단열 성능이 나쁜 구조체를 사용함으로써 초래되는 분명한 결과는 건물의 난방과 냉방에 더 많은 에너지가 필요하게 된다는 것이다. 부정적인
환경에 대한 영향 이외에도, 이같은 에너지 사용의 증가는 건물의 수명기간 동안, 건물주의 계속적인 비용 증가를 의미한다. 반드시 올바른 설계
기술을 사용하여 건물의 에너지 효율성과 내구성을 증가시켜야 한다.
목재:천연 단열재목재는 자체 세포 구조 속에 수백만개의
작은 공기 주머니를 가지고 있는 천연 단열재이다.(그림2 참조) 열 전도성은 상대밀도에 따라 증가하므로, 목재는 밀도가 높은 재료보다 나은
단열재 이다.
침엽수는 유사한 두께의 유리섬유 단열재가 갖고 있는 단열 성능의 반 정도를 갖지만 콘크리트와 석재에 비하면 약 10배이고 강재에 비하면 약
400배이다. 그러나, 주골조 재료 가운데 목재가 최고의 단열 특성을 가짐에도 불구하고 목조 건축 기술은 벽, 지붕, 또는 바닥 구조 내의
효율적인 단열제품을 포함하는 것에 기초를 둔다.(그림3 참조) 자체의 공기 주머니 구조로 인해, 목재는 효과적인 차음재이기도 하며, 자체 구조는
음 진동을 감소시키는 데 도움을 준다.
골조가 단열가에 미치는 영향
건물외피 구조체의 열 흐름에 대한 저항은 사용된 재료의 특성에 달려 있다. 재료가 열 흐름에 저항하는 정도를 열저항(RSI)이라고 한다.
열저항은 ㎡OC/W의 단위를 가진 RSI 값이 높을수록 열의 흐름에 대한 저항이 커진다. 열 투과(U)는 구조체의 열저항과 반대의
개념이다.
단열된 구조체들은 보통 건물 외피 전체에 걸쳐 균일하지 않다. 목조나 경량 철골 벽 또는 지붕에서, 골조 부재는 규칙적인 간격을 갖고
배치되고 이러한 위치에서는 골조 부재 사이의 공간과는 다른 수준의 열 전달이 일어난다. 골조 부재는 전체적인 벽 또는 천장 구조체의 단열
효율성을 낮춘다. 이 위치에서의 열 전도율은 골조 재료의 열적 또는 단열 특성에 의해 좌우된다. 골조 부재에서 일어나는 높은 열 전도율을
열교라고 부른다.
구조체의 단열값은 전통적으로 구조체에 사용된 단열재의 표면에 명시되어 있는 공칭 RSI 값으로 표현되어 왔다. 즉, RSI 값은
단열재 자체에만 기초를 두었다. 일반적으로, 이러한 접근은 골조 시스템이 동일한 경우에 한하여 상대적인 단열 특성을 표시하는 데 효과가
있다.그러나 구조체의 단열 성능은 골조와 단열재의 결합된 영향에 달려 있다. 벽 표면적의 20% 이상을 차지할 수 있는 골조 재료의 단열
특성은 구조체의 열저항에 큰 영향을 줄 수 있다. 새로운 에너지 법류는 이점을 인지하고 규정을 충족시키는 데 있어, 유효 RSI 값이 사용될
것을 요구한다.
유효 RSI 값은 구조체의 즉정된 열저하이다. 이는 구조체 내의 모든 재료들의 단열 효과를 고려한다. 골조로 만들어진 구조체에서는, 골조
부재들이 열교 역할을 한다. 전체적인 구조체의 열 흐름에 대한 저항을 결정하기 위해서 이 부재들의 영향이 계산되고 부재들 사이의 공간에 대한
단열값이 결합되어 유효 RSI 값으로 표현된다. 유효 RSI 값은 서로 다른 시스템들의 열저항을 비교하는데 사용될 수 있다.목조 구조체의
전체적인 단열 효율성은 구조 부재가 차지하는 면적의 크기만큼 떨어진다. 대부분의 목조 구조체의 경우, 유효 RSI 값은 공간에 채워지는 단열재의
RSI 값의 약 90%이다.
경량 철골 구조제에서, 열은 병렬 경로로 전달되지 않는다. 왜냐하면 강재는 높은 열 전도율을 갖고 있기 때문이다. 열 흐름은 구조체를 통해
외피의 안쪽에서 밖으로 이루어지기도 하지만 또한 단열된 공간의 중심에서 골조 부재로 이동하기도 한다. 그러므로 열 흐름은 강재 스터드에
집중된다.(그림4 참조) 경량 철골 부재는 자체의 폭보다 구조체를 통한 열 투과에 훨씬 큰 영향을 미치며 단열재를 통해 열교 역할을 한다.
이러한 열교현상은 경량 철골 구조체의 유효 RSI 값이 공간에 채워지는 단열재의 RSI 값이 50~60%가 되도록 만든다.
에너지 보존과 목조 건축
목조 건축 기술은 지난 수십년간 새로운 에너지 보존 목표를 성취하기 위해 반전해왔다.
예를 들면, 에너지 효율적인 주택을 위한 새로운 기준을 정하기 위하여 R-2000이라고 불리는 프로그램이 캐나다천연자원부(Natural
Resources Canada)와 캐나다의 주택 건축 업계의 협력으로 개발되었다. R-2000설계세칙에 따른 건물은 건축법규의 규정을 능가하며,
에너지 소비가 적고 온실 가스를 덜 생산한다. R-2000 주택은 또한 개선된 신선한 환기 시스템, 창문성능 규정 및 환경적으로 개선된
건축재료를 통합한다.
캐나다 정부의 후원을 받은 또 하나의 프로그램은 캐나다 이외의 국가들을 위한 수퍼 E 주택 프로그램이다. 수퍼 E 주택 프로그램은 캐나다의
기술, 전문지식, 훈련을 지원받아 영국, 아일랜드, 일본에 도입되었다. R-2000프로그램과 수퍼 E 주택 프로그램에 대한 더 자세한
정보는 http://www.oee.nrcan.gc.ca/r-2000
및 http://www.super-e.com을 각각 방문하면 된다.
건물에서의 에너지 보존에는 투입 에너지와 운영 에너지의 두 가지 측면이 있다.
체화 에너지 건물의 ‘투입에너지’는 원료의 확보, 처리,
제조, 현장 운송, 그리고 시공에 소비되는 에너지를 의미한다. 초기 투입 에너지에는 두 가지 요소가 있다. 직접 에너지는 건축재료의 제조와 현장
운송 및 건물 시공에 사용되는 에너지 이다. 간접 에너지는 사용 시점까지 연료 및 에너지를 처리, 운송, 전환, 배달하는 데 관련되는 에너지
사용이다.
