한국패시브건축협회는 기후변화 문제점인 건물부문 에너지절감을 위해 주택의 에너지사용량 중 난방에너지를 효과적으로 절감할 수 있는 패시브건축물을 보급하기 위해 창립됐다. 

패시브협회는 내부표면온도가 낮아지거나 열손실이 증가하는 등 열교로 인한 영향을 줄이기 위해 건축구조상 내구성을 증가시키며 난방에너지를 절감할 수 있도록 패시브하우스를 구현하고 있으며 민간 자격으로 패시브건축인증 업무를 하고 있다.    

또한 열교를 효과적으로 차단하기 위해 신축건물 및 리모델링인증 시 열전도율 0.33W/m·K 이하와 실내 곰팡이 발생방지를 위한 표면온도 기준을 적용해 열교차단과 기밀성능 등을 개선하는데 앞장서고 있다. 

패시브협회는 최근 KOLAS 인증기관으로 지정돼 창호, 건물 기밀성능 등을 정식 시험하고 있다.

   
패시브협회에서 패시브하우스 연구 및 인증업무 등을 총괄하고 있는 김석환 연구소장을 만나 열교차단의 필요성 및 솔루션에 대해 들었다.

■ 열교차단 필요성 및 발생원인은 
열교차단은 외피를 통한 열손실과 실내표면에 결로, 곰팡이 발생을 방지하기 위해 필요하다. 

먼저 외피 열교부위에서 발생하는 열손실을 방지하고자 콘크리트 구조체 전열해석 시뮬레이션을 수행해 보면 내단열은 단열재가 불연속되는 외벽, 슬래브 접합부위 등에서 집중적으로 열손실이 발생하고 있다. 

대표적인 열교발생 부위는 내단열 시공의 경우 외벽·슬라브 접합부위, 외벽·지붕슬라브(파라펫) 접합부위, 내벽·지붕슬라브 접합부위, 외벽·기둥·외벽 연결부위 등이 있다. 

외단열에서는 국부적인 열손실 부위없이 외기로 열전달을 최소화한다. 이처럼 외단열은 구조체의 표면온도를 안정적으로 높게 유지할 수 있어 열손실측면에서 유리하다.

다만 외단열도 열교에서 완전히 자유롭지는 않다. 외단열 시공의 경우 외벽·기초 접합부위, 처마·발코니 돌출부위, 단열재 고정 패스너 및 외벽마감용 앵커(점형열교) 등 부위에서 열교가 발생한다. 

특히 결로, 곰팡이 등은 외피 실내 표면온도가 낮은 곳에서 실내의 따뜻하고 습기를 함유한 공기가 도달해 상대습도가 올라가는 열교지점에서 발생한다. 

즉 단열마감 불연속으로 실내 표면온도가 낮아지는 부위에서 결로, 곰팡이 등이 발생할 가능성이 높아지게 된다. 결로가 발생하면 구조체 표면 및 내부 등에서 건축부재를 손상시키거나 단열성능 등을 저하시키게 된다. 

특히 곰팡이는 어린이나 노인, 곰팡이 알레르기가 있는 환자의 비염, 천식, 폐렴 등 호흡기 계통의 질환 원인이며 재실자 건강에 치명적으로 작용할 수 있다. 이로써 열교 검토 시 곰팡이 발생온도인 표면온도 12.6℃ 이상 기준을 적용해 검토해야 한다. 

■ 내단열에서 열교가 심한 이유는 
내단열은 구조상 외벽과 슬라브, 슬라브와 슬라브 사이 등 특정 부위 열교를 막을 수 없다는 점에서 약점을 가진다. 단열재가 연속돼야 겨울철 외피를 통한 열손실과 여름철 열획득을 최소화할 수 있으며 단열기준 강화에 따른 단열성능 향상이 효과적으로 적용될 수 있다. 하지만 내단열은 구조상 단열재가 연속할 수 없어 결손되는 지점이 있기 때문에 열교가 필연적으로 발생할 수밖에 없다. 

■ 열교저감 방법은 
주요 열교 발생부위에서 열교를 저감하기 위해 공동주택 결로방지를 위한 상세도 가이드라인에 따라 열교가 발생하는 부위에 단열재를 보강하는 방법이 주로 사용되고 있다. 

효과적으로 열교를 저감하기 위해서는 설계단계에서 건축물 외피에 단열재가 끊김없이 연결됐는지 고려하며 단열 결손부위가 발생할 경우 해당 부위에 대한 구조적, 시공적 방안 등이 검토돼야 한다. 

