일반적으로 남유럽 및 비주거 건축물에서만 국한되어 있던 냉방에너지 문제가 최근 북유럽뿐만 아니라 주거 건축물에까지 중요 이슈가 되고 있다. 본 보고서에서는 냉방부하 감소 및 실내 열쾌적성 향상을 위한 패시브 냉방기술(별도의 설비시스템 없이 냉방부하를 낮추는 기술)에 대한 소개 및 실험적 수치를 근거로 한 각 기술별 냉방부하 저감능력에 대해 소개하고 있다.

�야간환기(Night ventilation)

야간환기란 야간에 차가워진 외기를 도입하여 실내온도 및 구조체 온도를 낮추는 것을 말하며, 냉방효과는 일반적으로 야간시간 동안의 실내외 온도차 및 공기유량, 건물의 열용량, 기류와 구조체 배치 등에 따라 달라진다. 성공적인 야간환기 사례로는 벨기에에 위치한 주거 건축물 Pleaide와 스페인 세비야에 소재한 Open house를 소개하고 있다. 2000년 7월부터 8월까지 시행 된 Open house 실측 결과, 7월 야간환기를 실시하지 않은 2주간의 평균 실내외 온도는 각각 29.6℃, 29.7℃로 기록되었으며, 8월 야간환기를 실시한 2주간의 평균 실내외 온도는 각각 27℃, 28.6℃으로 기록되어, 약 2℃가량 실내온도를 낮추는 효과가 있는 것으로 나타났다.

>지열냉방(Gound cooling)

지중온도는 지표에서는 외기온도와 거의 같으나, 깊이가 깊어질수록 온도변화가 근소해져 특정 깊이 이하에서는 거의 일정한 온도를 유지한다. 지열냉방이란 이러한 지중 특성을 이용하여, 적당한 깊이의 지중에 파이프 등을 매설하고, 이를 통해 냉각된 외기를 실내에 도임함으로서 실내 냉방부하를 낮추는 것을 말한다. 성공적인 지열냉방 사례로 노르웨이에 위치한 Jaer 초등학교, 그리스 아테네에 위치한 Aggelidis 제지공장, 체코에 위치한 Slunakov 생태교육관을 소개하고 있다. 한대성 기후에 속하는 노르웨이는 상대적으로 냉방부하가 작은 편이나, 한 여름에는 내부발열 및 일사열획득 등으로 인해 냉방부하가 발생한다. Jaer 초등학교는 지열냉방을 위해 직경 1.6m, 길이 20m의 콘크리트 구조체 지중 덕트를 매설하였으며, 2000년 2002년 두 번에 걸쳐 실측한 결과 외기온도 18℃, 풍속 0.9㎥/s일 때, 약 4kW의 냉방능력을 보여주었다.

"증발냉각(Evaporative cooling)

물은 주위로부터 잠열을 얻어 증발하므로 물이 증발하게 되면 주위는 냉각하게 된다. 증발냉각이란 이러한 물의 증발에 따른 냉각 효과를 이용하여 냉방하는 방식이다. 증발냉각은 직접식과 간접식으로 나뉘는데, 전자는 고온건조한 외기에 직접 물을 증발시킴으로서 공기를 냉각시키고 가습의 효과도 일부 얻을 수 있는 방식이며, 후자는 열교환기 등의 내부에서 증발이 발생하는 방식으로 습도변화는 생기지 않는다. 성공적인 증발냉각 사례로 몰타의 발레타시에 위치한 Stock Exchange 빌딩, 이스라엘에 위치한 Bedershet Ben Gurion 빌딩을 소개하고 있다. 발레타시에 위치한 Stock Exchange 빌딩은 이전에 교회였던 건물을 아트리움이 있는 5층짜리 오피스 건물로 리모델링하여 2001년부터 사용하기 시작하였다. 2001년 8월에 증발냉각 효과에 대한 실측을 실시하였으며, 야간 외기온도가 23℃ 이하일 때 냉방효과가 있는 것으로 나타났다.(그러나 실측 당시 기후가 비교적 습한 편이었기 때문에_증발냉각은 고온건조한 기후에서 적용효과가 크게 나타남_증발냉각 효과에 대한 정확한 정보라 보기는 어렵다.)

움쿨 루프(Cool roof)

쿨 루프란 태양열 반사율이 높은 재료로 지붕을 코팅하여 낮 동안 일사열 획득량을 감소시켜 냉방부하를 저감시키는 방식을 말한다. 성공적인 쿨 루프 사례로 이탈리아에 위치한 Trapani 빌딩과 그리스 아테네에 위치한 Kaisariani 학교를 소개하고 있다. Trapani 빌딩의 기존 지붕은 태양열 반사율이 0.25인 콘크리트 구조체였으며, 쿨 루프를 위해 2009년 7월 태양열 반사율이 0.85인 흰 코팅제를 적용하였다. 2009년 5월부터 9월까지 실측한 결과, 쿨 루프 시공 전 평균 실내외 온도는 각각 26.2℃와 24.4℃로 실내온도가 1.8℃ 더 높은 것으로 나타났다. 한편, 쿨 루프 시공 후 평균 실내외 온도는 각각 27.1℃와 28.2℃로 실내온도가 1.1℃ 더 낮은 것으로 나타났다. Trapani 건물은 태양열 반사율 0.6 증가(0.25->0.85)에 따라 냉방에너지 소요량이 약 54% 감소하여, 쿨 루프에 의한 냉방효과가 매우 뛰어난 것으로 나타났다.

돋옥상녹화(Green roof)

옥상녹화는 열섬현상 완화, 경관 향상, 도시 전체의 공기질 개선 등 ‘에너지’ 뿐만 아니라 다양한 측면에서 매우 각광받는 기술이다. 옥상녹화는 토양의 열저항으로 인해 지붕의 단열성능은 높여주고, 녹화식물의 광합성으로 인해 지붕의 태양열 흡수는 낮춰주어, 지붕에 걸리는 냉방부하를 감소시켜준다. 성공적인 옥상녹화 사례로 이탈리아 건축가 Renzo Piano가 설계한 California Academy of Sciences 건물과 그리스 아테네에 위치한 유치원을 소개하고 있다. 아테네 유치원은 지역 고유 식물을 이용하여 지붕면적 대비 녹화면적비를 0.4의 비율로 옥상녹화를 조성하였으며, 단열시공이 되어 있지 않은 2층짜리 건물이다. 그림 6에서와 같이 옥상녹화 전(blue line)이 옥상녹화 후(red line)보다 실내온도 26℃(일반적으로 열적 불쾌적감을 조성하는 온도)이상에 대한 빈도가 더 높게 나타나는 것을 알 수 있다. 건물 전체적으로 냉방부하는 15% ~ 49% 저감되었으며, 옥상녹화가 적용된 층은 27% ~ 87%까지 냉방부하가 저감되는 것으로 나타났다. 또한 옥상녹화는 겨울에는 단열재 역할을 하므로, 난방부하에도 긍정적인 영향을 미칠 것으로 예측된다.