【스틸하우스 짓기】 스틸하우스 얼라이언스 단열 표준 구조

정부 규정보다 단열 성능 업그레이드 시공
스틸하우스 얼라이언스 단열 표준 구조

스틸하우스 구조는 스틸 스터드로 이뤄진 벽체를 통해 하중을 전달하는 벽식 구조다. 스틸하우스가 국내에 도입된 배경은 습식공법이 주를 이루는 건축시장에서 건식공법으로서의 대안을 제시하고 건설 자재의 다양화를 유도하기 위해서였다. 친환경 고효율 에너지 주택이 대세인 현재, 스틸하우스의 단열 성능은 어떨까. 국내 최고의 스틸하우스 전문 시공 건축가 그룹, ‘스틸하우스 얼라이언스Steel House Alliance’에서 시공하고 있는 스틸하우스 표준 구조를 제이건축 정재민 대표 소개로 살펴보자.

정리 최은지기자 / 진행 정재민
취재협조 제이건축 02-400-3594 www.j-architect.co.kr

강화되는 단열 설계 기준
정부에선 2020년까지 건축 부문 온실가스 배출을 26.9% 감축해 국가적 온실가스 감축 목표를 달성하고, 동시에 에너지 안보 강화를 위해 에너지 이용 효율 및 신·재생에너지 사용 비율이 높은 녹색 건축물 확대 정책을 펼치고 있다. 건축물 단열 설계 기준을 보면 알 수 있듯이, 그 일환으로 건축물 부위별 열관류율과 단열재 두께를 강화하고 있다.

2008년 그래프의 파란색은 가등급 단열재, 회색은 나등급 단열재를 나타낸다. 정부에서 단열재 기준을 잡을 때, 여러 가지 단열재를 테스트해 그 수치에 따라 가에서 라까지 4등급으로 구분했다. 우리나라 단열재는 여기에 근거해 연구기관에서 단열성을 테스트하고, 그 값으로 등급을 분류한다. 건축물을 설계할 때에도 여기에 적합한 단열재를 반영해야 한다. 그래프를 보면 2008년엔 제일 좋은 가등급 단열재를 썼을 때 두께 65㎜를 설계에 반영해야 했다. 그런데 2010년, 2011년도, 2013년에 걸쳐 단열 기준을 점점 강화했으며, 2016년 7월 1일엔 2008년에 비해 거의 50% 가까이 단열재 성능이나 두께를 강화했다.

중부지역 단열기준

남부지역 단열기준

제주지역 단열기준

지역별 단열 기준
정부는 단열 기준을 지열별로 ▲중부지역_서울, 인천, 경기, 강원(강릉, 동해, 속초, 삼척, 고성, 양양 제외), 충북(영동 제외), 충남(천안), 경북(청송) ▲남부지역_부산, 대구, 광주, 대전, 울산, 강원(강릉, 동해, 속초, 삼척, 고성, 양양), 충북(영동), 충남(천안 제외), 전북, 전남, 경북(청송 제외), 경남, 세종 ▲제주지역으로 분류하고, 그에 따라 어느 정도 단열 설비를 반영해야 하는지를 정했다. 각 지역별로 단열재의 두께를 어느 정도로 해야 하는지, 그리고 두께가 얇더라도 단열 성능이 좋은 단열재(열관류율 값이 낮은 자재)의 기준을 정한 것이다.

지역별 건축물 부위별 단열 두께
주택에서 단열이 필요한 곳이 지붕, 외벽, 층간 등이다. 지역별로 ‘나’단열재 기준으로 두께를 비교해 보면 외벽은 중부지방이 145㎜ 남부지역이 115㎜이며, 지붕은 중부지역이 260㎜ 남부지역이 215㎜이다. 바닥은 바닥난방인 경우 중부지역이 205㎜ 남부지역이 165㎜이다. 중부지역이 남부지역보다 지붕, 외벽, 바닥 모두 단열재 두께가 두껍다. 그리고 제주지역은 타지역보다 기후가 온화하므로 단열재 두께가 외벽 85㎜, 지붕 150㎜, 바닥 120㎜로 얇다.

두께가 얇더라도 에너지 절약 성능이 우수한 단열재를 쓸 경우 다양한 단열재를 적용할 수 있다. 즉, 지역별 건축물의 열관류율을 충족시키는 단열재다. 등급별로 어떤 단열재들이 있는지 살펴보자.

그라스울_목조주택과 스틸하우스에서 가장 많이 쓰이는 단열재는 내력벽을 이루는 샛기둥 사이에 충진하는 중단열재인 ‘그라스울’이다. 2016년 7월 1일 이전엔 대부분 다등급 그라스울 단열재를 사용했다. 그렇게 해도 법적 테두리 안에 들어왔기 때문이다. 하지만 스틸하우스엔 일반적으로 외단열을 한 번씩 더 하기에 법적 기준보다 더 강화된 단열재를 적용하고 있다. 그라스울 단열재는 나등급과 다등급이 있는데 열전도율 수치가 명기돼 있다.

