기후와 건축의 원리

  캐나다 북서부나 북극권의 주택 사진을 보면 처음에는 조금 낯설다. 집이 땅에 붙어 있지 않고 기둥 위에 올라가 있어 바닥 아래가 훤히 비어 있는 경우가 많기 때문이다. 우리나라의 필로티처럼 주차공간을 만들기 위한 것도 아닌데 굳이 집을 띄워 지은 모습이다. 처음에는 단순히 눈이 많이 오거나 땅에서 올라오는 냉기를 피하기 위한 구조라고 생각했다. 그런데 영구동토 지역의 건축 원리를 살펴보니 이유는 오히려 반대에 가까웠다. 이 지역에서는 사람을 차가운 땅에서 떨어뜨리는 것보다 따뜻한 집의 열로부터 얼어 있는 땅을 보호하는 것이 더 중요하다. 건물의 열이 지반으로 전달되어 영구동토가 녹기 시작하면, 그 위에 세운 집 자체가 기울거나 내려앉을 수 있기 때문이다. 영구동토 위에는 여름마다 녹았다 다시 어는 땅이 있다 영구동토는 최소 2년 이상 연속해서 얼어 있는 지반을 말한다. 캐나다 북부처럼 매우 추운 지역에서는 지표 아래 상당한 깊이까지 지반이 얼어 있는 곳을 쉽게 찾을 수 있다. 그렇다고 땅 전체가 일 년 내내 완전히 얼어 있는 것은 아니다. 영구동토 위쪽에는 여름에 기온이 올라가면 녹고, 겨울이 오면 다시 얼어붙는 층이 존재한다. 이를 활동층 이라고 한다. 문제는 이 활동층이 계절마다 얼고 녹는 과정에서 움직일 수 있다는 것이다. 물을 포함한 흙은 얼면서 부피가 변하고 다시 녹으면서 침하할 수 있다. 경사진 지형에서는 천천히 아래쪽으로 이동하기도 한다. 그래서 영구동토 지역에서는 겉으로 단단해 보이는 땅이라고 해서 바로 그 위에 일반적인 기초를 만들 수 없다. 땅 자체가 계절과 온도 변화에 따라 움직이는 구조이기 때문이다. 더 큰 문제는 집 자체가 땅을 녹일 수 있다는 것이다 겨울철 외부기온이 영하 수십 도까지 내려가는 지역에서 사람이 생활하려면 실내는 계속 난방해야 한다. 그런데 난방으로 만들어진 열은 벽과 지붕뿐 아니라 바닥을 통해서도 빠져나간다. 집이 영구동토 위에 바로 붙어 있다면 이 열이 ...

  제로에너지주택이라고 하면 가장 먼저 지붕 위에 설치된 태양광 패널을 떠올리기 쉽다. 나 역시 처음에는 태양광으로 전기를 많이 생산하면 그것이 곧 제로에너지주택이라고 생각했다. 그런데 구조를 자세히 들여다보면 순서가 조금 다르다. 제로에너지건축에서 먼저 해야 하는 일은 전기를 많이 생산하는 것이 아니라 집이 필요로 하는 에너지 자체를 줄이는 것 이다. 겨울에는 실내의 열이 밖으로 빠져나가지 않게 하고, 여름에는 뜨거운 외부 열과 햇빛이 실내로 들어오는 것을 줄여야 한다. 그다음 고효율 냉난방과 환기설비를 사용하고, 그래도 필요한 에너지를 태양광이나 지열 같은 재생에너지로 충당한다. 결국 제로에너지주택을 이해하는 가장 쉬운 순서는 절약 → 효율 → 생산 이라고 생각한다. 제로에너지주택은 에너지를 전혀 사용하지 않는 집이 아니다 ‘제로에너지’라는 이름 때문에 외부에서 전기나 에너지를 전혀 공급받지 않는 집이라고 생각할 수 있다. 하지만 실제 제로에너지건축의 개념은 조금 다르다. 건물에서는 난방과 냉방, 급탕, 조명, 환기를 위해 계속 에너지가 필요하다. 중요한 것은 이 사용량을 건축적인 방법으로 최대한 줄이고, 태양광과 같은 신재생에너지로 필요한 에너지의 상당 부분을 생산하는 것이다. 한국의 제로에너지건축물 인증에서도 이를 ‘에너지자립률’로 평가한다. 한국에너지공단은 에너지자립률을 건축물의 1차에너지 소비량 대비 신재생에너지 생산량의 비율로 설명한다. 현재 인증기준에서는 에너지자립률 20% 이상부터 ZEB5에 해당하며, 40% 이상은 ZEB4, 60% 이상은 ZEB3, 80% 이상은 ZEB2, 100% 이상은 ZEB1로 구분한다. 120% 이상 생산하는 경우에는 ZEB+ 등급도 있다. 따라서 제로에너지건축을 단순히 ‘에너지 사용량이 정확히 0인 집’으로 이해하기보다는 필요한 에너지를 크게 줄이고 그중 상당 부분을 건물에서 스스로 생산하는 건축 으로 이해하는 것이 더 정확하다. 태양광보다 먼저 해야 할 일은 에...

