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주택 에너지절약에 기여하는 높은 단열 기술(4)

출처: http://data.nistep.go.jp/dspace/bitstream/11035/2821/1/NISTEP-STT033E-69.pdf

 3) 단열 성능 향상을 위한 대책: 기밀성 및 열교

 

     일본을 포함한 많은 국가에서, 단열 성능 향상을 위한 기밀성 지수는 주택의 에너지절약 기준에 명시되어

     있습니다. 기밀성 지수는 외벽, 천장, 바닥 및 창문과 같은 건물 외장에 존재하는 작은 틈새의 전체 면적을

     건물의 바닥 면적으로 나눈 값으로 C(등가 개방 면적)이라고 합니다. 일반적으로 외부의 차가운 공기가

     내부의 벽 구조로 유입되고 가열된 실내 공기가 이 간극을 통해 외부로 흐르기 때문에 열손실은 C값이 증

     가함에 따라 증가합니다.

 

     이 기밀성 지수는 보이지 않는 간격으로 현장 측정에서만 가능하며, 구성하는 방법에 크게 영향을 받습니

     다. 기밀성에 대한 실제 대책은 전기 콘센트의 틈새를 막고, 벽 안쪽을 배선하는 방법, 단열재를 나무 프레

     임에 단단히 고정하고 정확하게 절단하고 모양을 만드는 방법 등 신중한 설계 및 시공 처리가 필요합니다.

     ​이전 절에서 언급한 바와 같이 습기 보호 및 공기 밀폐 시트는 밀폐 성능을 향상시키기 위해 배치됩니다.

 

     단열 성능을 향상시키는 또 다른 요인은 열교입니다. 열교는 주택 내부와 외부의 대기 사이에서 열이 흘러

     가는 현상으로 발코니, 지붕 및 벽 등과 같은 내부와 외부를 연결하는 구조 부품을 통해서 발생합니다.

     ​열교를 위한 필수적인 대책은 부품의 열전달 경로를 물리적으로 차단하는 것입니다. 유럽에서 사용되는

     구체적인 조치는, 예를 들어 주택 자체로부터 분리하고 지붕 설치 부분을 최소화하여 발코니를 독립적으로

     설치하는 것입니다. 이러한 조치는 지진 발생 빈도가 있는 일본에서는 아직 익숙하지 않지만, 장래에 효과

     적인 방법을 수립하는 것이 본질적으로 고려되어야합니다.

 

 4) 고성능 단열재

 

     최근 단열재 개발에 있어, 열전도율이 0.020(W/m.K)로 높은 성능을 보였으며, 종래의 유리섬유는 0.05

     (W/m².K)입니다. 고성능 단열재 기술의 주된 방향 중 하나는 기포 셀이 수지 벌크에서 서로 연결되지 않는

     독립적인 발포 구조를 확립하는 것입니다. 최근에 제조 기술에 의해, 기포 셀의 최소화 및 발포 가스 주입

     과 같은 보다 얇은 단열층이 진행되고 있습니다. 이 효과로 인해, 유리섬유(동등한 성능)의 두께에 비해

     단열 재료의 충진 공간을 40% 절약할 수 있습니다.

 

     재료는 하드 보드와 같기 때문에, 보충용 연질 재료로서는 사용할 수는 없지만, 외벽 패널 등으로 사용하는

     경우에는 단열 외피 막으로서 사용하기에 적합할 것입니다. 강철 모멘트 프레임 구조에서 강철 프레임 표면

     을 덮기 위한 단열 필름과 같은, 열교 보호물로 적용할 수 있다는 또 다른 잠재력을 가지고 있습니다.

 

 5) 독일의 패시브하우스: 단열 기준의 궁극적인 수준

 

     독일은 1970년대 석유 위기 이후, 소비자 부문의 에너지절약 정책에 따라 에너지절약 주택을 홍보했습니다.

     역사적인 과정에서 연구원들은 제로 에너지 하우스를 탐구하는 데 어려움을 겪었습니다.

     ​과거의 실험적 도전은 오늘날의 독일에서 엄격한 에너지절약 표준을 형성한 것으로 인식됩니다.

     ​독일의 현재 저에너지 하우스 기준은 합법적으로 집(단독 주택)의 난방을 동반한 연간 에너지소비가 70

     (kWh/m²·)일 것을 요구합니.

     더욱이, 기관은 2009년 이후 더 엄격한 기준이 어떻게 되어야하는지 대해 논의했습니다.

     ​독일에는 보일러의 연료 소비로 인한 “3리터 주택과 가장 엄격한 패시브하우스와 같은 현행의 법적 표

     준 외에도 자발적으로 보다 엄격한 표준이 있습니다. “패시브하우스라 함은 난방 시설(단독 주택)의 연간

     에너지 소비량이 15(kWh/m²·) 이하인 주택으로 정의됩니다.

