고효율 건축 열전 ‘창호 기술력의 결정체’
전방위적인 고효율 건축 흐름이 업계를 강타하고 있다. 일부 공공기관과 프로젝트성 건축물을 중심으로 차츰 저변확대가 이루어지고 있는 것. 특히, 녹색건축의 핵심요소로 꼽히고 있는 창호 분야의 기술개발과 고효율 제품 보편화도 빠르게 진행되는 추세다. 본지는 국내 대표적인 고효율 건축물의 면면을 통해 창호 기술력의 현재와 다가올 미래건축을 함께 들여다보고자 한다.
취재 차차웅 기자 (windoor @ windoor.co.kr)
고효율 건축물로 본 창호 기술력 ‘어디까지 왔나’
각종 최첨단 건자재 총출동···공공에서 민간으로
에너지세이빙 녹색건축 흐름은 국내 건축업계는 물론, 학계, 관련 산업계에도 큰 영향을 미치고 있다. 공공기관들과 각종 에너지 관련 홍보관들 역시 저마다 고효율 창호 등 최첨단 건자재를 적용하는 추세다. 그 기술력의 진면목을 7곳의 국내 고효율 건축물을 통해 만나보자.
이중외피, 3중로이유리 적용 ‘서울에너지드림센터’
서울 상암동 평화의 공원에 위치한 ‘서울에너지드림센터’는 국내 최초 에너지 자립형 친환경 건축물로 잘 알려져 있다. 단열, 폐열, 채광, 폐열회수, 야간방출, LED조명 등의 에너지절약 기술을 사용해 에너지소비량의 70% 이상을 저감하고, 남는 30%의 에너지는 태양광(272kW), 지열(112kW)의 신재생에너지 설비를 통해 충당하는 시스템을 적용한 것. 이곳은 연면적 3762㎡(지하1층, 지상3층) 규모로, 유럽 최대의 태양광 에너지 연구기관인 프라운호퍼가 기획, 설계 및 감리 등에 참여해 국내외 최신기술이 적용되어 눈길을 끈다.
건물 전체를 감싸고 있는 이중외피 구조 역시 단열 성능을 충분히 확보했다는 평가를 받는다. 냉난방 에너지 손실이 가장 큰 외측 창호는 이건창호의 3중유리 창호를 적용했고, 모든 유리는 로이코팅을 통해 창호 등급 1등급 수준의 열관류율을 보인다.
또한, 모든 창호에 외부 전동 블라인드가 설치되어 있다는 것이 눈에 띈다. 일사량에 따라 슬롯이 자동으로 여닫힘으로써 조명 제어에도 큰 역할을 한다. 아울러 건물의 가운데부분을 4면 유리로 둘러싼 빈 공간으로 설계한 것도 자연 채광을 충분히 받기 위한 까닭이다.
서울에너지드림센터 관계자는 “국내 최고 수준의 창호와 차양이 적용되어 냉난방 부하 방지는 물론, 조명 에너지 부분도 크게 향상 되었다”고 전했다.
진공유리 창호 시스템의 ‘제로카본 그린홈’
경기도 일산 한국건설기술연구원(이하 건기연) 본원에 있는 ‘제로카본 그린홈’은 지난 2012년 2월 착공해 같은해 11월에 완공된 프로젝트 건축물이다. 건기연 연구원들이 직접 참여한 만큼 미래 건축 기술의 결정체로 손색이 없다는 평.
출입문부터 진공단열유리를 적용해 이목을 집중시켰고 동, 서, 북측 전면에 사용된 LG하우시스의 진공유리 창호 시스템은 탄성을 자아낸다. 여기에 적용된 초단열 진공유리는 마이크로 스페이서 기술을 도입해 2장의 판유리 간격을 0.25mm 진공 상태로 유지시킨 제품이다.
창호 등급 1등급의 슬라이딩 창호도 건물 곳곳에서 살펴볼 수 있다. 슬림형 이중창호 시스템을 사용해 내풍압성과 수밀성을 향상시킨 이 제품은 기밀성과 작동 편리성 면에서도 뛰어나다는 평가를 받는다.
아울러 알루미늄과 PVC를 결합한 복합창호 역시 1.0W/㎡·K의 열관류율과 기밀 1등급의 성능을 앞세워 ‘제로카본 그린홈’의 에너지효율성을 높이고 있으며, 열교차단형 플래그힌지와 핀 모헤어를 설치해 단열과 기밀성능을 한층 더 강화한 에스와이의 초단열문도 눈길을 끄는 요소다.
또한, 3층 거실 한 면에는 단축추적식 태양광 발전 창호 시스템이 자리 잡고 있다. 복층유리 내부의 각 슬롯에 결정질 태양전지를 입혔고, 8개의 슬롯들은 태양 고도에 따라 자동으로 각도가 조절된다. 이 시스템은 별도의 태양전지 설치 공간이 필요하지 않아 설치비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 뿐만 아니라 복층유리 내부 공기층에 전동 조절이 가능한 블라인드 내장형 창호도 찾아볼 수 있다.
