최재철의 집짓기에 도움 되는 설계 제안(9)
건강하고 지속가능한 저에너지주택 사례, 미국 스미스 하우스
우리나라에서도 저에너지 주택에 대한 예비 건추주들의 관심이 높아지면서 패시브 하우스 개념은 이미 일반인들에게 많이 알려져 있다. 반면 ‘액티브 하우스Active house’는 국내에서는 조금 생소한 개념이다. 액티브 하우스는 건물 내에서의 에너지 효율성을 극대화하고, 실내 환경의 질을 높이며, 건물이 주변 환경에 미치는 영향을 최소화하는 것을 목표로 하는 건축 철학이다. 이는 단순히 에너지를 절약하는 것을 넘어 거주자의 건강과 쾌적함을 최우선으로 고려한다. 이로 인해 덴마크를 중심으로 시작된 액티브 하우스 개념은 유럽 전역으로 퍼지고 있으며, 북미시장에서도 조금씩 알려지고 있다.
액티브 하우스는 에너지 효율성을 높이기 위해 태양광 패널, 고효율 단열재, 에너지 효율적인 창문과 같은 기술을 사용해 에너지 소비를 최소화한다. 또 건물의 에너지 수요를 최소화하기 위해 패시브 디자인 원리를 적용한다. 아울러 액티브 하우스는 실내 공기질(Indoor Air Quality), 자연 채광, 온도 조절과 같은 요소들을 통해 거주자의 건강과 쾌적함을 추구한다. 이를 위해 자연 환기 시스템, 효율적인 난방 및 냉방 시스템 등이 설계에 포함된다. 액티브 하우스는 지속 가능한 건축 재료의 사용과 더불어 건물 운영 과정에서 발생하는 탄소 배출을 최소화하는 데 중점을 둔다.
또 재생가능 에너지원을 최대한 활용함으로써 환경에 미치는 부정적 영향을 줄인다. 액티브 하우스는 건물이 사용자와 환경에 미치는 긍정적인 영향을 극대화하기 위해 이 세 가지 주요 원칙(에너지, 실내 환경 질, 환경 영향)을 균형 있게 통합한다. 이번 호에서는 단순히 에너지를 절약하는 것을 넘어 건강하고 지속가능한 실내 환경을 만들어낸 미국 최초의 액티브 하우스 사례(Smith residence)를 소개하려고 한다.
저렴한 유지비용
스미스 하우스(Smith Residence)는 2013년에 완공된 미국 최초의 액티브 하우스이다. 스미스 하우스의 목표는 건강한 실내 환경과 높은 에너지 효율을 제공하는 것이었다. 스미스 하우스는전통적인 미국식 목조주택 스타일의 외관을 가지고 있다. 실내는 모던한 감각으로 꾸몄는데, 집의 외부 스타일이나 형태는 전통적인 모습을 고수했다. 기존에 있던 이웃집들과 조화를 이루기 위해서였다. 전통적인 스타일의 외관을 가지고 있지만 성능 면에서는 주변 집들과 커다란 차이를 보인다.
스미스 하우스에 적용된 액티브 하우스 개념은 집의 라이프 사이클, 즉 수명주기 동안의 운영, 에너지, 유지비용을 최소화시켜 준다. 스미스 하우스는 오래된 1층 주택을 철거하고 그 자리에 새로 지은 2층 집이지만, 오랜 시간 동안 역사적인 전통을 이어가고 있는 지역적 특성 때문에 엄격한 디자인 가이드라인을 지킬 수밖에 없었다. 이런 규정 때문에 집의 외관 디자인도 전통적인 스타일을 따라야만 했다. 건축주인 데이비드 스미스는 인테리어 디자이너와도 긴밀하게 협력해 작업을 진행했다.
전통적인 모습의 주택임에도 불구하고 건강한 실내 환경과 높은 에너지 효율성을 확보하기 위해 최첨단 건축 재료와 장치를 사용할 수 있었던 것도 경험이 풍부한 디자인팀과 적극적으로 일했기 때문이었다. 스미스 씨는 “저는 어떤 프로젝트든지 정말로 중요한 것은 지역사회, 즉 커뮤니티에 잘 어울리는 집을 짓는 것이라고 생각합니다. 무엇보다 이 집은 이웃들로부터 분명 주목을 끌고 있으면서 커뮤니티의 사랑을 받고 있어요. 사람들이 저보고 어디 사느냐고 묻는 경우가 종종 있어요. 그럴때면 저는 액티브 하우스에 산다고 얘기합니다. 그러면 사람들도 그곳이 어디인지 알아요”라고 말하며, 첨단 시설을 갖춘 주택을 계획하더라도 커뮤니티와 동떨어진 외부 모습은 배제하는 것이 좋다고 강조한다.