 

     이 성능 수준은 실제로 겨울에는 난방 기구가 필요 없다는 것을 의미합니다. 독일 패시브하우스 연구소에

     따르면 패시브하우스에 등록된 실제 건물은 독일에서 주로 건축된 1,000개 이상의 현장에 달했습니다.

     ​한 다세대 주거용 건물의 공동 주택을 비롯한 주택 단위 수는 이미 20056,000 가구를 넘었습니다.

     ​단열 성능에 대한 이상적인 건물 비전을 제시하는 패시브하우스에 대한 추세는 미래의 에너지절약 기준

     을 수립하는 데 있어 주목할 만한 원동력이 될 것입니다.

 

5. 미래 주택의 에너지절약 정책 및 기술 개발

 

    아래 []는 바람직한 정책과 기술이 미래에 어떻게 보일지에 대한 아이디어를 보여줍니다. []A부터

    D까지를 사용하는 정책과 기술에서 아이디어의 방향을 요약한 것입니다.

[바람직한 정책과 기술의 방향]

 A. 기존 기술과 신축 주택의 측정

 

     정책면에서는 다른 국가의 에너지절약 수준과 비슷한 수준의 주택 에너지절약 수준을 고려해야합니다.

     ​또한 일본은 향우 저탄소 사회의 리더가 되기 위해서 보다 엄격한 기준 제정에 관한 논의할 필요가 있습니

     다. 러한 정책이 효과적인 조치로 보장하기 위해, 필수 표준으로 전환하는 것이 중요합니다.

     ​토론은 우대 세제 등 금융 인센티브의 다른 측면에서도 접근해야 할 것입니다. 기술 측면에서, 높은 단열

     성능을 발휘할 수 있는 다양한 종류의 부품 및 구성품이 이미 수입이 가능합니다. 따라서 이들을 일본에서

     광범위하게 주택 건설에 적용함으로써 가까운 미래에 높은 단열 성능 요건을 충족시키는 높은 단열 주택을

     실현할 수 있습니.

 

     그러나 이것은 모든 설계자와 건설 계약자가 단열 기술을 이해하고 있음을 의미하는 것은 아니며, 에너지

     절약은 여전히 건물 주인에게 최우선 순위가 아니라는 것을 의미합니다. 위와 같은 상황은 단열 시스템

     기술의 표준화와 진흥 및 건물 소유주를 위한 개선에 대한 요점을 형성했습니다. 이를 위해 정부의 지도력,

     ​건축 건설 관련 당사자의 개선 등 다양한 노력이 필요합니다.

 

     건물 소유자에 대한 인센티브 측면에서 NEDO(신에너지 및 산업 기술 개발기구)는 고효율 설비 도입 촉진

     및 단열 개보수 보조금 정책 등의 정책을 시행하고 있지만 절차 및 과정을 까다롭습니다.

     ​창문 부품에서 단열 성능 평가 시스템을 기반으로 단열재 및 단열재의 가격을 우선적으로 낮추는 것을

     고려하여 향후 건물 소유자가 적용할 필요가 없는 보다 쉬운 시스템 및 절차를 기대할 수 있습니다.

     ​건축 분야의 에너지절약을 위한 공간을 포함하지 않는 세금 및 건축 규제에 대한 새로운 우대 조치에 대한

     논의의 여지가 있습니다.

 

 B. 신기술로 신축 주택 측정

 

     일본에서는 지진과 태풍의 자연 재해를 대비한 철골과 금속을 사용하는 튼튼한 건물이 많이 건물이 개발

     되어 일반화되었습니다. 이와 같이 금속을 사용하는 주택은 금속 구조체에 흐르는 열이 증가하기 때문에

     단열 성능이 반드시 불리해집니다. 그러나 금속 화염과 외부 대기 사이의 열전달 경로를 물리적으로 차단

     하는 단열 시공 방법이 최근에 개발되었습니다.

     ​이 경우 실용적인 기술로서 1.0(W/m².K) 미만의 열손실계수에서 높은 수준을 달성했습니다.

     ​이 기술의 진흥으로 지진에 대한 높은 단열 성능과 튼튼한 건물 구조를 모두 충족시키는 새로운 주택 아이

     디어를 목표로 하는 것이 일본이 다가서야하는 독특한 방법이 될 것입니다.

 

     근본적으로 주택용 높은 단열 기술이 개발된 유럽 지역은 추운 기후로 인해 냉각을 위한 공조 장비가 반드

     시 필요한 것은 아닙니다. 일본의 기후는 이 지역에 비해 여름에 덥고 습하기 때문에 난방 및 냉방 모두를

     위한 에어컨 장비가 필요합니다. 따라서 겨울철 단열 성능과 보온 성능 외에도 여름철 차양과 시원한 여름

     철 성능 또한 중요해지고 있습니다. 시원한 유지 성능은 단열재의 성능을 동시에 높일수록 향상되지만,

     ​일광 차단 성능을 향상시키려면 다른 개별 조치를 수정해야합니다.

