복합단열벽체 적용 주택의 냉방부하에 관한 연구

주택의 실내 쾌적성과 에너지 소요량은 건물의 외피와 관련이 많다. 본 연구는 재실자의 열쾌적성을 향상시키고 Passive 성능기준에 맞는 고효율주택을 실현하여 국가 정책과 제로에너지 구현을 목적으로 외피를 구성하는 벽체 중 구조체와 단열이 통합된 복합단열벽체 연구를 진행하였다. 연구를 위해 복합단열벽체를 적용한실물 크기 주택 모형을 제작하고 내외부의 온/습도를 측정하였고, Design Builder와 Energyplus 프로그램을 통해 정합성 여부를 확인 하였다. 동일한 375 mm 두께의 내단열, 중단열, 외단열 벽체를 모델링하여 복합단열벽체와 열관류율, 결로 발생여부, 재실자의 열쾌적성을 비교분석하였으며 그 결과는 다음과 같다. (1) 복합단열벽체 열관류율 0.108(W/m2K) 만이 Passive house 기준 0.15(W/m2K)을 만족하였다. (2) 동일한 두께임에도 복합단열벽체의 열저항이 타 벽체(내단열, 중단열, 외단열) 평균값 대비 2.5배 높아 열손실 방지에 유리하였다. (3) 결로 분석 결과, 내단열과 중단열 벽체에서는 결로가 발생하였지만, 복합단열과 외단열 벽체에서는 결로가 발생하지 않았다. (4) 재실자의 열쾌적성 분석결과, 쾌적성 비율은 복합단열이 39.02%로 타 벽체 평균 8.37% 대비 4.7배 높았다. 본 연구는 자연환기를 고려하지 않음에 따라 해외 사례 중 독일의 ACH50 기준 1.5(공조 및 환기 시스템이 있는 경우를 적용)를 적용하였다. 이는 패시브 성능기준에 부합되지 않는 부분으로 원인과 대안에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 봄과 여름철에 연구를 실시하였으므로 외부의 덥고 다습한 공기가 내부로 유입되어 재실자의 열쾌적성에 미치는 영향을 확인하는 것이 관건이었다. 콘크리트 구조체를 사용하지 않는 복합단열벽체의 경우 별도의 냉방 및 열회수환기 장치를 가동하지 않고도 콘크리트 구조체를 사용하는 벽체에 비해 우수한 열쾌적성을 보이고 있는 것으로 확인되었다. 그러나 난방과 축열 기능이 중요한 가을과 겨울철에도 연구를 수행하여 복합단열벽체의 1년 4계절 동안의 성능 분석이 필요할 것으로 판단된다.