  한옥을 보면 지금의 주택과 다른 부분이 유난히 많다. 나무기둥은 흙바닥에 바로 닿지 않고 돌 위에 올라가 있고, 지붕은 경사가 크며 처마는 벽보다 훨씬 앞으로 나와 있다. 담장 위에도 작은 지붕이 얹혀 있는 경우가 있다. 예전에는 이런 모습을 전통적인 장식이나 한옥 특유의 멋이라고 생각했다. 하지만 기후와 건축의 관계를 계속 살펴보면서 생각이 조금 달라졌다. 한옥의 여러 형태에는 비가 많이 오는 환경에서 목재와 흙, 건물을 오래 지키기 위한 현실적인 이유가 숨어 있었다. 특히 중요한 것은 한 가지 장치가 모든 문제를 해결한 것이 아니라는 점이다. 기둥에서는 땅의 수분을 피하고, 지붕에서는 물을 흘려보내며, 처마에서는 비가 벽에 닿는 것을 줄이고, 담장에서도 흙이 빗물에 씻기지 않도록 다시 지붕을 만들었다. 집 전체가 여러 단계에서 비를 피하는 구조 였다고 볼 수 있다. 비가 많은 곳에서는 재료를 보호하는 방법부터 달라진다 건축의 모습은 단순히 어떤 재료를 구할 수 있는지만으로 결정되지 않는다. 같은 재료라도 비가 얼마나 자주 내리고, 땅이 얼마나 오래 젖으며, 습한 기간이 얼마나 지속되는지에 따라 사용하는 방법이 달라질 수 있다. 목재는 가볍고 가공하기 쉬운 재료지만 물에 계속 젖은 상태가 반복되면 부후나 변형이 발생하기 쉬워진다. 그래서 목조건축에서는 목재 자체를 더 강하게 만드는 것만큼 목재가 물과 오래 접촉하지 않게 하는 것 이 중요하다. 한옥을 보면 이런 생각이 건물 여러 곳에서 반복된다. 기둥 아래에는 돌을 놓고, 지붕에는 경사를 주고, 처마를 길게 내며, 담장 위에도 작은 지붕을 만든다. 나는 이 점이 상당히 인상적이었다. 문제가 생긴 뒤 방수재를 덧바르는 방식이 아니라, 애초에 비가 재료에 닿는 시간과 양을 줄이도록 집의 형태를 만들었다는 점 때문이다. 나무기둥을 흙바닥에 바로 세우지 않은 이유 한옥의 기둥 아래에는 돌로 만든 초석이 놓여 있다. 나무기둥을 흙이나 젖은 바닥에 바로 세우지 않...