지붕창을 통해 들어오는 자연광으로 실내가 밝고 쾌적하다.(사진 출처: VELUX)
중점을 둔 주요 디자인 요소와 성과들
① 자연광 및 스마트 패시브 솔라 디자인
이 집의 기획단계에서부터 디자인팀은 자연광과 자연 환기를 중시하는 건강한 주택에 초점을 맞췄다. 이에 대한 개념을 건축주에게 얘기했을 때 가족 모두가 뛸 듯이 기뻐했다고 한다. 건축주가 생각하는 집은 ‘모름지기 자연에 순응해야 한다’고 생각했기 때문이리라. 디자인팀은 이 집이 기능적으로 필요한 성능을 잘 수행하도록 특히 건물의 배치에 신경을 썼는데, 태양이 뜨고 지는 경로를 따라 집을 배치하는 것이 중요하다고 생각했다. 결과적으로 집은 전망이 좋은 방향으로 배치되었을 뿐만 아니라 자연광이 실내로 잘 들어오는 최적의 조건을 갖도록 계획되었다.
집의 외관 디자인은 해당 지역이 역사적인 전통성을 강조하고 있기 때문에 최대한 전통미를 해치지 않는 선에서 이루어지도록 노력했다. 미국의 전통적인 주택 스타일은 벽 창문의 폭이 좁고 긴 형태가 대부분이다. 그래서 실내에는 항상 빛이 부족하다. 흐린 날에는 집 안쪽으로 들어갈수록 어둡다. 하지만 스미스 하우스는 이 같은 약점을 지붕창으로 보완했고, 그 덕을 톡톡히 보고 있다. 지붕 몇 군데를 뚫어 지붕창을 설치한 덕분에 그곳으로 자연광이 충분히 실내로 들어올 수 있게 되었다. 지붕창을 이용해 주기적으로 자연 환기도 시켜주는데, 실내 공기질도 높은 점수를 줄 수 있을정도로 가족 모두가 만족해하고 있다.
디자인팀은 에너지 효율을 극대화시키기 위해 태양 에너지를 적극적으로 이용했다. 패시브 솔라 디자인passive solar design은 태양 에너지를 집 안으로 끌어들여 기능을 높일 수 있는 가장 효과적인 방법 중 하나이다. 이렇게 패시브 솔라 디자인을 잘 활용하면 인공조명의 사용을 줄이고, 실내에서의 안락함을 향상시킬 수 있다. 겨울철에는 열 획득을 높이고, 여름철에는 햇빛으로 인해 집안으로 들어오는 원하지 않는 열을 감소시켜 준다.
태양의 경로에 맞게 배치된 이 집은 지붕창으로 햇빛이 풍부하게 들어오지만 눈부심을 못 느낄 정도로 잘 계획돼 있다. 환기와 관련해서는 자연 환기와 기계 환기를 병행해서 사용하는 하이브리드(hybrid) 환기 시스템을 적용했다. 하이브리드 환기 시스템은 온도나 기상 조건에 따라 작동되고 있다. 최적의 시스템 덕분에 뜨거운 여름에도 에어컨을 켜지 않는다고 한다.
자연광과 자연 환기에 의해 건강한 생활 공간이 만들어진 스미스 하우스(사진 출처: VELUX)
② 태양 에너지를 통한 혜택
스미스 하우스는 자연광을 실내로 끌어들이는 것 외에 태양광 전지(photovoltaic)를 이용해 태양 에너지를 제공받고 있다. 1년 중 며칠은 냉방과 난방 수요가 최고로 올라가기도 한다. 하지만 그 기간은 사실 며칠 되지 않는다. 그 이외의 기간 동안은 이 집에서 필요로 하는 에너지보다 더 많은 양의 에너지가 태양 에너지에 의해 자체적으로 생산되고 있다. 이 집이 사용하는 에너지 데이터에 따르면 자체적으로 생산되는 에너지만으로도 1년 동안 냉방과 난방을 포함해 필요한 모든 에너지를 충당하고 있다. 지붕재는 솔라리스solarless 지붕타일로 시공했다.
솔라리스 지붕타일은 표면에 햇빛과 열을 반사하는 반사 입자로 코팅돼 있어 시원한 느낌을 유지한다. 일반적인 주택의 주광률은 평균 2% 미만이다. 주광률이 낮으면 실내 공간이 어두워 인공조명의 사용 빈도수는 높을 수밖에 없다. 주광률을 사전에 컴퓨터로 시뮬레이션할 수 있는 디자인 분석 소프트웨어를 사용한 스미스 하우스는 평균 주광률이 5%에 이르도록 계획됐다. 집안 대부분이 밝고 화사한 느낌을 주는 이유가 여기에 있다.
진행 이형우 기자 | 글 사진 최재철(제이초이 건축디자인연구소 소장)
출처 : 전원주택라이프