또한 시공단계에서 설계도면 등을 통해 시공 가능 여부를 파악해 단열 결손부위를 최소화하는 노력이 필요하다. 외단열 시공 시 지붕이 내단열로 시공돼 단열이 연결되지 않은 경우 일반 철물에 단열재 고정 패스너를 사용하면 열교로 인한 열손실량이 커질 수 있어 건축사와 시공사 등의 단열 결손부위에 대한 주의가 요구된다. 

■ 공동주택 열교차단 솔루션은 
국내 공동주택은 주로 내단열로 시공되며 단열결손 문제로 열손실이 발생하게 된다. 단열재가 연속할 수 있는 외단열로 단열시공을 하는 것이 근본적인 해결책일 수 있으나 현장상황 및 비용 등 문제로 내단열 시공이 불가피할 경우라면 다른 방안을 적용할 수 있다. 

먼저 보조단열재나 열교차단제품 등을 사용한 열교차단 방법이다. 공동주택 평면상의 주요 결로, 곰팡이 발생 가능부위에서 바닥 슬래브와 외벽 접합부, 발코니 외벽, 세대간벽 접합부 등 주요 열교발생 부위에 보조단열재를 적용해 열교를 최소화할 수 있다. 발코니와 외벽 사이에 열교차단재를 통해 철근으로 연결시켜 발코니에서 발생하는 열교를 차단할 수도 있다. 

또한 단열재를 구조체에 밀착해 시공해야 한다. 단열재와 구조체 등이 밀착되지 않아 틈이 생기면 휨, 벽 눌림 등 형상변경으로 빈공간이 생긴다. 빈공간은 단열결손과 같은 결과를 초래해 이 부위에서 결로, 곰팡이 등이 생길 수 있다. 겨울철 내단열을 적용한 공동주택은 구조체와 단열재 사이 온도가 매우 낮아 만약 단열재가 구조체 사이의 틈으로 실내 수증기가 이동하면 낮은 표면온도로 인한 결로 및 곰팡이 등이 발생할 확률이 높아진다. 

다만 구조체가 완전히 평활하기는 어려우므로 단열재 중앙과 테두리 등에 접착몰탈을 모두 발라 부착하는 리본앤댑 접착법을 적용하면 결로 및 곰팡이로 인한 피해를 최소화할 수 있다. 

이와 함께 창·벽체 접합부 설치열교를 최소화하는 시공이 필요하다. 창호 설치 시 벽체 단열 마감선에 맞춰 단열층이 끊기지 않도록 한다. 열관류율이 낮은 창호를 사용해 외벽과의 열관류율 차이를 최소화하는 것도 중요하다. 

또한 열전도율이 높은 브라켓 등 창호 고정에 사용하는 철물을 최소화하기 위해 하중설계방안을 고려해야 한다. 

이음, 접합부위 등에서 구조체 내부로 습기 침투를 방지하기 위한 방습층과 마감조치도 필수다. 단열재 사이, 단열재와 구조체 사이 등을 최대한 밀착 시공해 완벽하게 틈새를 통한 습기유입을 막을 수는 없다. 

이와 함께 외벽에서의 콘센트 및 가스관, 에어컨 배관, 우수관 등 각종 배관 관통부위와 창호 주변부, 조명전선부위, 배관, 커튼박스 등 틈새를 통해서도 실내의 따뜻하고 많은 습기를 함유하고 있는 공기가 온도가 낮은 건물쪽으로 이동해 결로, 곰팡이 등을 발생시킬 수 있어 전용 방습테이프로 틈새나 이음부 등을 기밀하게 마감해야 한다. 

■ 국내 열교차단기술은 
과거의 건물에너지 관점에서 단열, 기밀에 의한 열손실에 비해 열교비중은 작았지만 점차 건축물의 에너지절약설계기준이 강화될수록 열교의 비중이 높아지고 있어 열교로 인한 열손실을 줄여야 한다. 건축물의 에너지절약설계기준에는 열교를 반영할 수 있도록 테이블표가 제시돼 있다. 

또한 공동주택 결로방지를 위한 설계기준에는 외피 부위의 TDR(Temperature Difference Rate)을 계산해 결로가 발생하지 않도록 기준이 강화되고 있다. 

현재 국내의 열교차단 자재를 생산하는 기업은 △티푸스코리아(단열 트러스) △TB block(철근콘크리트 열교차단 자재) △스타빌엔지니어링(창호주변 열교차단재) △이비엠리더(열교저감 패스너) △이지블록(외단열 경량 자재 고정용 스크류) 등이 있다. 과거에 해외수입에 의존하던 열교차단 제품을 국산화해 열교차단 기술로 활용할 수 있다.