건축물 에너지 절약은 유리가 핵심
고기능성유리, 창호의 새로운 기준 제시

현재 에너지 소비량의 98%를 수입에 의존하고 있는 우리나라에서 건축물의 에너지 소비량은 국가 총 에너지 소비량의 약 25%(연간 약 17조원)를 차지하고 있다.

에너지 소비량은 해마다 증가하고 있으며 특히 건축물에서의 에너지 소비량은 큰폭으로 상승하고 있다. 대형 고층건물 증가에 따른 에너지 비용증대, 신규, 재개발 아파트를 중심으로 일반 주택증가, 주상복합, 발코니 확장등 웰빙트랜드에 의한 냉·난방비 급증은 가뜩이나 자원 부족국인 우리나라의 경제에 악영향으로 자리잡고 있다. 이에 정부에서는 건축물에 대한 에너지절약 기준을 강화하고 있으며 건축물에 있어서 에너지 손실이 가장 큰 창호에 관련하여 지속적인 절감정책을 내놓고 있다.

이는 건축물에 있어서 창호의 면적 증가와 무관하지 않다. 국내에서의 창호는 점차 대형화 되는 추세이다. 덧붙여 발코니 확장이 합법화되면서 외기와 유리창이 바로 맞닿게 되었고 조망권 확보와 감성공학적 설계에 의하여 창호의 면적은 지속적으로 증가하고 있다. 창을 통한 열손실량은 전체 건물의 약 25%를 차지하고 있다.

이렇듯 국내의 에너지 절약 정책은 이제는 선택이 아닌 필수로 자리를 잡아가고 있다. 이는 비단 국내 뿐만이 아니라 전 세계적으로 에너지 절약이 큰 화두로 떠오르고 있다. 전세계적으로 자원은 급속도로 고갈되고 있으며 과대한 에너지 사용은 자원의 고갈뿐만 아니라 환경의 파괴까지 연결되어 지구 온난화를 가속시키고 있다. 세계 각국에서는 ‘저탄소 녹색성장’을 기치로 내 걸고 있으며 탄소배출을 억제하고 건축물에 친환경 설계 기준을 강화하여 에너지의 절약과 함께 깨끗하고 쾌적한 생활공간을 구현하기 위한 노력에 사활을 걸고 있다.

에너지 절약에 가장 큰 비중을 차지하는 부분이 우리의 일상생활에 가장 밀접한 관련이 있는 건축물일 것이며 그 중에서도 두꺼운 외벽에 비해 열손실이 많이 발생하는 창호에서 특히 유리의 역할일 것이다.

전세계적으로 에너지 절약이 이슈화가 되고 있으며 각국에서는 많은 노력을 기울이고 있는 것이 사실이다. 하지만 자발적인 참여를 유도하는 방식은 에너지 절약에 있어서 효율이 극히 떨어진다. 그 만큼 건축물에서의 에너지 절약을 실현할 친환경 건축물을 짓는데는 많은 비용이 소요되기 때문이다. 이에 유럽을 비롯한 각국에서는 이미 에너지 세이빙의 친환경 건축물의 기준을 법제화하여 모든 건축물에 의무적으로 시행하고 있다. 국내도 저탄소 녹색성장의 목표를 잡고 에너지 절약형 친환경 건축물의 법제화를 빠르게 진행하고 있으며 이에 에너지 절약형 창호시장에서의 큰변화가 예고되고 있다.

기후변화 대응 및 저탄소 녹색성장의 에너지절약형 친환경주택(그린홈) 기준 채택
건축물의 에너지 절약에 있어서 가장 중요한 부분은 에너지 사용을 줄여 CO2의 배출량을 절감하는 것이 중요할 것이다.
이에 국토해양부는 2009년 에너지 절약형 친환경주택(그린홈)의 건설기준을 고시했다.

그린홈 개정안은 전용면적이 60㎡ 초과인 공동주택은 기존 공동주택 대비 20% 이상(60㎡ 이하는 15%) 에너지 혹은 이산화탄소 배출량을 절감해야 한다. 이를 위해서는 건축에너지 효율등급 1등급을 받거나 고효율 창호, 벽체, 보일러를 포함해 설계를 해야 한다.

