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[패시브하우스] 창문, 남쪽으로 벽면적의 40%로 설치하라 - 자동 조명 제어시스템 설치하면 에너지 20% 추가 절감
2012년 10월 9일 (화) 16:07:10 |   지면 발행 ( 2012년 9월호 - 전체 보기 )



일반적으로 창을 크게 설치하는 남향의 경우 창면적비를 40%(중부 · 남부 지역)로 설계할 때 에너지 절감 효과가 가장 크다는 조사결과가 나왔다. 또한, 창면적비를 40%로 설계하고 자연광이 충분할 때 자동으로 조명을 소등하는 제어시스템을 함께 설치할 경우 약 20%의 에너지를 추가로 절감할 수 있는 것으로 나타났다. 국토해양부는 이와 같은 내용을 담은 '건축물 에너지 절약을 위한 창호 설계 가이드라인'을 발간하고 이를 통해 건축 설계 시 에너지 성능을 고려한 다양한 창호 디자인이 가능하도록 할 예정이다. 가이드라인의 주요 내용을 살펴봤다.

정리 홍정기 기자 자료협조 국토해양부

창호는 건축물에서 열손실이 발생하는 대표적인 부위로 벽체나 지붕 등에 비해 단열 성능이 낮은 경우가 많아 건물 에너지 손실의 주요 원인이 된다.
겨울에는 열관류에 의한 주요 열손실 경로가 여름에는 과다한 일사획득 경로가 되므로 건축물 냉난방 에너지 요구량이 (창호 설계에 따라) 좌우된다는 게 창호 관계자들의 설명이다. 따라서 관계자들은 "창호는 건축물의 에너지 성능 외에도 자연채광의 이용, 열적 쾌적성 확보, 실내외 조망 확보, 눈부심 방지 등에도 직접적인 영향을 미치므로 다양한 창호 설계 요소들의 영향을 복합적으로 고려해 계획해야 한다"고 조언한다.
그러나 창호 설계와 관련된 의사결정 과정은 결코 단순하지 않다. 예를 들어, 일반적으로 창면적비(벽면적에서 창호가 차지하는 면적의 비율)가 크면 에너지를 더 많이 소비한다고 알려져 있으나 기후 조건이나 향에 따라 고성능 유리를 사용할 경우 넓은 창을 가진 공간이 작은 창을 가진 공간에 비해 비슷하거나 오히려 더 적은 수준으로 에너지를 소비할 수도 있다.
그래서 설계자들이 새로운 창호 관련 기술들에 대해 인지하고 창호 설계 요소들이 건축물의 에너지 성능에 미치는 영향을 파악하고 있는 것은 매우 중요하다.
국토해양부는 이에 대한 올바른 정보를 제공하기 위해 우리나라를 중부/남부/제주지역으로 구분해 건축물 창호 설계가 냉난방 및 조명 에너지 소비량에 미치는 영향을 조사했다. 각 지역별로 4개 향, 4개 창면적비, 4개 창호 유리 종류, 향별 차양 설치 여부, 조명 제어 여부 등 다양한 창호 설계 조건에 따른 에너지 소비량을 계산해 절감 효과에 따른 가이드라인을 제시했는데 여기에서는 주요 부분을 정리해 싣는다.

창호의 향… 중부 · 남부 '남향', 제주 '북향'가장 유리
중부 지역은 법규 수준의 창호를 적용할 경우(창면적비 40% 기준), 건축물 에너지 소비량 관점에서 남향이 가장 유리하며 북향(4% 증가) > 동향(20% 증가) > 서향(21% 증가) 순으로 나타났다. 남부 지역 역시 남향이 가장 유리한 것으로 파악됐고 북향(8% 증가) > 동향(20% 증가) > 서향(22% 증가) 순이었다. 그러나 제주 지역은 북향이 가장 효율적이었고 남향(9% 증가) > 동향(30% 증가) > 서향(26% 증가) 순으로 조사됐다.
따라서 세 지역 모두 남 · 북향 창호에 면한 외주부 존은 동 · 서향 창호에 면한 경우에 비해 에너지 소비량이 적은 것으로 파악돼 에너지 효율을 위해 남 · 북향 창호 면적을 늘리고 동 · 서향 창호의 면적은 줄이는 것이 바람직하다도록 한다.

