창호의 이해 - 출처 한국패시브건축협회

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작성자 관리자 작성일17-05-12 14:39 조회1,235회 댓글0건

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2014년 5월12일 : 현행법에 맞게 수정
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● 패시브하우스의 창호와 문의 단열 성능
 
PHI(passiv.de)에 의하면 창과 문의 단열성능은 0.8W/㎡k 이하로 억제되어야 한다고 되어있다. 이 제한의 경우 창호에 있어서는 유리와 프레임에 각각 적용 되어야 한다.
0.8W/㎡k 으로 규정된 이유는 이 이하로 성능이 떨어질 경우 창주위에 냉기류(대류)가 생길 수 있기 때문이다. 즉, 결로를 포함하여 외벽에서 느끼는 열적불쾌감의 원인이 되는 기준인 것이다.
사실 창호의 성능은 이 기준을 떠나서 높을 수록 좋다.
 
현재 우리나라의 경우 최근 여러법령이 한꺼번에 새로 나오거나 개정이 되고 있어 많은 관련기업 들이 정신을 차리지 못하고 있는게 현실이므로 여기서 간단히 현재의 기준은 요약해보면 다음과 같다. (2010.04 현재기준)
 
외벽의 단열과 관련된 기준은 크게 두가지가 있다.
 
- 건축물의 에너지절약 설계기준 [시행 2013.10.1.] [국토교통부고시 제2013-587호, 2013.10.1., 일부개정]
-친환경 주택의 건설기준 및 성능 [시행 2013.10.8.] [고시 제2013-594호, 2013.10.8., 일부개정] - 공동주택만 해당
 
다만 이 "친환경 주택 건설기준 및 성능" 기준은 현재 공동주택에만 해당되는 기준이다. 단독주택 등은 이 기준에 적용을 받지 않는다. 법의 적용을 받지 않는다고 해서 단독주택은 단열이 더 열악해도 되는 것이 아니기 때문에 단독주택에 관여하시는 회사나 개인은 강화된 법에 관심을 가져야 할 것이다.
  
창호의 단열은 크게 두가지 기준의 영향을 받는다.
 - 건축물의 에너지절약 설계기준 [시행 2013.10.1.] [국토교통부고시 제2013-587호, 2013.10.1., 일부개정]
 -친환경 주택의 건설기준 및 성능 [시행 2013.10.8.] [고시 제2013-594호, 2013.10.8., 일부개정] - 공동주택만 해당

 
"친환경 주택 건설기준 및 성능"고시에 의한 창호 단열 (법기준은 공동주택) 2013.10.8
부 위
열관류율 기준(W/㎡K) (괄호 안은 법기준)
혹한지, 중부
남부
제주
외 벽
외기 직접 면함
1.2 (1.5)
1.5 (1.8)
1.8 (2.6)
외기 간접 면함
2.1 (2.2)
2.3 (2.5)
2.8 (3.3)
 
 
외벽과 창호의 단열 기준 중 각각 가장 강화된 기준으로 비교를 하면 외벽은 0.25W/㎡k, 창호는 1.2W/㎡k이다.
이 둘을 비교해 보면 창호가 외벽보다 5배 더 성능이 떨어진다. 이 둘의 차이가 큰 것이다.
 
또한 외벽과 패시브하우스에 들어가는 창호의 기준을 비교해 보면 1.2 W/㎡K 대 창호는 0.8 W/㎡K 이므로, 외벽에 비해 약 1.5배정도 떨어지고 있는 것이다. 패시브하우스용 창호의 성능기준은 세계적으로도 그 성능이 높다. 그러나 그 기준도 우리나라 외벽의 단열에 비해서는 떨어진다는 이야기이다. 그 만큼 창호의 성능은 가능하다면 더 높게 올라갈 수록 좋은 것이다.
 
PHI에서 규정하는 0.8W/㎡k라는 숫자는 모든 법이 그러하듯이 하한선을 규정해 놓은 것에 불과하다. 하지만 문제는 창호의 열적성능을 높이는 기술이 무척 까다롭다는데 있다. 실제로 독일 PHI의 인증을 득한 창호는 몇 개 회사밖에 되지 못할 정도이다.
 
하지만 이러한 규정을 볼 때 건축주의 입장에서는 숫자도 새롭지만 단위는 더더욱 어렵다. 이렇듯 성능과 관련된 부분은 설계사무소 혹은 시공사에서 검토를 해야만 하지만 현재의 우리나라 단독주택 시장에서 이러한 성능구현의 가이드라인을 챙겨달라고 요구하는 것 자체가 무리일 지도 모른다.
 
