環境親和建築 1

(09주) [제4장 패시브디자인기법]-4

본 강의내용은 “지속가능한 건축의 패시브디자인 (이봉 著, 발언,2011)”을

주교재로 하여 작성되었으며,

네이버 지식백과와 노만포스터의 홈페이지(http: / / www.fosterandpartner.com/)에서

일부 내용 및 그림을 인용하였음.

環境親和建築 제4장 패시브디자인기법 2

IV. 재료계획 (material design)

- 건축 재료 : 구조재，내외장재，설비재 등

- 20세기 초，기능주의 건축의 대두 → 건물의 인공적인 실내 환경조절

가능해짐 → 육중하고 불투명한 벽체는 유리와 같은 경량커튼월 구조로

대체되면서 스크린화됨 → 투명한 재료로 건설된 건축물들은 자연채광

에 의한 조명부하를 줄여 주고 거주자의 정신적，육체적 건강에도 좋은

영향을 미쳐 학습이나 업무효율을 높여 주지만， 열·에너지 부하면에서

불리함 → 이를 보완하기 위하여 로이유리，삼중유리，에어 플로우(air

flow)유리，프릿그라스(frit glass) 등 다양한 종류의 친환경적 유리가

개발되고 있음.

- 건강에 유해한 건축 재료 : 주로 페인트나 접착제에 많이 함유되어 있는

포름알데히드(HCHO)와 같은 휘발성유기화합물(VOCS)이 많이 발생되는

재료로서, 실내 공기질을 저하시킴.

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1. 친환경건축재료의 개념

- 생산과 운송에 사용되는 에너지가 적게 들도록 건축현장과 가까운 장소

에서 생산되는 재료, 재사용이나 재활용이 쉽고 자연으로 환원될 수

있는 순환성을 가진 재료, 인체에 무해하고 폐기물을 줄일 수 있는

재료, 건축물의 전생애주기 동안에 사용되는 내재에너지(embodied

energy)와 자재생산에 들어간 총 투입열량인 원에너지가 적은 재료

- 3R

: 첫째 절감(Reduce)은 재료 및 에너지 사용량을

근본적으로 줄임으로써，건축물에서 발생하는

쓰레기와 같은 오염물질의 양 또한 줄이는 것이다.

: 둘째 재사용(Reuse)은 특별한 공정이나 절차를

거치지 않고，건축자재를 반복적으로 다시 사용하는 것이다.

: 셋째 재활용(Recycle)은 화학적인 공정이나 절차를 거쳐，에너지와

자원을 순환시키며 다시 사용하는 것을 말한다.

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- 세계적인 생태주의 건축가 켄 양(Ken Yeang) :“나무는 유기적인 재료이

지만 벌목 과정에서 열대림을 파괴할 수 있고，철은 재활용이 가능하나

그 과정에 많은 에너지가 소요되므로，모든 사항을 종합적으로 고려해

적합한 건축재료를 선택해야 한다”

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2. 친환경건축 재료의 분류

1) 천연재료(natural material)

- 흙，나무，돌과 같은 원재료를 채취하여 건축재료로 이용하기 적합한

크기와 형태로 절단·가공하여 사용되는 재료

- 채취，생산，가공과정에서 화학적 성분이 들어가지 않고，천연에서

얻어진 재료로만 만들어진 건축재료

- 황토，목재，석재，짚 등

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2) 친환경재료(environmental material)

- 천연성분에 준하지만 천연으로 만든 것은 아니며，각 나라의 환경기준치

에 맞춰 가공，생산된 건축재료

- 원료의 채취，생산，제조과정에서부터 사용，유지관리，폐기에 이르는

라이프사이클상의 환경부하를 최소화할 수 있고，사용자의 건강을 저해

하지 않는 특성을 지닌다. 즉 무공해의 자연소재들을 혼합 또는 접합

하여 만들거나，천연소재와 인공재료，폐자재 일부를 합성시키지만 유독

물질이 배출되지 않고 인체에 해롭지 않게 만들어진 건축재료이다.