창호의 향과 창면적비, 남향에 40% 가장 바람직
중부 지역 동 · 서향에서는 창호 종류에 상관없이 에너지 소비량은 창면적비에 거의 비례해 증가했다. 따라서 동 · 서향의 창면적비는 40%이내로 하되 가능한 최소화한다. 남향에서는 창면적비 40%까지는 에너지 소비량이 완만히 증가하다가 40% 이상이 되면 급격히 증가하기에는 40% 정도로 설정하는 것이 바람직하다. 한편 북향에서는 창면적비 증가에 따른 에너지 소비량 증가가 크지 않았다. 특히 열관류율이 매우 낮은 고단열 창호를 적용하면 창면적비 증가에 따른 겨울철 열 손실에 비해 일사획득이 더 많아져 전체적으로는 에너지 소비량이 감소하기도 했다. 따라서 북향에 열관류율이 낮은 창호를 사용하는 경우 창 면적비에 제한을 두지 않아도 된다.
남부 지역은 동 · 서향 및 남향에서는 창면적비 40%까지 에너지 소요량이 완만히 증가하다가 40% 이상이 되면 급격히 증가하는 모습을 보였다. 또한 창면적비 40% 이하인 경우 창호 종류에 따라 수직 차양이나 조명 제어 적용 시 에너지 소요량이 증가하는 경우도 있었다. 따라서 남부 지역 동 · 서향 및 남향의 창면적비는 중부 지역과 마찬가지로 40% 정도로 설정하는 것이 좋다. 북향에서는 창면적비 증가에 따른 겨울철 열 손실량에 비해 일사 획득량이 더 많아져 전체적으로는 에너지소요량이 감소하기도 했다. 따라서 북향의 창면적비는 최대한 늘리는게 효과적이다.
제주 지역 남향 창호는 수평 차양에 의한 에너지 소요량 감소 효과가 크므로 차양을 설치하는 게 효율적인 것으로 나타났다. 단, 창면적비 40%이하인 경우에는 차양 설치에 따른 겨울철 일사획득 감소로 에너지 소요량 감소 효과가 매우 적게 조사돼 차양을 설치하지 않아도 된다. 북향창호는 차양 설치에 의한 에너지 소요량 감소 효과가 매우 적거나 오히려 증가할 수 있어 차양을 설치하지 말아야 한다. 반면 동 · 서향 창호에서 창면적비가 40%를 초과하는 경우에는 수직 차양에 의해 에너지 소요량을 줄일 수 있으므로 차양을 설치하는 것이 바람직하다.

중부 남부는 '남향', 제주는 '동서향'에 차양 설치해야
중부 지역에서 남향 창호는 수평 차양에 의한 에너지 소요량 감소 효과가 크므로 차양을 설치하는 것이 바람직하고 북향 창호는 그 효과가 미비해 차양을 설치할 필요가 없다. 동향이나 서향 창호의 경우에도 수직차양을 설치해 요구량을 절감할 수 있으나 남향에 설치한 수평 차양과 비교하면 절감 효과가 미비했다. 특히 SHGC값이 높은 창호를 적용하거나 창면적비를 40% 이상으로 늘려야 할 경우, 외부 차양 설치를 반드시 고려하도록 한다.
한편 남부 지역 남향 창호는 중부 지역과 마찬가지로 차양을 설치하는 것이 좋으나 창면적비 40% 이하인 경우에는 차양 설치에 따른 겨울철 일사획득 감소로 에너지 소요량 감소 효과가 매우 적은 것으로 나타나 차양을 설치할 필요가 없다. 동 · 서향 창호에서 창면적비가 40%를 초과하는 경우에는 수직 차양에 의해 에너지 소요량을 저감할 수 있으므로 차양을 설치하는 것이 바람직하다. 창면적비가 40% 이하인 경우에는 겨울철 일사획득 감소로 에너지 소요량 감소 효과가 매우 적거나 오히려 증가할 수 있으므로 차양을 설치하지 않도록 한다.

제주 지역 남향 동 · 서향 창호는 차양을 설치하는 게 좋다. 특히 창면적비가 증가할수록 남 · 동 · 서향 창호에서 차양에 의한 에너지 소요량 저감효과가 커지므로, 창면적비를 40% 이상으로 높이고자 할 경우에는 반드시 차양을 설치한다.

자동 조명 제어 시스템, 에너지절약 효과 크다
중부, 남부, 제주 지역 모두 조명을 자동으로 소등하는 조명 제어를 적용하는 경우 모든 향에서 차양을 설치하는 것보다 에너지 소요량 절감효과가 크므로 반드시 적용하도록 한다. 중부와 남부 지역은 조명제어 적용에 따른 에너지 소요량 절감 효과가 남향, 동 · 서향, 북향의 순인 것으로 나타나 남향부터 우선설치하는 게 좋다.
이에 비해 제주 지역은 남 · 서향 외주부 존이 가장 크고 다음이 동향, 북향의 순서로 조사돼 남향 및 서향부터 적용한다.

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