 
● 창호 열관류율 읽는 법
 
건축주가 창호의 열적 성능을 쉽게 파악하기 위해서는 단위변환을 알아야 하는데 이 글을 보시는 분들이 더 쉽게 계산을 하실 수 있도록 숫자도 함께 표현해 놓는다.
아래 표에 들어있는 기준은 모두 같은 성능의 다른 표현이다. 즉 단위나 표현방법에 따라 숫자만 다른 것이지 모두 동일한 성능을 나타낸 것이다.
 
구분
열관류율 (작을수록 고성능)
열저항 (클수록 고성능)
W 단위
2 W/㎡k ①
0.5 ㎡k/W ②
1÷①
kcal 단위
1.72 kcal/㎡h℃ ③
0.581 ㎡h℃/kcal ④
① x 0.86
1÷③ 혹은 ②÷0.86
 

최근 단위가 W/㎡k으로 통일되고 있으므로 이 단위를 기준으로 설명을 하였다. 아래의 그림은 현재 시장에서 판매되고 있는 제품중 고효율에너지기자재 인증을 득한 창호의 시험성적서 일부분이다. 위에 적은 것을 응용하여 두 제품의 성능을 비교해 보자.
 

<창호 "a" 시험성적>
 
 
 

<창호 "b" 시험성적>
 
 
 
표현이 "a"창호의 단위는 ㎡k/W 이고, "b"창호는 ㎡h℃/kcal 으로 되어져 있으므로 모두 "열저항"의 단위이다. 상기 표에서 처럼 "a"÷0.86 을 하면 "b"의 단위가 되므로 0.387~0.393㎡k/W÷0.86 = 0.45~0.457㎡h℃/kcal가 된다.
 
"b"창호의 성능이 0.535~0.541㎡h℃/kcal이고 "열저항"단위이므로 숫자가 클수록 성능이 좋다. 그러므로 "b"창호의 열적성능이 더 좋음을 알 수 있다. (가급적 열관류율 단위인 W/㎡k 으로 변화하여 비교하는 것이 통일성이 있겠지만, 단순한 성능의 상대비교라 계산과정의 번잡함을 피하고자 kcal 의 열저항으로 비교하였다.)
기밀성은 숫자가 작을 수록 높은 성능이므로 "a"창호의 기밀성이 더 좋다고 볼 수 있는 것이다. 고효율에너지기자재에서 기밀성의 단위는 모두 같이 때문에 숫자의 크기만 비교하면 된다.
 
** 단열성은 "b"가 28%정도 좋고, 기밀성은 "a"가 25%정도 좋다.. 어떤 제품을 고를 것인가????**
** 단열이 아무리 좋아도 틈새바람이 들어오면 소용없다. 또 틈새바람이 없어도 단열성 자체가 떨어져도 아무 소용없다. 둘은 이란성쌍둥이이다.**
 
아래 그림은 한국패시브건축협회에서 일반창호중의 하나와 패시브인증을 받은 창호의 단면과 열적성능을 시뮬레이션(사용 프로그램:Therm6.2)한 결과물이다. 일반창호는 복층유리이고 패시브창호는 삼중유리이다. (유리에 대한 상세한 설명은 생략함) 각각의 창호 오른쪽이 실내측인데 두 창호의 실내측 온도가 약 4℃ 정도 차이가 나며, 색으로 느껴지는 차이로 온도차를 가늠할 수 있을 것이다.
 
<좌:일반창호 샘플, 우:패시브인증창호 샘플>

한가지 추가적으로 알아야 할 사항은 국내 창호시험성적을 낼 때, 유리와 창호를 한꺼번에 측정하여 열적성능을 평가한다는 것이다. 바꾸어서 이야기하면 유리의 성능이 아주 높으면 프레임의 성능도 같이 높은 것처럼 보일 수 있다는 것이다. 이는 시험성적서를 보고 성능이 좋은 창호를 선택했는데 겨울에 결로가 프레임에만 맺히는 경우가 생긴다면 유리의 성능에 비해 프레임의 성능이 떨어지는 창호라고 볼 수 있는 것이다.
 
패시브하우스용 창호는 유리와 프레임이 각각 모두 0.8W/㎡k 이상의 성능을 가져야 한다고 했는데 국내의 시험성적서로는 각각의 성능은 파악할 길이 없는 것이다.
 
