한국에너지공단은 에너지효율 향상, 신재생에너지 보급 확대, 기후변화 대응 중심으로 지속가능한 에너지생태계를 구축하는 기관이며 건물에너지실은 건축물의 에너지효율 향상 및 온실가스 감축을 위한 제도를 운영하고 있다. 

2000년대 초반 열손실방지를 위한 건축물의 에너지절약설계기준을 시작으로 건축물의 효율을 향상시켜 왔으며 건축물 전체 에너지성능을 평가할 수 있는 건축물효율등급제를 20년간 운영하면서 공공건물을 필두로 건축물의 효율향상을 주도해왔다. 

또한 공공건물의 에너지이용 합리화, 건축물 목표관리제도 운영 등을 통해 신축건물뿐만 아니라 기축건물의 온실가스 감축을 주도하고 있으며 현재는 제로에너지건축물(ZEB) 보급확대를 통해 2030 국가 탄소중립 달성을 위한 핵심적인 역할을 수행하고 있다. 최성우 한국에너지공단 건물에너지실장을 만나 열교현상이 건물에너지에 미치는 영향, 극복 방안 등을 들었다. 

 

■ 열교현상이 건물에너지에 미치는 영향은 
2000년대 초반에는 건물구조체의 단열성능이 좋지 않아 열교 영향이 크지 않았지만 현재 ZEB를 목표로 구조체의 단열성능이 크게 향상되면서 단열이 끊어진 부위에서 발생하는 열교로 인한 열손실이 상대적으로 크게 나타나고 있다. 

현재 단열이 끊어진 부위에서 열교차단 조치를 하지 않으면 약 0.6~0.9 W/m·K 정도의 선형열관류율이 측정된다. 열교가 발생하는 길이만큼 열손실이 발생하는데 이를 면적으로 환산해보면 벽 대신 창문을 설치한 것과 동일하다고 생각할 수 있다. 즉 벽에서 발생하는 선형열교 길이가 10m라면 10m² 길이의 창문을 설치한 만큼 열손실이 발생하는 것이다.  

내단열 건물은 창호를 포함한 전체 외피 열손실 중 열교 열손실이 50%를 차지하며 외단열 건물의 경우에도 30%에 육박하는 등 열교가 미치는 건물에너지 영향이 더욱 증가하고 있다. 이에 따라 패시브 성능을 강화하기 위해서는 열교로 인한 열손실을 최소화해야 한다. 

또 다른 중요 항목은 결로와 곰팡이 발생이다. 열교가 발생하는 부위는 상대적으로 실내 표면온도가 낮다. 이로써 결로 및 곰팡이가 발생할 수 있어 ZEB의 특성인 실내 거주환경을 쾌적하게 만들기 위해서는 무엇보다 열교부위에 대한 검토가 필요하다. 

 

■ 시공 특성상 경계할 열교유형과 극복방안은
건물의 외피에서 발생하는 모든 열교형태가 건물 에너지성능에 치명적이다. 점형열교는 외단열 벽체의 외벽에 마감재 설치 시 마감재 고정을 위해 단열재를 관통하는 철물로 인해 발생하며 선형열교는 외피 벽체에 창문 설치 시 외벽의 단열라인이 끊어져 발생하거나 외벽과 지붕 접합부에서 발생한다. 

또한 지붕 내단열 적용 시 보 또는 내벽으로 인해 단열이 끊어지면서 발생하는 선형열교, 기초 또는 지하 구조체 등과 외벽에서 발생하는 선형열교 등도 있다.

 

이처럼 건물의 많은 부위에서 열교가 발생하는데 이중 가장 경계해야 할 열교유형은 내단열로 인해 발생하는 열교다. 이는 실내 결로 및 곰팡이 발생을 유발하기 때문에 재실자의 건강에 직접적인 영향을 미친다. 이러한 열교문제를 해결하기 위해 국내에서도 다양한 자재 및 공법이 개발됐으며 산업계에서도 많은 노력을 기울이고 있다.

 

단열 철물(앵커), 발코니 열교차단재, 파라펫 열교차단재, 창호용 열교차단재, 외장 마감재용 열교차단재 및 치장벽돌용 열교차단재 등 다양한 기술이 개발되고 있다. 

다만 지하구조물 등은 열교를 차단할 수 있는 시공방법을 개발해야 한다. 이때 설계단계부터 구조를 고려해 건물에너지절감을 위한 방안을 마련한다면 열교로 인한 열손실을 감소시킬 수 있다. 이를 통해 건물에너지성능뿐만 아니라 재실자의 건강한 삶이 보장되는 ZEB를 달성할 수 있을 것이다. 

 

 

■ 열교차단 의무규정이 전무한 실정인데
열교차단과 관련 건축물 에너지절약설계기준은 현재 부위별 단열기준을 만족하는 형태로 기준을 정하고 있어 열교에 대한 고려가 부족한 실정이다. 

설계기준에서 관리하는 건물성능을 종합에너지성능으로 ZEB 수준까지 고려하는 방향으로 설계기준 개정을 진행하고 있다. 건물의 종합 열성능 평가와 ZEB 수준의 기준이 건물의 열교를 포함한 열성능을 향상시키며 열교 발생 부위를 줄이는 출발점이 될 것이다. 

 

■ 열교관련 제도 개선방향은 
열교는 단열성능을 향상시키거나 기밀성능 등을 향상해 줄일 수 있는데 건물의 종합에너지성능을 평가할 수 있는 형태로 제도를 개선하며 단열성능을 지속적으로 향상시키는 한편 부위별 시공방법 등을 개발하도록 유도하고 있다. 

또한 그간 소홀했던 건물의 기밀성능을 향상시키기 위해 기밀성능을 강화하는 측정기준을 현장에 적용할 수 있도록 표준화가 진행 중이며 공공건물부터 기밀성능을 대폭 향상시킬 수 있도록 활동을 이어가고 있다. 

기밀성능은 꼼꼼한 시공관리가 필수인 만큼 현장을 잘 관리하는 시공자에게는 에너지성능평가 시 인센티브를 부여해 공사비를 줄일 수 있도록 하는 등 건축현장에서 시공자가 기밀성능을 유지관리하도록 유도하고 있다. 

 

■ 에너지누수 방지책은
공동주택은 시공성, 초기공사비 등과 유지관리비용을 고려해 외벽과 지붕 등의 단열재를 건물 내측에 설치하는 내단열공법을 적용하고 있다. 이는 에너지손실측면뿐만 아니라 습기, 곰팡이 등으로 재실자의 건강을 고려했을 때 좋지 않은 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 향후 내단열에서 외단열로 바꾸기 위한 기술 및 표준화가 완성돼야 한다.

공동주택의 지붕의 경우 외단열 공법 적용은 현 시점에서도 충분히 검토해 적용할 수 있다. 다만 외단열은 여전히 기술적 완성도를 높여야 하며 현장적용도 쉽지 않다. 국가 R&D과제를 통해 공동주택용 외단열 공법이 개발되고 있으며 향후 개발되는 외단열공법이 보급 확산될 경우 외단열 중심의 공동주택 유형의 표준이 될 수 있을 것으로 기대된다.