국토해양부는 「친환경 주택 건설기준 및 성능」제도 도입에 따라 발생하는 건축비의 증가분은 분양가에 실비로 인정 되며, ‘주택성능등급표시제도’에 따른 에너지성능 점수 부분은 분양가 가산비 인정에 따른 중복문제가 있어 「친환경 주택 건설기준 및 성능」시행과 동시에 에너지 성능 부분의 배점은 삭제할 예정이다.

친환경 주택의 도입 목적은 위에서도 언급한 바와 같이 에너지 소비절감 및 탄소배출량 감소를 위한 에너지절약형 친환경 주택의 건설기준 및 성능을 마련하여 친환경적인 주택을 건설하기 위한 제도적 기반을 마련하는 것이다. 이러한 친환경 주택으로 인정받기 위하여 필수시설 및 고기밀 창호등의 각각의 설치기준을 제시하고 친환경 주택 성능을 평가받는다.

평가시 예외규정으로 친환경주택 의무설치 기준과 창호단열, 벽체단열, 열원설비기준을 충족하고 정해진 열관류율 값을 지켰을 때는 별도의 평가 없이 친환경주택으로 인정하고 있다. 정해진 열관류율은 전용면적 60㎡ 초과주택은 외기를 직면한 중부지역 1.4, 남부지역 1.6, 제주 2.0이며 전용면적 60㎡이하 주택은 외기직면 중부지역 1.7, 남부지역 2.1, 제주 2.5이다.

이를 바탕으로 정부는 친환경 주택의 보급을 확대할 예정이며 신규 친환경 주택 100만호 공급과 기존주택 100만호 친환경 주택화를 시행하고 있다. 우선 2012년까지 25%의 건물에너지 절감형 주택 32만 5천호 공급, 2018년까지 70%의 건물에너지 절감형 주택공급을 목표로하고 있으며 2020년에는 제로에너지하우스의 공급 청사진을 밝히고 있다. 기존주택의 친환경 주택화는 리모델링 지원을 통해서 이뤄지며 에너지 효율화 리모델링 시 용적률, 높이제한등 완화하고 자발적 참여를 유도하기 위하여 탄소포인트제 전국확대, 친환경 주택 평가 기존 주택의 확대등을 시행해 나간다는 방침이다.

제 4차 에너지이용 합리화 및 에너지효율 등급제 시행
정부에서는 에너지 절약 정책에 대한 강력한 시행의 의지를 확고히 하고 있으며 친환경주택에 관한 법률 고시도 지속적인 상향 고시하여 최초 60㎡초과 공동주택의 에너지 절감을 15%에서 20%로 상향조정하고 있으며 제 4차 에너지 이용합리화 기본계획을 통해 건물의 설계 단계부터 단열을 고려하도록 에너지절약 설계기준을 주기적 및 단계적으로 강화시켜나가고 있다.

이는 건물 열손실의 대부분을 차지하는 창호는 20%이상 개선하고, 현행 선진국 수준인 외벽/지붕/바닥의 단열기준은 5년마다 10% 개선을 추진한다는 방침이다. 초기 정부에서는 2011년에 열관류율 2.4 W/㎡K를 목표로 하였으나 에너지저감을 위해 현재 2.1 W/㎡K의 시행을 알리고 있다. 중부지역을 기준으로 기존의 열관류율 3.0 W/㎡K에서 2011년 2.1 W/㎡K의 시행은 그만큼 정부의 건축물 에너지절감에 대한 강한 의지의 표현으로 볼 수 있다.

4차 에너지 이용 합리화 기본계획에는 건물의 에너지절감 성능을 평가하는 「건물 에너지효율 인증제도」적용 대상을 단계적으로 확대 시행하는 것이 포함된다. 기존에는 신축 공동주택(APT) 및 신축 업무용 건물(2009년∼), 공공건물 1등급 설계 의무화(2010년∼) 시행에서 2011년 개선된 사항은 기존 공동주택 및 업무용 건물로 확대시행이다. 특히 2012년부터 창호 에너지소비 효율 등급표시 의무화는 강제 적용사항으로서 합리적인 에너지 이용을 목표로 열관류율 값에 맞게 창호에 등급을 적용하여 고효율을 창호인지를 쉽게 알 수 있게 하는데 그 목적이 있다.

