 살았다. 너무 추울 땐 그 마저도 닫고 살았다. 그 결과 값이 [그림7]의 그래프이다.

일반적인 이산화탄소 농도 기준인 1000ppm을 훌쩍 넘어서는 시간이 오랫동안 지속되고 있고, 등교와 출근 후엔 기준치 이하로 떨어짐을 확인할 수 있다. 심지어 잠들어 있는 시간엔 6000ppm을 넘을 때도 있다. 이로 인해 인체에 나타나는 증상을 [그림5]로 다시 한번 확인해 보자. 그때 받은 충격은 아직도 기억에 선하다.

우리 부부는 자주 창을 열어 환기를 해보기로 마음먹었다. 취침 시에는 춥고 열 손실도 많이 발생했지만 맞통풍이 가능한 창 두 개소를 조금 열어두고 생활했다. 이산화탄소 측정기를 수시로 확인하면서 2000ppm이 넘어가면 창을 열어 적극적으로 환기했다. 창을 열어 환기하면 이산화탄소 농도가 뚝뚝 떨어지지만 찬 공기가 들어오기 때문에 실내 온도도 동조하는 걸 볼 수 있다. 그럼에도 불구하고 실내 공기질을 항상 적정하게 유지하기는 불가능했다. 더군다나 모두가 잠들어있는 시간에 규칙적으로 창을 여닫을 수는 없었다. 그래프를 보면 모두가 잠든 새벽 시간에 지속해서 이산화탄소 농도가 기준치를 훨씬 상회하고 있다. 우리 부부는 창을 여닫느라고 엄청난 스트레스를 받았다.

필자는 ‘자연환기로는 적정 환기를 보장할 수 없다’는 결론을 내렸다. 그리고 이것은 모든 건축 연구가들이 내린 결론이기도 하다.

결국 필자는 집에 환기장치를 설치했다(한국패시브건축협회) 기술자료실 8-07/08. 공동주택에 환기장치 설치 DIY). 집이 환기설비를 고려하지 않고 지어진 터라 환기시스템을 제대로 구성하긴 힘들었지만, 어쨌든 거실만 급기하고, 거실에 접한 나머지 방들은 방문을 활짝 열고 지냈다. 그 결과가 [그림8]이다.

[그림8]

만족할 만큼은 아니지만 거의 실내 온도와 이산화탄소 농도가 어느 정도 안정적으로 유지되는 것을 볼 수 있다. 그 이후에는 그렇게 마음이 편할 수 없었다. 심지어 미세먼지나 황사가 들이닥쳐도 환기장치 필터가 공기청정기 역할도 하니 얼마나 좋은가!

그리고 가족에게 눈에 띄는 변화가 생겼다. 필자의 아이들은 1년 내내 감기를 달고 살았기 때문에 집에는 항상 어린이 감기 시럽을 종류별로 상비해 왔다. 그런데 환기장치 설치 후에는 집에서 감기 시럽이 사라졌다. 필자도 1년에 한두 번 감기를 심하게 앓았지만, 설치 후에는 몇 년 동안 감기 한번 걸리지 않았다. 이는 여러 다른 사례를 통해서도 확인되는데, 아토피, 축농증 등의 증상도 줄거나 없어졌다.

※ 패시브하우스 심층분석 세 번째 칼럼인 ‘환기, 이것만큼 중요한 건 없다!’는 총 2회에 걸쳐 연재합니다.

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김경한 기자 이 기자의 다른 기사 보기