미네랄울_미네랄울 단열재는 나등급인데 시공성이 떨어지기에 많이 사용되지 않는다. 그라스울은 솜사탕 같아 시공하기 쉽지만, 나등급 미네라울은 솜사탕을 압축시킨 느낌으로 조금 딱딱하기 때문이다.

경질 우레탄폼_경질 우레탄폼도 요즘 많이 사용하는데 가등급이다. 스틸하우스에 적용되는 단열재는 그라스울이란 단열재가 스터드 사이에 들어가고, 외단열재로 비드법 보온판 또는 압출법 보온판이 주로 사용된다.

압출 보온판_압출법 보온판은 가등급으로 분류돼 있다.

비드법 보온판_비드법 보온판은 쉽게 말하면 흰색 스티로폼이다. 흑연이 조금 함유된 회색이나 검정색 스티로폼도 있으며 가등급과 나등급으로 구분돼 있다. 우리가 일반적으로 알고 있는 것이 나등급 비드법 보온판 1종 1호, 2호, 3호다. 이것을 업그레이드해 단열성을 향상시킨 것이 흑연이 들어간 가등급 비드법 보온판 2종이다. 최근 네오폴, 에너지폴, 제로폴 등 다양한 브랜드로 생산되고 있다.

단열법에 따른 거주자 만족도
스틸하우스 거주자를 연령대 및 디자인을 고려해 88명을 선별하고, 이들을 대상으로 단열 방법을 8가지 타입으로 나눠 2년간 조사한 적이 있다. 오차 범위를 줄이기 위해 표본을 평수 30평 이상 40평 이하, 층간 오픈하지 않은 평천장 거실, 좌향坐向은 남향 또는 남동향, 복층 유리 창호 및 현관의 유리 비율 50% 이하, 다양한 단열재가 적용된 5년 이내 완공된 주택으로 제한했다.

단열 방법은 지붕 2가지 타입, 벽체 4가지 타입으로 구분해 총 8가지 타입으로 했다. 다른 방식도 있지만, 수가 적어 제외했다.

스틸하우스의 Roof-1 타입은 천장 트러스 중간에 R30 그라스울(245㎜ 정도), Roof-2 타입은 R30 그라스울+열반사지(1㎜ 정도)를 적용한 것이다. 스틸하우스 Wall-1은 중단열재 R19 그라스울(140㎜ 정도)+투습방수지, Wall-2는 R19 글라스울+6T 슈퍼온도리(열반사 단열재), Wall-3는 R19 글라스울+8T 스카이텍(열반사 단열재)를 적용한 것이다. Wall-4는 R19 글라스울+50㎜ 비드법 보온판을 적용한 것이다. 참고로 슈퍼온도리는 투습성이 없고, 스카이텍은 열반사 단열재지만 투습성이 있다. 이렇게 나온 8가지(지붕 2 × 벽체 4) 타입을 갖고 각 단열 방법별로 11명씩을 조사했다.

설문조사 점수 합계

당시 조사 대상자 대부분이 단열 방법을 잘 몰라서 설계도 등의 자료를 갖고 설문했다. 항목 중 거주 만족도는 중단열에 외단열을 더한 D와 H타입이 상대적으로 높았다. 반면, 중단열에 투습방수지만 시공한 A, E타입의 만족도는 최하위였다. 스틸하우스에 외단열을 적용하면 단점인 열전도를 극복하면서 만족도 높은 단열 성능을 발휘한다는 것을 알 수 있다. 또한, 스틸하우스 거주자들이 난방비로 얼마나 지출하는지 각 타입별로 12월부터 2월까지 3개월간 조사했다. 가장 추울 때 난방비가 중단열+외단열 타입은 월 15만∼24만 원 나온 반면, 중단열 타입은 중단열+외단열 타입에 비해 2배 가까이 나왔다.

스틸하우스 표준 구조
스틸하우스 표준 구조는 스터드 사이에 R19 그라스울, 외벽에 XPS보드인 70T 압출법 보온판 가등급을 적용한 것이다. 70T 압출법 보온판 가등급은 설문조사에서 단열 성능이 가장 우수한 것으로 나타난 50T 비드법 보온판(스티로폼)보다 더 우수한 제품이다. 지붕엔 기존 R-30 그라스울을 적용하고, 그 밑으로 XPS 단열재가 T50, 리플렉섬 또는 8T 스카이텍(열반사 단열재) 이렇게 삼중 단열을 한다. 더 많은 단열재, 그것도 성능이 우수한 단열재를 적용하고 있다. 이렇게 단열 시공하면 정부에서 정한 규정보다 스틸하우스 얼라이언스에서 표준으로 지정한 단열재 성능이 더 우수하다. 이를 정리한 표를 보면 중부지역의 경우 벽체는 29%, 지붕은 19%, 바닥은 31% 단열 성능이 더 우수하다. 남부지역의 경우 벽체는 45%, 지붕은 32%, 바닥은 45%, 제주도의 경우 벽체는 60%, 지붕은 53%, 바닥은 60% 단열 성능이 우수하게 시공되고 있다. 표준화된 단열 시스템과 구조를 지역별로 시공하고 있다.