본 기술보고서는 2011년 3월에 국제에너지기구(IEA) 부록 50 ‘주거용건물의 저에너지 개축에 필요한 조립식 시스템’이라는 주제에 관한 보수전략 디자인가이드를 다루고 있다. 건물의 에너지보존은 주로 기존건물에 의해 좌우된다. 대부분의 선진국가의 경우, 신축건물은 2050년까지 에너지 소비량의 10~20% 정도를 차지하고 있다. 다시 말하면, 상대적으로 80%이상이 기존건물에 의해 에너지소비량이 결정된다. 따라서, 기존건물의 건물외피를 구성하는 지붕, 입면, 난방시스템을 개조함으로써 건물 총에너지 절감이 가능하고, 이러한 관점에서 에너지 저감을 위한 설계기준, 특히 조립식 시스템에 대한 기술적 접근 방법은 특히 유용하다고 할 수 있다. 본 보고서 내용은 크게 Part A와 Part B로 구분되어있다. 여기에서는 Part A, 진보된 보수전략 부분을 설명하고자 한다.

Part A 는 7개의 보수전략단계를 설명한다. 조립식 시스템에 대한 기본적인 개념은 아래와 같다. 조립식 모듈은 층간, 연결부를 포함하여 건설단계에서 표준화되어있다. 또한 조립식 모듈은 건축마감재, 형태, 외장재 부문에서 융통성이 있다. 추가적으로, 조립식 모듈은 각각의 요소 그리고, 비조립식 요소들과 상호 융합될 수 있는 방식이다. 대규모 적용이 가능한 지붕 모듈과 입면 모듈은 건물 유형별로 설계되어있으며, 각각 모듈에 대한 조립식 기술은 개발되고, 시험되어왔다. 따라서 조립식 모듈은 건물 외형뿐만 아니라 화재안전, 식량보관까지 특별한 고려를 해야 한다. 보수용 모듈설계를 위한 접근방법은 크게 2종류로 나눌 수 있다. 첫 번째는 그림 1과 같이 전체를 조립식으로 해결하는 방법이고, 두 번째 방식은 그림 2와 같이 열 차폐부분에 가장 취약한 창호부분에 집중하는 방법이다. 지붕과 발코니를 위한 조립식모듈도 위와 같은 방식에 따라 개발되었다.

기본적으로 조립식 벽체모듈은 다음 <그림 3>과 같이 구성된다.

1) 기존 외벽에 조립식 벽두께 동일하게 설치

2) 단열층을 가진 하중벽체에 덕트, 전선등을 통합 배치

3) 일사차단 시스템을 가진 2차 단열층, 단열층의 두께는 요구되는 열관류율에 따라 변경

4) 현장에서 인도되거나, 모듈화되어 조립가능한 외장재

최초 질문

보수전략을 위한 몇가지 질문사항을 살펴보면 다음과 같다. 주거용건물이 얼마나 오랫동안 위와 같은 형태로 운영 지속될 것인지 여부를 판단한다. 모든 파트너들과 건물관련 데이터, 경제 관련 데이터, 입주자에 관한 데이터들을 보유 여부를 판단한다.

부가가치 체크리스트

조립식 요소로 주거용건물을 리모델링하는데 부가가치를 획득하기위한 보수계획 가이드라인을 수립을 목적으로 체크리스트를 선정한다. 건물 주변환경의 특징, 건물집합단지의 위치와 규모가 사용자그룹에서 가장 중요한 요소이다. 유사한 건물의 형태와 숫자가 또한 중요하다. 건물위치가 임대에 영향을 받는지 여부, 녹색공간 확보도 점검항목이다. 건물 형태에 대한 점검요인은 건설시기, 보수전략을 포함한다. 주 출입구의 형식, 층고계획, 공동주택 내부의 형태(주방, 거실, 침실, 발코니)도 점검항목이다.

계획단계와 실행단계

실제 건설계획(건설허가, 실행)은 각각 특별한 단계를 따른다. 진보된 보수전략의 목표는 전체 생애주기동안 건물 전략을 결정하고, 각 단계별 실행계획을 포함한다. 조립식 보수 시스템의 리모델링 모듈들이 각각 융합되어야 한다. 건물 입면 모듈과 지붕 모듈은 다음과 같은 부분에 대해 자유롭게 설계될 수 있다.