창호 에너지효율 등급제는 창세트의 최저소비효율을 기존 4.4 W/㎡K에서 3.4 W/㎡K로 상향 조정하고 단열성능 외 나머지 기준들은 그대로 유지시키는데 초점을 맞췄다. 창 세트의 소비효율등급부여기준은 기밀성능과 열관류율(W/㎡K)에 따라 1∼5등급으로 나뉘어 적용된다. 1등급의 경우 기밀성과 열관류율이 각각 1등급·1.0이하, 2등급은 1급·1.4이하, 3등급은 2급·2.1이하, 4,5등급은 열관류율만 2.8, 3.4이하로 정해졌다.

등급제는 KS F 3117 규정에 의해 건축물중 외기와 접하는 곳에 사용되면서 창면적이 1㎡이상이고 프레임과 유리가 결합돼 판매되는 창 세트에 적용될 예정이다. 창 세트의 측정 방법은 KS F2278 규정에 의해 측정한 열관류율과 KS F 2292에 의한 기밀성을 기준으로 한다. 아울러 개정사항은 오는 2012년 1월 1일부터 시행된다. 특히 등급기준의 최저소비효율이 3.4 W/㎡K 이하로 상향된 것은 국토부에서 고시한 ‘친환경 주택 건설기준 및 성능’에 따른 것이다.
이번 창호 에너지소비 효율 등급표시가 시행되면 기존의 고효율기자재 인증제도는 폐지가 될 예정이며 등급외 창호(프레임+유리)는 공급이 불가하고 위반시 1년이하 징역 또는 1천만원 이하 벌금에 처해진다. 또한 등급제의 기준은 창호+유리 통합발주시에만 적용된다.

친환경 건축물의 보급과 인증제도의 중요성 부각
에너지 절감형 친환경 건축물 공급에 대한 정부의 강력한 의지와 함께 다시금 주목 받고 있는 제도는 친환경 건축물 인증제도이다. 전세계적으로 시행되고 있고 국내에서도 2002년부터 시행을 하고 있다.
친환경 건축물의 보급에 있어 다양한 평가요소를 적용하여 건축물에 등급 인증을 부여하는 것은 이미 미국이나 유럽등의 선진국을 중심으로 활발히 진행되고 있어 국내에서도 중요성이 부각되고 있다.

친환경건축물 인증제도는 건설활동에 따른 환경파괴를 최소화하고 환경친화적으로 유도하기 위하여 건축물의 친환경성을 평가하는 제도로서 이미 1990년대 초 영국등 선진 외국에서는 시행을 하고 있다. 영국의 BREEAM, 미국의 LEED가 대표적인 사례이다. 국내에서는 2002년부터 대한주택공사 주택도시연구원과 한국능률협회인증원, 한국에너지기술연구원이 ‘친환경건축물인증제도’(GBCC)인증기관으로 지정되어 시행하고 있다.

전지구적 환경위기와 함께 전체 에너지 사용의 약 4%이상을 소비하고 있는 건축물부분은 특히 고층건물이 밀집되어 있는 도시인 서울과 같은 경우는 55%이상으로 친환경 건축물의 설계와 시공은 매우 중요하게 다가온다. 2010년 5월 개정된 친환경건축물인증제는 등급인증기준에 따라 4단계로 구별하며 업무용 건축물은 80점 이상 최우수, 70점이상 우수, 60점이상 우량, 50점이상 일반으로 나뉜다.

외피와 관련된 에너지 효율향상 평가항목은 에너지 성능지표검토서 평점(EPI) 또는 건축물 에너지 효율등급에 따라 최저 4.8점이상 최대 12점까지 획득토록 되어 있다. 이에 대한 친환경 인증 등급에 따른 명판을 부여하여 친환경 건축물 보급을 확대한다는 방침이다.

이렇듯 친환경 건축물의 필요성이 부각되면서 친환경 건축물 설계기준도 강화되는 추세이다. 외벽부분 에너지절약 설계기준이 강화되었으며 창호(유리+프레임)부분에 대한 설계 기준도 강화되고 있다. 친환경 건축물의 보급과 인증제도에 따른 혜택으로는 열원설비비용절감 및 시설자금 융자, 친환경 인증 및 에너지효율등급에 따른 건축기준 완화(용적율/조경면적/최고높이), 건물에너지 효율등급에 따른 취득세 및 등록세 감면등을 들 수 있다.

