ㅇ 고단열 벽체, 고효율 창호, 기밀시공 등과 같이 에너지 효율 측면에서 최적화된 외피는 건물에서의 에너지 소비를 최소화할 수 있음.
ㅇ 이러한 솔루션은 건물 실내 환경에도 영향을 끼치는데 특히, 겨울철 재실자 열적 쾌적성과 실내 공기질에 큰 영향을 미침.
ㅇ 단열 수준을 향상시키면 실내 측 표면온도와 공기온도가 거의 비슷해져 겨울철에는 평균복사온도가 높아지고 여름철에는 평균복사온도가 낮아지는 효과가 있음.
ㅇ 기밀시공은 의도하지 않은 환기로 인한 열손실을 막아주며 건물 구조체를 보호해 줄 수 있으나, 충분한 외기 도입을 위해 기계 환기 설치가 요구됨.
ㅇ 시장에서는 끊임없이 고성능 주택이 매우 에너지 효율적일 뿐만 아니라 쾌적성이나 실내공기질도 향상시켜 일반 주택보다 훨씬 건강한 주택임을 주장해왔으며, 본 연구는 실측 데이터를 바탕으로 상기 주장의 타당성을 검증하고자 하였음.
ㅇ 본 보고서는 Massachusetts에 위치한 2개의 순(Net) 제로에너지 주택(NZEH, Net Zero Energy Home)을 대상으로 열적 쾌적성에 대한 평가를 진행하였으며, 실내 공기질에 대한 평가는 Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL)과 공동 수행하여 제시하였음.
ㅇ 매우 상세하게 평가 대상주택에 대한 모니터링을 진행하였으나, 에너지 소비량은 재실자 행동방식에 많은 영향을 받으므로 본 연구의 측정 결과가 객관적 지표가 될 수는 없음.
ㅇ 다만, 미국(Parker 2008) 및 유럽(Feist et al. 2001; Passipedia 2012)의 선행 연구결과에서 나타나듯 에너지 효율 향상은 에너지 소비량 감소로 귀결됨.
ㅇ 본 장에서는 평가대상 주택 및 데이터 수집 방법과 도구에 대해서 소개하고 있음.([그림 1]~[그림 4] 참조)(Ⅹ:1~Ⅹ:21)

ㅇ 본 장에서는 평가대상 주택 모두에 대해 5분 간격으로 측정한 월별 데이터로부터 연간 에너지 소비량과 생산량을 분석하였음. 한 주택은 제로에너지를 달성하지 못하였으며, 나머지 한 주택은 에너지 소비량보다 30%를 더 생산하였음.(Ⅹ:22~Ⅹ:27)
ㅇ 실내 냉난방부하는 종래 주택에 비해 현격하게 줄어든다 하더라도 건물에서의 총 에너지소비량 중 가장 높은 비율을 차지함
ㅇ 냉난방부하를 제외한 그 밖의 부하들은 그 값이 매우 낮은 편임. 이는 양쪽 주택 모두 소유주가 저에너지 주택에 관심이 있었기에 에너지 소비량을 줄이려고 노력(예를 들어, 소형 형광램프 사용, 대기전력 차단)을 했기 때문인 것으로 판단됨.
ㅇ 양쪽 주택 모두 측정된 에너지소비량을 통해 저에너지 주택임을 증명함. 히트펌프의 성능계수(COP)를 알 수 없기 때문에 에너지소비량의 계산치와 측정치의 절대비교는 어려우나, 성능계수를 평균 2.5로 가정했을 때 난방 에너지소비량 결과는 다음과 같음
- Stow : 계산치 37.8kWh/㎡/yr, 측청치 38.0kWh/㎡/yr
- Townsend : 계산치 60.8kWh/㎡/yr, 측청치 35.1kWh/㎡/yr
- Townsend 주택의 계산치와 측정치의 차이는 난방기에 실내 설정온도를 낮게 유지했기 때문이며, 자세한 내용은 3장 열적 쾌적성 참고
ㅇ 히트펌프 성능에 대한 데이터 없이는 시스템 최적화에 따른 추가 에너지 절감량 예측이 어려움. 실내 냉난방에 소요되는 에너지를 좀 더 줄이기 위해서는 열손실을 줄여야 하는데, 이는 폐열회수 효율이 60% 밖에 안 되는 환기장치와 히트펌프 성능계수에서 보완할 수 있음.(p,17) 