모듈의 형태, 건물입면에서 돌출부분, 함몰부분, 최대모듈과 최소모듈의 개념, 개구부의 크기와 개수, 건설재료 선정(나무, 나무와 금속융합, 금속), 마감재료(모든 표준입면재료가 가능함), 일사차폐용 요소, 태양에너지 통합(태양전지, 태양열), 환기시스템 통합, 환기시스템 분리, 자동 일사차폐시스템, 태양에너지 통합과 같은 기술적인 장비/설비/기기들에 대한 설계를 포함한다. 다음 그림 4는 입면모듈과 지붕모듈의 표준모델이다.

원칙적으로 모든형태의 전통적인 입면재료는 건설표준화에 이용될 수 있다. 자연석과 같은자연재료 선택에서는 중량이 고려되어야 하고, 설계강도, 부착용 철물도 재료규격에 따라 고려되어야 한다. 만약, 선정 재료의 중량이 고려되지 않으면, 건물입면에 설치될 재료의 총 중량이 기존건물, 또는 건물기초에 문제를 일으킬 수 있기 때문이다. 설계 선호하는 부분과 문화유산 보존과 같은 요구사항은 종종 기술적인 문제와 경제적인 문제와 대립되는 부분이다.

태양열 집열기의 형태, 설치위치, 입면재료에 따라 태양에너지 적용을 자유롭게 구성할 수 있다. 태양광발전용 패널, 태양열 평판형 집열기, 태양열 튜브형 집열기 등은 공장에서 제작되어, 필요한 부분에 통합하여 사용한다.

스위스 루체른(Lucerne)에 위치한 시범사례연구를 통해 조립식 보수시스템의 포괄적인 보수요건들을 다음과 같이 선정하였다.

<건물외피 부문>

입면에 단열재 설치하는 모듈, 발코니에 마감재를 사용하는 모듈, 기존지붕의 옥상트러스에 경사용 천정패널 사용, 옥탑층에 바닥난방방식 신설, 예전엔 지하차고로 이용했던 지하층 사무실공간에 진공단열재 사용과 바닥난방방식 신설, 계단실에 단열재 적용 등 여러 요소가 보수를 위해 적용되었다.

<건물용 기술 적용>

모든 세대별 중앙 환기시스템 적용, 덕트를 통합, 온수용 튜브형 태양열 집열기 적용, 기존 히터방식을 준용 등이 적용되었다.

<단위 세대>

지하층에 2개의 사무실 공간 추가, 각 세대간 침실공간 새롭게 배치, 옥탑층에 2개의 침실공간 확보, 외부출입동선의 변경 등이 적용되었다.

보수전략의 7단계를 살펴보면 다음과 같다.

1단계, 시장 잠재성을 평가하고 건물에 대한 예비평가. 가치보존, 부분보수, 종합적인 보수, 또는 신축으로 교체할 것인지에 대한 후속계획을 결정하기위해 예비평가를 수행한다.

2단계, 건물주, 보수 계획입안자, 건설주체, 공공기관 당국의 요구조건과 변수들을 확인한다. 3단계, 건설된 건물구조와 관련된 시스템요소들을 상세하게 분석한다. 이 단계에서는 대상 건물의 보수 선택조건을 확인하는 단계이다. 4단계, 전 생애주기동안 고부가가치를 가진 건물 전략을 제공하기위해 보수 선택조건을 융합하고, 가능한 국면들을 결정하는 단계로, 목표에 동의하는 단계이다. 5단계는 계획단계, 6단계는 실현단계로써, 이행단계에서 계획한 보수계획, 설계에 따라 건설하는 과정이다.

7단계에서는 건물 보수작업 완료후 최소 1년간 난방 운영기간 또는 3년간 난방기간 동안 에너지모니터링을 수행하고, 거주자들의 만족도를 조사하여 목표에 도달하는지를 평가한다. 목표를 결정한 후 단계에서 건물전략을 적용하거나, 목표를 결정하기 전 단계에서 재평가 하는 단계이다.