유럽이나 미국등의 친환경인증제도는 상당히 세부적이면서 정확한 체점 기준을 갖추고 건축물의 점수를 적용하여 친환경 건축물로 인지도를 높이고 있다. 미국의 LEED는 이미 전세계 100여개국이상에서 인증이 등록되어 있어 해외 건축시장에서도 선도적인 인증제로 자리잡고 있다. 국내에서도 많은 건축물이 LEED에 기준에 부합한 측정을 시행하고 있다.

LEED는 1994년 로버트 K. 왓슨으로부터 시작되었다. 최초 하나의 건축 규격 제도로 시작하여 2009년 6가지의 다양한연계프로그램으로 발전하였으며 적용범위는 총 7가지이다. 평가항목은 6가지로 지속가능한 토지, 수자원 효율, 에너지와 대기환경, 자재와 지원, 실내환경, 창의적 디자인, 지역적 특성 우선으로 구분하고 등급은 인증, 실버, 골드, 플래티넘의 4가지를 채택하고 있다.

이에 반해 국내는 2001년 1월부터 GBCC(Green Building Certification Criteria)가 재정되어 인증건물 대상 총 7가지, 인증항목은 9가지, 인증평가 총 점수는 113점에 등급은 최우수(그른 1등급), 우수(그린 2등급), 우량(그린 3등급), 일반(그린 4등급)으로 구분하고 있다. 국내의 GBCC도 많은 개선을 진행중에 있으며 특히 에너지절약에 중요한 부분인 ‘에너지 및 대기환경’부분의 비중을 높이고 있다.

건축물 에너지 절감에서 유리의 비중 크게 증가
저탄소 녹색성장과 에너지 절감 및 탄소배출을 줄이는 친환경 주택에 관련하여 정부의 법제화 기준이 강화되고 있는 시점에서 에너지절감에 있어서 유리의 비중은 크게 증가하고 있다.

건축물에서 유리를 통해서 빠져나가는 에너지 손실이 전체에 35%를 차지하고 있으며 유리의 특성이 투명하며 조망권을 확보, 건축물의 디자인구현등 장점을 갖고 있기 때문에 세계적으로 유리의 사용은 늘어나고 있는 실정이다. 특히 국내는 유리의 사용 면적이 크기 때문에 더욱 에너지 손실이 클 수 밖에 없다. 이에 정부에서 추진하고 있는 건축물의 에너지 절감을 위해서는 유리의 단열에 대한 특성을 잘 파악하고 고기능성의 고단열 유리의 적용은 반드시 선행되어야 한다.

우선 단판유리는 과거 건축물의 결로와 열손실의 주범이었다. 과거 아파트 창문이나 베란다문으로 많이 사용되었으며 열손실의 주범이 되는 소재로 현재는 강화유리의 소재로 사용되고 있다. 단판유리는 6mm기준으로 열관류율은 5.8 W/㎡K 정도를 나타내고 있다. 복층유리는 단열을 목적으로 2매 이상의 판유리를 일정한 간격을 두고 나란히 놓고 그 간격을 외기압에 가까운 건조 공기를 채우고 주위를 봉착한 것을 말한다.

단판유리 이후 유리의 단열성능과 결로방지효과는 어느 정도 개선되어졌다. 22mm(6mm+12mm공기층+6mm) 복층유리 열관류율은 2.6 W/㎡K 정도이며 16mm(5mm+6mm공기층+5mm)는 3.3 W/㎡K정도를 나타낸다. 로이복층유리는 높은 단열, 차폐성능으로 건축물의 에너지 사용을 절감하며 친환경건축물의 필수 자재로 각광받고 있다. 여기에 정부의 에너지절약 정책에 따라 아르곤가스를 주입한 로이복층유리의 적용은 큰폭으로 늘고 있다. 24mm(6+12+6)의 열관류율은 1.7 W/㎡K 정도로 일반유리 대비 40%의 절감효과가 있다. 더 나아가 더블로이를 적용하였을 때는 1.3 W/㎡K 까지도 떨어트릴 수 있다.