  집을 지을 때 우리는 보통 평수, 방 개수, 거실 크기, 주방 구조부터 생각한다. 나도 예전에는 좋은 집을 판단할 때 넓은 공간과 내부 배치를 먼저 봤다. 그런데 폭염이 길어지고 한 번 내리는 비의 양도 많아지는 요즘에는 집을 보는 기준도 달라져야 한다고 생각한다. 이제는 얼마나 넓은 집인가보다 여름의 열을 얼마나 막을 수 있는지, 비가 많이 왔을 때 물을 얼마나 빨리 빼낼 수 있는지, 단열이 끊기지 않는지, 실내 공기를 어떻게 관리할 것인지가 더 중요해지고 있다. 최근 기후변화에 대응해 지어진 한 주택 사례를 보면서 그 생각이 더 분명해졌다. 특별한 장비 하나가 집을 바꾼 것이 아니라 단열, 기밀, 환기, 차양, 지붕, 자재 선택이 하나의 시스템처럼 연결되어 있었다. 단열재는 두께보다 어디에서 끊기는지를 먼저 봐야 한다 단열을 이야기하면 가장 먼저 두께를 생각하기 쉽다. 단열재가 두꺼울수록 좋다고 생각하는 것도 자연스럽다. 실제로 단열재의 두께와 성능은 중요하다. 하지만 집을 오래 살펴볼수록 두께만큼 중요한 것이 단열층의 연속성 이라는 생각이 든다. 바닥에는 단열재가 충분히 들어갔는데 벽과 연결되는 부분에서 끊기거나, 벽과 지붕이 만나는 곳에서 단열이 제대로 이어지지 않는다면 그 부분은 열이 이동하기 쉬운 통로가 된다. 이런 현상을 건축에서는 열교라고 한다. 쉽게 생각하면 보온병과 비슷하다. 보온병 전체를 두껍게 만들어도 중간에 열이 쉽게 전달되는 부분이 길게 연결되어 있다면 그곳을 통해 열이 빠져나간다. 집 역시 바닥, 벽, 지붕이 하나의 단열 껍질처럼 연결되어야 한다. 내가 참고한 주택 사례에서도 기초 위에 150mm 이상의 단열을 적용하고 벽과 지붕까지 단열층을 이어주는 방식을 사용했다. 여기서 중요한 것은 ‘150mm’라는 숫자를 그대로 따라 하는 것이 아니라, 단열이 어느 한 부분에서 끊기지 않도록 설계했다는 원리 다. 집을 기밀하게 만들수록 환기 계획은 더 중요해진다 단열 성능을 높인 ...

나는 예전부터 집을 볼 때 남향이면 좋은 집이라고 생각했다. 겨울에는 햇빛이 잘 들어오고, 채광도 좋으니 특별히 의심할 이유가 없었다. 아파트를 고를 때도 남향이라는 말 자체가 하나의 장점처럼 받아들여졌다. 그런데 최근 기후변화와 건축에 관한 자료를 찾아보다가 생각이 조금 달라졌다. 건축공간연구원이 공개한 「기후변화에 대처하는 건축도시의 자세」 영상에서 정남향과 남동향 건물 표면온도를 열화상 카메라로 측정한 연구 사례가 소개됐는데, 그 차이가 예상보다 컸다. 연구진이 정남향 방향에서 측정했을 때 표면온도는 40~50℃ 까지 올라간 반면, 남동향은 30~40℃ 수준으로 나타났다. 폭염이라는 조건만 놓고 보면 남향이 항상 유리한 것은 아니라는 설명이었다. 건축공간연구원 - 기후변화에 대처하는 건축도시의 자세 남향이 좋다는 말도 기후 조건에 따라 달라질 수 있다 우리나라에서 남향을 선호하는 이유는 분명하다. 겨울철 낮은 고도의 햇빛을 실내로 받아들이기 유리하고, 채광과 난방 측면에서도 장점이 있기 때문이다. 하지만 여름이 길어지고 폭염이 강해지는 조건에서는 같은 햇빛이 다른 문제가 될 수 있다. 창을 통해 들어온 일사는 바닥과 벽, 가구에 흡수되고 다시 실내로 방출된다. 특히 큰 창을 가진 거실이라면 일사량이 많아질수록 실내 과열 가능성도 커진다. 건축공간연구원 연구진이 정남향에서 40~50℃, 남동향에서 30~40℃ 수준의 표면온도 차이를 확인했다는 점은 나에게 꽤 인상적이었다. 물론 이 수치 하나만으로 모든 남향 집이 남동향보다 덥다고 일반화할 수는 없다. 측정 시각, 창 크기, 외벽 재료, 차양, 주변 건물과 지형에 따라 결과는 달라질 수 있다. 그래도 한 가지는 분명히 느꼈다. 앞으로는 집을 볼 때 단순히 “남향인가?”만 묻기보다 여름철 햇빛을 어떻게 받아내는 구조인가 를 함께 봐야 한다는 것이다. 발코니 확장이 넓은 거실만 만드는 것은 아니다 영상에서 특히 눈에 들어온 부분은 발코니에 대한 이야기였다. 연...