- 복합판재，자연소재 혼합단열재，분해성플라스틱，친환경페인트，친환경

접착제 등

3) 지속가능한 재료(sustainable material)

- 재료자체가 훼손되지 않고 썩지 않아 영구히 사용할 수 있는 재료

- 스틸，동판，알루미늄，강철 등 금속재

- 재활용시 환경부하가 적으나, 생산시 많은 에너지 소비 및 오염을 유발

하고，마감방식에서 유독성 물질을 사용하게 되므로 환경부하가 크다.

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4) 재활용재료(recycling material)

- 건축이나 각종 산업 폐자재 중에서 새롭게 원료로 이용하여 생산된 재료

- 폐콘크리트，폐목재, 폐지，폐플라스틱 등을 이용하여 생산된 건축재료

- 재생섬유 흡음재，재활용 섬유판재，재활용 골재 등

- 우리나라에서는 건축구조물의 철거과정에서 발생한 폐자재를 50%이상

재생하고，한국산업규격에서 정한 이상의 품질을 갖는 것을 건축폐자재

라 하며, 건축폐자재 사용량의 중량비율에 따라，건축물의 높이 및

용적률을 완화해 주고 있다.

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3. 친환경건축 재료의 선정기준

- 건물을 짓기 위해 사용되는 많은 건축재료와 시공기술들은 인간에게

유해할 수 있으며，건설 후에도 여러해 동안 건강에 해로운 가스 및

유해물질을 외부로 방출하게 된다.

- 인체에 유해성 여부，총생애주기 동안의 에너지 소비와 환경부하 정도，

재생 또는 재활용 여부에 따라…

- 첫째，건강에 유해한 성분을 방출하지 않는 방법으로 제작되어，쾌적한

거주환경을 조성할 수 있는 재료 (목재)

- 둘째，채취，생산，운송，그리고 사용하는 과정에서 적은 에너지를 소비

하는 재료

: 채취에서 가공까지 소요되는 에너지 비용은 전체의 10% 정도

: 장거리로 운반하는 경우가 많이 발생하는 금속이나 합성재료는 자연

재료보다 수송과정에서 더 많은 에너지 비용이 발생하게 된다. 반면에

목재나 흙，석재 등은 지역적으로 생산이 가능하여 사용방법에 있어

서도 에너지 소비가 적다.

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- 셋째, 재생가능하고 재활용이 가능한 재료

: 재생이 어려운 건축재료는 재활용을 통해서 원료를 획득할 수 있도록

덧칠이나 코팅을 하지 않고 가능한 원상태로 자재를 사용하도록 한다.

- 넷째, 외부환경과 조화되는 재료

- 친환경건축재료는 그 안에서 삶을 영위하는 인간에게 무해하고 쾌적한

실내 환경을 제공하여야 하며，재료의 제조 및 운송과정에서 에너지

사용과 비용，재료의 기술적 적합성, 그리고 재료의 재활용 특성 등과

같은 기본적인 사항을 종합적으로 고려하여 선정되어야 한다.

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V. 기타계획

1. 단열계획

- 건축물의 단열이란 열이 흐르는 구조체의 전열저항을 크게 하여，열의

흐름을 적게 하는 것이다. 즉 구조체의 두께를 증가시키거나，열전도율

이 작은 단열재를 이용하여 열관류율을 작게 하는 것을 의미한다.

1) 단열재의 종류

- 인조광물섬유계，발포플라스틱계，그리고 자연소재 및 재활용자재계

- 수퍼단열재 : 기존의 단열재에 비해 단열성능이 강화된 단열재로서,

네오폴，에어로젤 등이 있다.

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2) 단열공법 및 설치위치에 따른 구분

- 충전단열법과 외장단열법

: 충전단열법은 부재 사이에 틈새 없이 단열재를 충전하는 것이고，외장

단열법은 벽체나 지붕에 단열재를 붙이는 것을 말한다.

- 단열재의 설치 위치에 따라 실내에 붙이는 것을 내단열이라 하고，벽체

중앙부에 붙이면 중단열，그리고 실외에 붙이면 외단열이라고 한다.

: 에너지 절약측면에 있어서는 외벽의 외부에 단열재를 부착하고，

내수성과 내충격성이 양호한 재료로 마감하여，습기나 외부충격으로부터

보호하는 것이 가장 유리하다고 할 수 있다.