유리만을 따졌을 경우 삼중유리에 아르곤가스를 충진하고 로이코팅을 할 경우 0.8W/㎡k 정도의 성능을 보인다. 문제는 프레임에 있는 것이다.
 
그러므로 국내 시험성적서를 확인할 때는 가능하면 비슷한 유리를 사용한 시험성적서끼리 비교를 하는 것이 옳지만 여기까지 확인하면서 보는 것은 괴롭다. 하지만 가급적 이중유리제품은 이중유리제품끼리 삼중유리제품은 삼중유리제품끼리 시험성적서의 성능을 비교를 하는 것이 그나마 공정한 비교라고 말할 수 있을 듯하다. (물론 충진가스나 로이코팅유무에 따라서 유리의 성능이 달라지므로 정확한 비교는 될 수 없다)
패시브하우스의 장점은 열화상카메라로 완공 후 창호의 유리의 성능이 시험성적서대로 구현된 제품이 설치된 건지 오차범위는 있지만 알 수 있다는데 있다.
 
아래는 한국도로공사 수원영업소에 설치된 패시브창호의 열화상카메라사진이다. 창호로 새는 열이 거의 없다는 것을 알 수 있다.
 
 

● 창호의 기밀성능
 
패시브하우스에서 규정하는 기밀성능은 50pa 압력에서 0.6회/h 라고 이야기를 한 바가 있다. 이 기밀성능은 창호의 기밀성능을 이야기하는 것이 아니라 집 전체에 걸친 기밀성능을 뜻하는 숫자이다. 그렇기 때문에 기밀성은 시공 중에 블로어도어테스트만으로만 기밀성능을 파악할 수 있는 것이다.
 
패시브하우스에서 요구하는 창호의 기밀성능은 별도로 규정된 바가 없다. 하지만 50pa 압력에서 0.6회/h의 기밀성능을 구현하기 위해서는 창호의 틈새바람이 거의 없어야 한다. 즉, 창호의 시험성적서상의 기밀성능이 0.0 ㎥/㎡h가 되거나 0에 아주 가까워야 한다는 것이다. 상기에서 열적성능으로 예를 들은 "a"창호와 "b"창호는 모두 패시브하우스에 사용하기에 단열성능이 모자라고, 기밀성능도 되지 않는 것을 알 수 있다. 그만큼 패시브하우스에서 창호를 선택하는 것은 어렵다.
 
유럽 조차도 패시브하우스 시장이 매우 크다고는 볼 수 없기 때문에 패시브하우스 규정에 적합한 제품의 숫자는 많지 않은 편이다. 
 
전회에서 벽이나 창에 틈새바람이 있을 경우 단열성능이 얼마큼 크게 저하되는지 이야기 한바가 있다. 그러므로 꼭 패시브하우스가 아니더라도 동일한 단열성능을 보이는 창호 중에서 하나를 골라야 한다면 기밀성능이 높은 창호를 선택하는 것이 유리한 것이다. 물론 가격을 기준에 두어야 하는 것은 자명하다.
 
가장 어려운 것이 상기의 "a"창호와 "b"창호의 비교처럼 단열성능은 "b"창호가 높은데 기밀성능은 "a"창호가 높은 경우가 있다. 기밀성능이 별로 차이가 없다면 문제가 없지만 그 차이가 큰 경우에는 난감하다. 이 둘의 상관관계가 숫자로 규정된다면 쉽겠지만 불행하게도 아직 연구단계에 있다.
 
기밀은 자연이 변수로 작용하기 때문에 기밀성이 실제 단열성능을 정확히 얼마나 떨어뜨리는 지에 대해서는 통계와 실험치에 대한 일반화가 필요하며, 상당히 많은 경우의 수를 따져야 하기 때문에 아직 더 시간이 흘러야 파악될 수 있을 듯 하다. 그러므로 가급적 열적성능과 기밀성능이 모두 좋은 제품 중에서 저렴한 제품을 찾을 수 밖에 없는 것이다.
 
또 한가지 덧붙히자면 창호의 기밀성능이 곧 차음성능과 비례한다고 보아도 된다. 소리는 공기의 전달이니 유리가 아무리 밀실해도 기밀성능을 떨어뜨리는 틈이 있다면 차음성능은 급격히 떨어지기 때문이다. 즉, 기밀성능이 높은 창호가 차음성능도 높다.
 
-출처 한국패시브건축협회

 

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