 

     유럽에서는 차양 문제에 대응하는 연구가 최근 많은 건물에 도입되었으며, 튼튼한 전동식 금속 차양막이

     공간 밖의 건물에 설치되었습니다. 건물 외부에서 태양열을 차폐하는 것은 내부에서보다는 효율적이어서

     방법이 진행되고 있습니다. 그러나 일본에서 고려할 때, 태풍으로 인한 심한 바람이 큰 문제가 될 수 있습

     니다.

     일본에는 “Sudare”와 레인 셔터 “Amado”라는 전통적으로 뛰어난 문화가 있으며, 이것은 사용할 때 분리

     가 가능합니다. 심한 바람이 불 때 부서지지 않는 기능을 갖추는 것이 중요합니다.

 

     오늘날 일본은 단열과 일본의 기후 조건에서 파생된 차양의 요건을 모두 충족시킬 수 있는 미래의 창을

     설립하는 것이 중요하다는 것을 인정합니다. “기술 전략 맵에서 제시된 개념을 기반으로 한 구체적인

     다목적 창문 구조를 보다 빠르게 창출하기 위해서는 일본의 중요한 정책이 될 것입니다.

 

 C. 기존 기술로 기존 주택 측정

 

     정책 측면에서, 주거 에너지절약 기준에 근거한 규제는 외국에서와 마찬가지로 기존 주택에 초기에 적용되

     어야합니다. 기존 주택의 규제 요건을 충족시켜야 하는 유럽에서는, 세계 유산으로 등록된 건물을 제외하

     고 외벽 단열재를 사용하는 오래된 건물의 개조 공사가 시행됩니다. 일본의 경우, 기존 주택의 수는 약

     ​4,700만 개이며, 최근 몇 년 동안 새로 건설된 주택의 경우 약 120만 가구에 비해 압도적으로 많습니다.

 

     기존 주택을 신축 주택으로 대체하는 데는 일반적으로 40년이 걸릴 것으로 생각되기 때문에, 기존 주택에

     대폭적인 혁신의 강화가 절실히 필요하다는 것은 분명합니다. 그러나 오늘날에도 대규모 공사가 없는 저렴

     한 보수 방법이 존재하지만, 단일 창유리에서 다중 유리로 유리창만 교체할 수 있는 혁신적인 부품은 여전

     히 시장에서 구입할 수 있습니다.

 

D. 새로운 기술로 기존 주택에 대한 측정

 

     현재의 기존 주택에 대한 효율적인 개보수를 실현하기 위해, 새로운 기술 개발이 절실하게 요구되고 있으

     며, 모듈화를 통한 저렴한 비용으로 개조 및 공사 기간을 단축함으로써 부품 및 부속을 신속하게 교체할

     수 있습니다. 다른 한편으로, 향후 수년 내에 건설될 미래 주택에 대한 새로운 혁신 기술을 고려할 필요가

     있습니다. 최근 들어 주택 구조가 더욱 견고해지고 수명이 길어지면서, 새로운 창문과 문을 교체해야하는

     필요성은 장래에 주택을 짓고 나서 더 높은 단열 성능으로 개선될 것입니다. 이 경우 사전에 쉽게 교환할

     수 있도록 설계해야하는 부품에 대한 조사를 기반으로 표준화함으로써 낭비적인 철거의 감소가 예상됩니다.

 

6. 결론

 

    일본이 개발한 고효율의 난방장치 기술의 장점을 살려 미래에 저탄소 사회 시대의 리더가 되기 위해서는

    우선 높은 단열재 주택 기술 진보에 중점을 두어야합니다. 이를 위해 장기 비전을 충족시키는 엄격한 에너지

    절약 기준을 제정하고 요구 사항에 부합하는 기술 개발을 지원함으로써 일본이 이행해야 할 긴급한 문제가

    될 것입니다.

 

    일본의 조건은 주택의 존재가 매우 특별합니다. 예를 들어, 겨울철에는 추운 기후, 여름철에는 습기가 많고

    더우며 지진과 태풍이 빈번합니다. 일본의 특수한 상황에 적합한 저에너지 주택을 건설하려면, 유럽에서

    개발된 기술을 따라 잡을 수 있을 뿐만 아니라, 고유한 기술을 통합한 새로운 단열시스템 기술을 개발해야

    합니다.

 

    일본은 다양한 주택 건설 방법이 있는 나라입니다. 일본의 단열 기술을 개발하고 홍보할 때, 기존의 주택

    건설 방법 및 학계를 기반으로 한 시스템 기술을 넘어서 시스템 기술의 표준화가 주요 활동이 될 것입니다.

    일본이 현재 무엇을 이행해야 하는지 실제로 실행한다면, 일본의 주택 환경은 10~20년 후에 모든 인식을

    뛰어 넘어 개선될 것으로 기대됩니다.

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