로이복층유리보다 더 에너지를 절감하고 열관류율을 낯추는 제품으로 최근에 적용이 확대되고 있는 제품은 삼복층유리이다. 열이동을 극소화해 일반 유리 대비 60% 까지 열손실을 줄일 수 있고, 기본의 로이유리 대비 최고 30%까지 단열성능의 효과를 얻을 수 있으며, 난방비 절감과 에너지 사용량도 줄이며, 차음성능까지 개선되었다. 이는 과거와 비교하였을 때 벽체에 버금가는 단열성능을 통하여 에너지 절약의 더욱 높이는 계기가 되고 있다. 삼복층유리는 로이와 가스를 접목하고 기본적으로 싱글로이를 적용하였을 시 열관류율 1.2, 더블로이 1.0까지 낮출 수 있다.

삼복층유리에서 더 나아가서 최근에 LG하우시스 및 이건창호등에서 개발하여 공급을 진행하고 있는 진공복층유리는 두장의 유리를 진공을 한 진공유리에 복층유리로 제작하여 총 3장의 유리가 적용되며 로이유리, 가스주입등을 적용하여 최상의 열관류율을 이뤄낸다. 기본적인 열관류율 0.8에서부터 0.5∼0.6 수준까지 낮출 수 있다. 이 외에도 향후 2020년 이후 제로 에너지 하우스에 발맞춰 에너지의 손실만을 막아주는 것이 아닌 에너지를 생산할 수 있는 BIPV겸용 복층유리의 개발도 꾸준히 진행되고 있다. BIPV겸용 복층유리는 현재 원천재료인 태양전지의 크기 제한으로 모듈의 규격이 한정되어 있지만 지속적인 개발을 통해 다양한 고기능성 제품으로 선보여질 것으로 보인다.

에너지 절감을 위한 로이 및 가스 복층유리는 필수
건축물에 적용 되는 유리는 그 종류가 기능에 따라 다양한 제품이 공급이 되고 있다. 이중 에너지 절감에 필수적인 유리는 단열효과를 극대화하는 유리일 것이며 대표적으로 복층유리를 중심으로 로이, 가스를 접목한 유리일 것이다.

로이유리는 저방사 코팅(low-emissivity coating)법을 이용하여 유리의 표면에 아주 얇고 실제 잘 보이지 않는 금속막 또는 금속 산화 처리된 막을 입히는 방법으로 생산된다. 유리 표면에 금속등의 물질의 코팅으로 가시광선 투과율은 일반유리와 비슷하지만 적외선 반사율을 높여 실내외 온도차이가 클 경우 유리를 통한 열전달이 거의 없도록 제작되는 기능성 유리이다.

이를 통해 겨울철에는 실내로부터 발생되는 적외선을 반사해 실내로 되돌려보내고 여름철에는 실외의 태양열로부터 발생하는 복사열이 실내로 들어오는 것을 차단해 창호의 단열성능을 우수하게 해준다.
에너지 절감을 위한 친환경 주택의 건축시 로이유리는 가장 기본 구성요소로서 필수 적용이 되어야 한다. 열관류율 값을 더 낯추기 위해서는 싱글로이에서 더블로이, 더 나아가 트리플로이유리까지 고기능성 유리의 필수 아이템으로 자리잡고 있다.

로이유리와 함께 최근 에너지절약 시책에 부합하여 각광을 받고 있는 부분이 복층유리에 아르곤 및 크립톤 가스를 주입한 가스주입 단열유리이다. 복층유리에 가스 주입을 통하여 열 효율을 더욱 우수하게 할 수 있어 반드시 필요하지만 그 만큼 정확한 가스의 주입과 성능유지에 많은 노력을 기울여야 할 부분이다. 가스의 특성상 누수가 잘 일어나며 가스의 함유량에 따른 에너지 효율성의 변화로 인해 고품질의 제작이 요구된다.

국내의 건축물도 이제는 에너지 절약을 중심으로 큰 변화를 겪고 있다. 단열성을 높일수록 그만큼의 비용이 증가하기 때문에 그동안 많이 등안시 되어 왔던 것이 사실이다. 하지만 이제는 에너지 절약에 관한 관심은 세계적인 추세이며 법제화 진행과 함께 강제적인 사항으로 변화되고 있는 시점에서 무엇보다 유리의 중요성은 크게 증가되고 있다. 업계에서도 향후 고부가가치 산업으로 기능성유리의 생산 및 개발, 투자가 절실할 때이다.