그간 건축물의 에너지성능 강화는 단열을 중심으로 이뤄졌다. 상당한 수준으로 법적 단열기준이 향상됐지만 열교가 충분히 반영되지 않으면서 실제 에너지성능은 강화된 단열기준에 비해 저조한 것이 현실이다.

열교의 영향과 이를 방지하기 위한 조치를 어떻게 취해야 하는지를 박성중 패시브제로에너지건축연구소(IPAZEB) 부소장에게 들었다.

■ 건축물에서 열교의 영향은
건축물 설계 시 단열을 잘 하려면 건물외피라인을 설정하고 여기에 단열라인이 잘 들어갔는지를 확인하게 된다. 단열성능을 판단할 때는 벽체에 의한 열손실과 접합부에 의한 손실로 계산하게 되는데 접합부에 의한 열손실, 즉 열교는 보통 단독주택 한 개에 70개까지 검토해야해 설계자들이 잘 하지 않는다.

벽체의 열손실은 열관류율을 기준으로 검토하며 이를 토대로 에너지성능을 검토하게 된다. 그러나 이 값에서 열교점을 고려하면 단열성능은 절반까지 떨어진다.

일례로 녹색건축으로 지은 진주LH본사 어린이집의 경우 건식공법으로 외벽체가 설계됐고 페놀폼 130mm를 반영했으며 외부는 알루미늄 시트 마감재를 사용했다.

이를 토대로 국내계산법을 따라 법규기준으로 계산하면 0.141W/㎡K의 고성능이 도출된다. 그러나 현장에서는 페놀폼을 설치하기 위해 수직·수평으로 철골로 스터드바를 세우고 여기에 우레탄폼을 충진해 마감하며 고정하기 위해 앵커를 삽입하게 되는데 이 경우 스터드바에 의한 선형열교, 앵커에 의한 점형열교가 발생한다.

법규기준으로 계산한 성능에서 선형열교를 반영해 계산하면 0.298W/㎡K로 열관류율이 2배가 올라간다. 여기에 점형열교를 반영하면 0.321W/㎡K가 돼 초기보다 2.23배가 높아지는 결과가 발생한다.

■ 설계·실제 간 괴리로 거주자가 피해를 보는데
그렇다. 독일의 경우 건축설계자가 열교를 파악하지 않고 계산했고 시공자가 열교가 발생하는 기존 방식으로 공사를 진행했다면 곧장 소송으로 들어간다.

앞선 LH어린이집의 사례에서 열교가 고려되지 않았다면 설계자는 건축주에게 0.141W/㎡K로 설계했다고 설명했을 텐데 실제성능은 0.321W/㎡K이기 때문에 일종의 사기와 같이 취급된다.

독일이 패시브하우스로 유명하지만 독일을 비롯해 세계 곳곳에서는 아직도 소송이 진행 중인 설계사무소 사례가 비일비재하게 발생하고 있다.

소송에서는 대체로 건축주에 유리한 판결이 나온다. 에너지성능의 차이에 따라 발생하는 손실량을 계산하고 ISO에서 정하고 있는 자재 수명인 20년을 곱해 그 비용을 지불하라는 것이다. 그렇지 않으려면 공사를 다시 해줘야 한다.

■ 법적·제도적 보완책은
에너지사용량 측면을 보면 예상치 대비 2배 이상의 비용을 매순간 지불하게 되는 것이어서 반드시 열교방지를 해야 하지만 국내기준으로는 달리 통제하기가 어렵다.

에너지사용량에서 많은 오차가 발생하기 때문에 에너지감리 측면에서 컨트롤해야 하는데 이 부분에 기술력을 갖고 이야기할 수 있는 전문가가 현장에 많지 않다.

최근에는 열교솔루션이 많이 개발돼 선형·점형열교 각각에 대한 해결방법을 제시하는 업체들이 늘어났지만 거꾸로 제도적으로 이들이 기댈데가 없다. 국내 기준에서는 열교에 대한 계산법을 규정한 것이 없고 인정하지 않기 때문이다.

ISO 6946에는 복합레이어로 열관류율 성능을 계산하는 방법이 나와 있고 독일에서도 DIN 규정에서 총 열교를 포함한 성능을 총 열관류율의 ΔU 개념으로 규정하고 있다.

■ 열교방지 노하우를 공유한다면
IPAZEB에서 진행했던 프로젝트 사례를 통해 열교를 어떻게 잡아나갔는지를 알아볼 수 있다. 한국수력원자력의 한 댐 관리실을 컨설팅한 사례다.

이 건물은 앞서 언급한대로 외피라인을 따라 단열라인을 검토했는데 1층과 2층의 단열라인이 어긋나는 것이 확인돼 내부 구조를 바꿔서 이를 일치시키는 작업부터 했다. 이렇게 해야 에너지성능을 보다 수월하게 만족시킬 수 있고 시공도 용이해 진다.

실제 공사에서는 시공현장을 찾아 점검을 진행했다. 일종의 에너지감리를 수행한 것으로 현장에서는 전문지식과 기술이 부족하기 때문에 꾸준히 문제점을 파악하고 개선해 나가야 한다.

먼저 콘크리트벽체에 단열재를 붙이고 열교를 줄이기 위해 앵커 간격을 610mm로 설계했는데 현장에서 보니 400mm로 돼 있었다. 시공자는 나름대로 신경을 써서 튼튼하게 하려던 것이었지만 앵커가 많이 들어갈수록 열교가 많이 발생하기 때문에 원래 설계대로 다시 시공했다.

앵커삽입 시에도 일종의 열교차단재인 EPDM(내열성 고무)으로 앵커에 개스킷을 끼워야 하지만 설계내역서상에 반영되지 않았다. 결국 적용은 됐지만 불필요한 수고가 들어가게 됐다.

하단부의 설계공법을 보면 전체를 감싸는 개념으로 진행해야 하기 때문에 공정이 많아지는 것이 사실이다. 공사비가 올라가기 때문에 시공회사의 반발을 부르기 쉽다. 이 현장에는 200mm로 바닥을 설치했는데 국내에서 200mm 제품이 없는 만큼 성능과 수월성을 고려하면 100mm로 적용하는 것이 더 현실적일 수 있다.

다음으로 실과 실 사이에는 용도특성을 고려해 중단열공법이 적용됐다. 처음에는 단열재를 끼우고 콘크리트 일체형 공법으로 타설하기로 했다. 이 때 거푸집-단열재-거푸집 형태가 되는데 단열재를 고정시키기 위해 철근을 꽂는 방법뿐이었다. 결국 열교발생 때문에 철거하고 공법을 변경했다.

변경한 공법은 콘크리트 타설 후 단열재를 부착하고 다시 거푸집을 설치해 콘크리트를 타설하는 방식이다. 일반 건축물에서 1회 공정이 3회 공정으로 늘어난 것이어서 공기증가에 따른 비용손실이 있었다.

다음으로 파라펫과 발코니의 설치에서 열교가 고려됐다. 철근배근 후 열교발생 부위의 철근을 끊고 열교차단재를 넣었다. 이후 이음작업 후 콘크리트 타설하는 것으로 열교방지 조치를 했다.

통상 이와 같은 제품은 독일 수입제품을 사용했지만 외산자재여서 다른 국내자제와 맞지 않는 부분이 발생해 사용에 제한을 받기도 했다. 그러나 현재는 국산 자재가 나와 있어 활용이 가능하다.