건기연 최경석 박사는 “고성능 창호뿐 아니라 창호와 벽체 연결부의 기밀성능 확보에도 심혈을 기울였다”며 “뿐만 아니라 배관·배선과 벽체 연결부분에도 기밀테이프를 적용했다”고 전했다.
EVB로 손쉬운 일사 조절 구현 ‘노원에코센터’
지난 2012년 2월에 준공된 ‘노원에코센터’는 고성능 3중유리 시스템 창호 등 고효율 건자재와 태양열, 태양광, 지열을 통한 자체적인 에너지 생산력을 통해 에너지자립형 공공건물이라는 찬사를 받는다. 더구나 기존 폐수영장 관리실을 리모델링한 점을 높게 평가 받아 ‘제 1회 대한민국 녹색건축대전’에서 최우수상을 수상하기도 한 건축물이다.
출입문부터 예사롭지 않다. 현관문을 일정 거리를 유지한 채 2중으로 설치해 개폐 시 발생하는 열손실을 효과적으로 차단한 것. 각각의 실내외 현관문에는 단열처리가 되어 있으며, 여타 도어 역시 마찬가지다.
1층 남측전면에 위치한 PVC Tilt&Turn 시스템 창호는 고성능 3중유리(로이+투명+로이)에 아르곤가스, 단열간봉이 적용되어있어 고효율성을 자랑한다. 또한, 북쪽을 제외한 모든 창에 외부전동블라인드를 설치해 손쉬운 일사 조절을 구현했다.
아울러 자연환기가 가능하도록 실간 벽체를 낮추고 개방형 천장재를 사용한 점도 특징이며, 실내의 열을 회수하기 위해 설치된 5대의 폐열회수환기장치 역시 ‘노원에코센터’의 에너지효율을 높이기 위한 노력으로 부각된다.
노원에코센터 관계자는 “에너지 생산만큼 중요한 것이 에너지절약”이라며 “다양한 건자재를 통해 단열성 및 기밀성 확보는 물론 고효율 LED조명도 사용해 에너지 손실을 최소화시켰다”고 전했다.
50년 된 청사를 그린건축물로 ‘대한민국역사박물관’
옛 문화체육관광부 청사를 리모델링해 정부청사 그린리모델링 1호로 기록된 ‘대한민국역사박물관’은 2년여의 공사기간을 거쳐 지난 2012년 12월 개관했다. 이곳은 부지 6445㎡에 건축총면적 1만734㎡으로 지상 8층 건물에 4개의 상설전시실과 2개의 기획전시실, 수장고, 세미나실, 강의실, 카페, 문화상품점, 옥상정원 등을 갖추고 있다. 특히, 친환경건축물 최우수 등급을 획득했을 뿐만 아니라, 지난 2012년 제1회 대한민국 녹색건축대전에서 우수상을 수상해 공공건축물 리모델링 사업의 주요 사례로 꼽힌다.
리모델링 이전 기존 건물은 준공 이후 50년이 넘어 단열성능이 매우 취약했고, 인체에 유해한 석면단열재도 적용되어 있었다. 또한 건물의 주 입면이 서향을 바라보고 있어 냉방에너지 증가와 일사 조절 문제가 지적되기도 했다.
때문에 리모델링 시 창호부분의 단열성능을 개선하기 위하여 3중유리를 사용했고, 불필요한 창호 부분을 벽체로 변경해 창면적비를 최소화했다. 또한, 입면 창호 외측에는 불투명 유글라스를 설치해 산란광만을 자연채광에 활용하고 직달일사의 유입은 배재한 점이 특징이다.
아울러 공용공간과 업무공간은 아트리움 및 개폐 창을 이용해 자연환기가 가능하도록 구성했다. 뿐만 아니라 녹화공간도 계획해 공공에게 개방했으며, 생태면적율을 40% 이상 확보해 입체적 친환경 공공공간이라는 평가를 받았다.
국토부 관계자는 “노후 공공건축물을 녹색건축물로 탈바꿈시키는 시범사업을 통해 국내 그린리모델링 시장 활성화 및 국가 온실가스 감축목표 달성의 기폭제로 삼겠다”고 밝혔다.
스틸커튼월과 이중외피 ‘포스코 그린빌딩’
포스코와 연세대가 에너지 저감형 오피스, 공동주택 모델개발을 위한 목적으로 설립한 ‘포스코 그린빌딩’은 총 106가지의 친환경 요소가 접목된 건축물이다. 연면적 5571㎡(1685평), 건축면적 1967㎡(595평)로 복합 건축 실험동으로는 국내 최대 규모를 자랑하며, 오피스(1200평), 모듈러 시스템(55평), 홍보전시관(80평), 공동주택(345평)으로 구성되어 있다.
특히, 스틸커튼월로 이루어진 오피스의 남측외관 커튼월면에는 이중외피시스템이 적용되었는데, 중공층에는 블라인드를 설치해 자연환기는 물론 건축물의 에너지 절감 효과에도 탁월하다는 평가를 받는다.
