외벽, 창문, 틈새바람이 건물에너지 소비의 3대 주범
열전도에 따른 물리현상이 원인...기술로 개선 가능

국제 유가가 폭등세를 보이고 있다. 미국의 금융정보 서비스회사인 모건스탠리는 국제유가가 한 달 안에 배럴당 150달러까지 치솟을 수 있다고 전망하기도 했다.

국제 유가 폭등은 에너지 사용의 위기상황으로 몰아세우고 있다. 에너지 위기는 경제에 치명타를 먹이고 있다. 그런데 에너지는 어디에, 얼마나 사용되는 걸까.

에너지 사용처는 크게 세 부문으로 나눌 수 있다. 건물, 산업, 교통부문으로 나눠진다. 아파트를 포함한 주택과 상업용 빌딩의 냉난방, 환기, 조명, 전기제품 사용 등에 에너지가 들어간다. 공장가동에도 에너지가 필요하고 자동차가 굴리가기 위해 에너지를 넣어야 한다.

우리나라 전체 에너지소비의 23.5%는 건물부문에서 차지하고 있다. 건물에 소비되는 에너지를 다시 부문별로 나눠보면 가정부문이 54%로 가장 많고, 상업부문 36%, 공공 및 기타부문이 10%로 주거에 필요한 에너지소비가 적지 않음을 알 수 있다.(2007년 에너지경제연구원 통계)

그렇다면 우리가 살고 있는 아파트 등 주택의 어디에서 에너지를 필요로 하는 것일까. 다시 말해 전기제품 사용을 제외한 주거에 필요한 에너지 소비는 어디에서 일어나는 것일까.

에너지 소비를 이해하기 위해서는 두 가지 물리현상을 머릿속에 담아둬야 한다. 하나는 열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달되는 예외 없는 자연법칙이다. 다른 하나는 열전달은 전도, 대류, 복사를 통해 이뤄진다는 점이다.

전도는 열전달을 위한 매개체를 필요로 한다. 주택의 경우에는 외벽, 지붕, 창호 등이 매개체다. 대류의 열전달 매개체는 공기와 물이지만 복사열은 매개체를 필요로 하지 않는다.

이런 현상과 원리를 감안하고 다음 표를 보자. 표준주택에서 에너지 최대 부하가 어디에 많이 걸리는가를 보여주는 표다. 광주광역시에 있는 한 아파트(112㎡,15층) 30가구를 분석한 자료다.

<DRY-BULB TEMP(건구온도), WET-BULB TEMP(습구온도), TOT HORIZONTAL SOLAR RAD(단위면적당 일사량), WINDSPEED AT SPACE(초당 풍속), CLOUD AMOUNT(구름 없으면 0, 많으면 10 기준)>

<WALL CONDUCTION(외벽 전도열), WINDOW GLASS+FRM COND(창문 및 창틀 전도열), WINDOW GLASS SOLAR(창문 복사열), INFILTRATION(입주자가 의도적으로 하는 환기 및 의도치 않는 침매기 포함), 지붕 전도열, 문 전도열, 실내 전도열, 바닥 전도열, 전열기구 및 인체 발열은 전무하거나 미미한 수준. SENSIBLE(현열), LATENT(잠열), 단위는 KW>

열은 온도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 전달되기 때문에 여름철에는 실외에서 실내로 열이 들어오고, 겨울철에는 실내에서 실외로 열이 빠져나간다. 열전달은 자연현상이기는 하지만 실내에 열이 많거나 적으면 쾌적한 느낌을 갖지 못한다.

사람마다 차이는 있지만 실내에서 쾌적하다고 느끼는 온도 범위는 섭씨 17∼24도(독일 공업규격 기준)인데 열전달이라는 물리현상 때문에 건물 실내온도는 외부 공기온도에 영향을 받게 된다. 여름철에는 실외의 더운 공기가 실내로 들어오고, 반대로 겨울철에는 실내 열을 그보다 온도가 낮은 실외로 뺏기게 된다.

위의 표를 보면 숫자(마이너스 포함)가 높은 게 한눈에 들어온다. 열전달이 많이 이뤄지는 곳이다. 다시 말해 외벽, 창호, 유리, 틈새기(바람) 등을 통해 실내가 더워지거나 차가워지는 것을 조절하기 위해 냉난방을 하면서 에너지가 소비되는 것이다.

입는 옷에 비유하면 (멋과 스타일 요소를 감안하지 않고) 추위와 더위를 피할 목적으로 의복을 구입(소비)하는 것과 마찬가지다. 기능적으로 시원하거나 따뜻한 옷을 구입하는 것처럼 주택에선 자신에 맞는 쾌적온도 조절을 위해 에너지를 소비하는 셈이다.

어쨌든 표준주택 건물부하 분석결과를 보면 겨울철에는 틈새기, 창문, 외벽을 통해 열전달이 많다는 것을 알 수 있다. 여름철에는 틈새기, 창문복사열, 외벽, 창호, 전열기구, 입주자의 발열 등 다양한 요소로 실내에 열이 생기는 것을 볼 수 있다.

여름철이든 겨울철이든 틈새기, 외벽, 창문은 열전달의 핵심 3인방이라는 것을 건물부하 분석에서 알 수 있다. 우리나라만 그런 것은 아니다. 실내외 온도차이가 생기면 나타나는 자연법칙이다.

결국 열전달의 핵심3인방을 개선하면 건물 에너지를 줄일 수 있다는 얘기다. 핵심3인방의 열전달을 어떻게 개선하는지는 다음 편에서 이어진다. <도움말=대림산업 기술연구소>

◆표준주택=건물에너지효율등급 인증제도 운영규정에 따라 에너지효율 정도를 평가할 수 있게 정부가 마련한 건축기준이다. 실내설정온도(섭씨 20도), 벽체, 지붕, 바닥의 단열정도,환기율 등의 기준이 제시돼 있다. 실내설정온도에 차이가 나도 건축에 적용하는 단열재 등은 달라질 수 밖에 없다.

한경닷컴 김호영 기자 enter@hankyung.com