집 테라스를 정리하다가 바닥 타일 줄눈이 평소와 다르게 변한 것을 발견했다. 처음에는 청소를 오래 하지 않아 생긴 때나 얼룩 정도라고 생각했다. 그런데 가까이서 보니 일반적인 오염과는 모양이 달랐다. 특정 줄눈을 따라 하얀 물질이 길게 올라와 있었고, 일부에는 노란색과 녹색에 가까운 변색도 보였다. 특히 타일이 만나는 교차부에서는 하얀 물질이 줄눈 밖까지 퍼져 있었다. 단순한 표면 오염이라면 주변 타일에도 비슷하게 나타날 것 같았지만, 이상하게도 특정 줄눈을 따라 집중되어 있었다. 그때 가장 먼저 든 생각은 “줄눈 자체가 문제인 걸까, 아니면 이곳으로 물이 반복해서 이동하고 있는 걸까?”였다. 상태와 발생 위치를 확인하면서 찾아보니 이런 흰색 침전물은 시멘트계 줄눈이나 모르타르에서 나타나는 백화 현상 과 형태가 비슷했다. 하얀 가루는 왜 특정 줄눈에만 생겼을까 타일 줄눈은 겉으로는 단단해 보여도 시멘트계 재료에는 미세한 공극이 있다. 외부 테라스는 비와 물청소, 습기, 온도 변화에 계속 노출되기 때문에 수분이 줄눈이나 미세한 틈을 통해 이동할 수 있다. 이 과정에서 물이 시멘트계 재료 안의 수용성 성분을 녹여 표면 쪽으로 운반하고, 표면에서 물이 증발하면 광물 성분만 남는다. 이때 생기는 흰색 가루나 결정성 잔류물이 흔히 말하는 백화(efflorescence) 다. 미국 Tile Council of North America(TCNA)도 타일과 줄눈에서 나타나는 흰색 광물성 잔류물의 대표적인 원인 가운데 하나로 백화를 설명하고 있다. TCNA - 타일과 줄눈의 흰색 잔류물 및 백화 원인 우리 집 테라스에서 눈에 띈 것은 모든 줄눈이 똑같이 하얗게 된 것이 아니라 특정 줄을 따라 유독 심하게 나타났다는 점이었다. 이 패턴 때문에 단순 청소 문제보다는 그 위치에서 수분 이동이 반복되고 있을 가능성을 먼저 생각하게 됐다. 다만 백화가 보인다고 해서 곧바로 방수층이 파손됐다고 판단할 수는 없다...

  제가 근무하는 오래된 건물의 1층은 서류상으로는 지상층이지만, 외부 지형을 보면 한쪽 벽체가 주변 지면보다 낮게 자리하고 있습니다. 실제로 생활하는 공간의 입장에서는 반지하와 비슷한 조건입니다. 문제는 여름입니다. 곰팡이를 제거하고 도배를 다시 한 뒤 충분히 말려도, 습한 날씨가 이틀이나 사흘 정도 이어지면 벽 전체에 검은 곰팡이가 눈에 띄게 다시 번지는 일이 반복됐습니다. 몇 달 뒤가 아니라 며칠 만에 다시 나타나는 모습을 직접 확인하면서 단순히 청소나 도배의 문제로 보기 어렵다고 판단했습니다. 이런 공간은 환기만 많이 한다고 해결되지 않습니다. 지면과 가까운 차가운 벽체, 여름철 높은 습도, 공기가 움직이지 않는 벽 모서리와 가구 뒤쪽이 함께 작용하는지 확인해야 합니다. 다만 외부 지반이 높은 건물은 빗물이나 토양 수분이 벽체로 들어오는 문제도 있을 수 있으므로 결로만으로 단정해서도 안 됩니다. 1. 여름에는 왜 며칠만 습해도 곰팡이가 다시 생길까 여름철 외부 공기는 기온뿐 아니라 포함하고 있는 수증기의 양도 많습니다. 특히 장마철에는 실내로 들어오는 공기 자체가 이미 습한 경우가 많습니다. 반면 지면보다 낮은 외벽이나 흙과 가까운 콘크리트 벽은 한낮에도 실내 공기보다 상대적으로 차갑게 유지될 수 있습니다. 따뜻하고 습한 공기가 이런 벽에 닿으면 벽 가까이의 공기가 식으면서 상대습도가 올라갑니다. 벽에서 물방울이 흐르는 모습이 보여야만 결로가 있는 것은 아닙니다. 표면에 눈에 띄는 물방울이 없어도 벽 주변이 장시간 높은 습도를 유지하면 벽지와 도배풀, 먼지와 같은 재료에서 곰팡이가 자라기 좋은 조건이 만들어질 수 있습니다. 미국 환경보호청(EPA)은 곰팡이 관리에서 가장 중요한 것은 수분을 관리하는 것이라고 설명하고 있으며, 실내 상대습도를 60% 미만으로 유지하고 가능하면 30~50% 범위를 권장합니다. 젖거나 축축해진 부분 역시 가능한 한 빠르게 건조해야 합니다. 제가 확인한 현장처럼 이미 여러 번 곰팡이가 발생...