스틸커튼월 역시 알루미늄 커튼월 대비 단면크기를 40%까지 감소시키고, 스프링 내장형 T형 볼트로 유리를 고정해 시공성은 물론 단열성과 내화성능까지 향상시켰다.
포스코 그린빌딩 관계자는 “스틸커튼월의 기밀성과 열효율을 높이기 위해 유리 내외측 실리콘 가스켓과 충진재를 일체화 했다”며 “단위 면적당 투과되는 열량인 열관류율이 0.92W/㎡·k로 국내 최고 수준이며, 일산 아쿠아플래닛, 세종시 정부청사 3-2단계, 모뉴엘 본사사옥에 사용되었다”고 설명했다.
또한, 출입구 좌측 공동주택 외벽에는 BIPV형 루버가 설치되어 태양광 발전과 일사 조절기능까지 소화하고 있다. 뿐만 아니라 공동주택 창문 곳곳에는 단열 셔터가 적용되었는데, 이 제품은 알루미늄 이중 슬롯 내부에 단열재를 충진해 단열성과 내구성을 높였다.
아울러 ‘100% 저감형 공동주택’에는 알루미늄과 PVC 소재로 만들어진 Turn&Tilt방식의 시스템 창호가 설치되었다. 보다 안정적인 창호 개폐성능을 위해 독일 슈코의 하드웨어를 적용했으며, 유리 양면에 단열 코팅 및 아르곤 가스가 주입된 3중유리를 사용했다. 특히, 알루미늄 시스템창호에는 고단열 구현을 위해 정밀 3중 챔버 형태의 단열바를 선택했고, 창호와 유리가 만나는 부위의 단열성능을 높이기 위해 단열패드까지 접목시켜 열관류율을 1.176W/㎡·k까지 구현했다.
에코샤프트로 채광 효과 높인 ‘신정도시마을’
지난해 녹색건축대전 대상을 수상한 ‘신정도시마을’도 친환경 건축 기술의 진면모를 보여준다는 평가를 받는다.
서울 양천구 신정동에 대지면적 2569.20㎡, 건축면적 1261.41㎡, 지하2층, 지상8층 규모로 조성된 ‘신정도시마을’은 신혼부부 입주자를 위한 다양한 노력이 엿보인다. 특히, 옥상부터 지하 2층 주차장까지 밝은 빛과 공기가 유입될 수 있게 설치한 에코샤프트(Eco Shaft)가 가장 눈에 띄는 기술력으로, 이는 햇빛이 건물 가운데를 관통할 수 있게 수직으로 뚫은 통로를 말하며 환기와 채광 효과를 높이는 역할을 한다.
복도에 설치되어 있는 수많은 LG하우시스의 대형창도 채광과 환기의 효율성을 높이고 있으며 공동 테라스에는 카페나 상가 건물에 주로 쓰이는 폴딩도어가 적용되어 눈길을 끈다.
창호 신기술 총 집합 ‘서울시 신청사’
최신 공법이 적용되어 화제를 불러일으킨 바 있는 서울시 신청사는 연면적 9만788㎡ 규모에 6900여장의 유리를 붙이는 커튼월 공법으로 지어졌다. 한옥의 처마를 형상화한 남측 면 상단의 곡선 부분은 차양효과를 낼 뿐만 아니라 비정형으로 휘어져 부드러움이 한층 더 묻어난다는 평. 남측외관 커튼월 전면에 들어간 유리는 모두 1604장으로 모양과 크기가 제각각이다. 곡선으로 전면을 구성하면서 유리가 모두 다른 모양을 할 수밖에 없었던 것이다. 여기에 적용된 복층유리는 두께 31.52㎜로 이 중 6㎜가 기능성 트리플 로이유리로 이루어져 있다. 트리플 로이유리는 특수 금속 막을 3겹으로 코팅해 일반 유리보다 단열 효과가 2배 이상이며, 적외선 차단 효과도 4배가 넘는 것으로 알려진다.
내부로 들어가면 이중외피 공법을 확인할 수 있다. 외부벽과 내부벽 사이에 8~12m 정도의 간격이 1층부터 최상층까지 이어져 외부 공기가 내부에 미치는 영향을 최대한 낮췄다. 유리 외벽 3층 높이에 위치한 개폐가능한 창으로 유입된 뜨거운 공기를 최상층 지붕 밖 배기창으로 배출하는 원리다. 겨울에는 반대로 배기창을 닫아 공기를 빠져나갈 수 없게 해 따뜻한 공기로 난방효과를 볼 수 있다.
엘리베이터를 타고 9층으로 올라가면 천창에 위치한 건물 일체형 태양광 발전시스템(BIPV)을 확인할 수 있다. 이를 통해 신청사는 조명소비전력(678.1KW)의 약 30%인 200㎾를 천창과 지붕층에 설치된 집광판을 이용해 생산하게 된다. 아울러 지붕층에 설치된 태양열 집열판을 통해 총 26만Kcal/h(집열면적 600㎡)를 집열, 냉난방에 활용이 가능토록 했다.