ㅇ 본 장에서는 평가대상 주택의 열적 쾌적성 평가 결과를 제시하고 있음.
ㅇ 평가대상 주택 모두에서 겨울철 실내 온도가 종종 ASHRAE에서 제시하는 쾌적 범위에 못 미쳤음에도 불구하고 재실자들은 불쾌적을 느끼지 못하였음.([그림 5]~[그림 6] 참조)
ㅇ 난방 시스템이 100% 가동되지 않은 점은 난방 시스템이 실내 열적 쾌적성에 제한요소가 되지 않았으며 각 주택은 재실자의 선호도에 맞춰 운영되었음을 알 수 있음.
ㅇ 여름철 실내 공기온도는 두 주택 모두에서 ASHRAE 쾌적 범위인 82℉(28℃) 이하로 유지되었음. 오히려 실내 공기온도 보다는 높은 상대습도가 불쾌적을 유발하였음.([그림 7]~[그림 8] 참조)(Ⅹ:28~Ⅹ:34) 

ㅇ 난방기(겨울철) 열적 쾌적성 관련 데이터 측정 결과, 열적 쾌적성은 재실자 행동패턴에 영향을 많이 받기 때문에 일반적인 결론을 도출하기 어려움.
ㅇ Stow 지역 주택의 실내온도는 비교적 안정적인 편 이었으며, 가끔 불쾌적 범위로 온도가 떨어지는 경우에도 재실자는 불만을 나타내지 않았음. 이는 재실자 의지에 의한 것인지 건물의 구조적 결함에 의한 것인지는 보다 많은 데이터 확보가 필요함.
ㅇ Townsend 지역 주택의 실내온도는 재실자 경향을 극명하게 반영하고 있음. 재실자는 에너지 절약에 대한 의지가 확고하였으며, 일반적으로 사람들이 춥다고 느끼는 불쾌적 범위로 실내온도가 떨어짐에도 불구하고 아무 불만을 표시하지 않았음.(p.24:1~9)
ㅇ 난방기와는 대조적으로 냉방기에는 두 주택 모두 결과가 유사하게 나타남. 실내 냉방을 거의 하지 않았음에도 불구하고 실내 온도는 쾌적범위로 유지되었으나, 높은 상대습도가 불쾌적을 유발할 것으로 판단됨.
ㅇ 열적 쾌적성 측정 결과, 패시브한 방법(고단열, 기밀시공)으로 충분히 실내를 쾌적하게 만들 수 있으며, 이를 위한 고도의 설비기술이 크게 필요치 않음을 알 수 있음.
ㅇ 다시 말해, 건물 시스템을 단순화시킬 수 있으며, 이는 곧 공사비용 및 운영비 절감으로 이어질 수 있음.(p.26:8~p.27:2) 

ㅇ 본 장에서는 평가대상 주택의 실내 공기질 평가 결과를 제시하고 있음.
ㅇ 환기회수 및 실내공기 오염도에 대한 지표로 이산화탄소 선택, 이를 중심으로 LBNL과의 협업 하에 3주간 다양한 측정을 수행함.
ㅇ 평가 결과는 기밀한 건물에서의 기계 환기의 중요성을 역설하고 있으며, 이와 함께 재실자나 시공자는 적절한 환기시스템에 대한 이해가 부족하므로 기계 환기 시스템의 커미셔닝 역시 중요하다는 것을 보여줌.(Ⅹ:35~Ⅹ:39)

ㅇ 순 제로에너지 주택에서의 열적 쾌적성은 법적 기준에는 못 미치지만 재실자 기호를 만족시키는 수준에서 달성 가능한 것으로 나타났으며, 일반적인 재실자 쾌적성, 특히 겨울철 실내 온도에 대한 쾌적성 연구는 추가적으로 진행해야 할 것으로 판단됨.
ㅇ 또한, 기밀한 주택이 일반적인 주택보다 건강한 주택이 되기 위해서는 반드시 실내 공기질 관련 항목들에 대한 테스트를 수행해야 함.
ㅇ 본 연구를 통해 다음과 같은 결론들을 도출함.
ㅇ 외피 성능 수준을 높이더라도 건물 에너지 소비량의 절반가량은 실내공조, 특히 난방에 소요됨.
ㅇ 재실자들이 실내 냉난방을 직접 운전하였으며 이에 따른 실내 열적 쾌적성은 ASHRAE 쾌적 조건에는 미치지 못하였지만, 재실자들은 실내 열적 쾌적성에 만족하는 것으로 나타남.
ㅇ 재실자들은 실내 공기질에 대한 이해가 부족하여 특별한 냄새가 나지 않는 한 실내 공기질에 대해 큰 불만을 나타내지 않음. 기밀한 저에너지 주택에서는 충분한 환기회수 확보를 위해 기계 환기 설치가 필수적임.
ㅇ 기계 환기 시스템의 설치, 커미셔닝, 유지관리는 개선할 필요가 있음이 나타남.(IX:1~IX:17)