- 열교현상(thermal bridge) : 단열이 부족하거나 끊어진 국지적인 부위

를 통해 열류가 흐르는 현상으로， 결로현상의 원인이 된다.

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3) 단열재 선정 시 고려사항

- 첫째，단열재는 습기를 머금게 되면 단열성능이 현저하게 저하되므로，

투습성이 적은 재료로써 단열성능이 우수해야 한다.

- 둘째，발포플락스틱계 단열재의 경우 포름알데히드 등 유해가스가 방출

되므로，인체에 미치는 해로운 영향이 적은 단열재를 사용해야 한다.

특히 경질우레탄폼의 경우 시공이 편리하여 충진공법에 많이 시용되고

있으나，화재시 유독가스를 발생시키므로 이를 보완하기 위하여

난연성능 또는 불연성능을 강화시킨 제품을 사용하는 것이 좋다.

- 마지막으로，글라스울이나 록울 등은 시공 및 폐기과정에서 인체에 유해

한 분진이 발생하여 환경을 오염시키므로，시공 및 폐기 시 환경에

미치는 영향을 고려하여 선정해야 한다.

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2. 유리 및 창호계획

- 건축물의 에너지 손실량 중 개구부를 통해 발생하는 비중 : 전체의 40%

1) 로이유리(low -e glass)

- 반사유리나 컬러유리의 표면에 은 등의 금속 또는 금속산화물을 얇게

코팅한 것으로 저방사(low-emissivity)유리 라고도 한다.

- 코팅면이 내판 유리의 바깥쪽으로 오도록 만든다.

- 창을 통해 들어오는 가시광선은 대부분 안으로 투과시켜 실내를 밝게

유지하면서도，적외선 영역의 복사선은 효과적으로 차단한다. 따라서

겨울에는 안에서 발생한 난방열이 밖으로 빠져나가지 못하도록 차단하고，

여름에는 바깥의 열기를 차단하는 역할을 하므로，냉난방비를 줄일 수

있는 장점을 가지고 있다.

- 단판유리와 비교해 약 50%, 일반 복층유리보다는 약 25%의 에너지 절감

효과가 있는 것으로 알려져 있다.

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2) 고단열 복충유리 (pair glass)

- 판유리를 두 겹으로 하고 사이에 중공층을 둔 유리

- 실내 측에 로이 유리를 사용하거나 중공층을 진공으로 하면 단열효과가

상승한다. 또한 중공층에 블라인드를 설치하여 일사량을 조절할 수 있는

유리의 경우，중공층이 26mm에 달한다.

- 금속막에 전기를 통과시켜 발열시키는 발열유리는 겨울철 결로를 방지하

고 난방보조 역할도 한다.

3) 고단열 창호시스템 (hiper window system)

- 열교차단 스페이서를 적용한 3중유리와 창호프레임에，촛불형 가스켓과

H형 열교 차단재를 사용하여 공기층을 2개층으로 분절함으로써, 단열성

능을 극대화한 3중유리 창호시스템

- 6mm 유리 + 18.5mm공기층 + 3mm유리

+ 18.5mm 공기층 + 6mm 유리 : 총 52mm

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3. 설비계획

1) 절수시스템

- 사용하지 않는 동안 지수시키는 자폐식 수도꼭지나 전자감웅식 수도꼭지

- 샤워기는 급수시 마다 손으로 눌러서 작동시키는 즉시지수형 샤워헤드

- 대변, 소변별로 사용수량을 조절할 수 있도록 고안된 절수기기

- 소변기의 경우소변과 이물질제거에 효소를 사용함으로써，물을 전혀

사용하지 않는 소변기도 있다.

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2) 고효율절전시스템

- 빙축열 냉방시스템, 대온도차공조시스템 등

3) 중수이용시스템

- 한번 사용한 물을 재처리하여 화장실용수，청소용수，소방용수，

조경용수 등의 잡용수로 재사용하기 위한 시스템

4) 우수이용시스템

- 빗물을 재활용하는 것

- 수처리를 거처야 하며，저류조의 설치면적이 커질 수 있다.