더블 스킨 - deobeul seukin

최근 국내에서 일고 있는 건축물의 고급화 및 고층화 선호 추세에 따라 커튼월의 형태와 양상도 매우 다양화 되어가고 있다. 더블스킨 공법은 그 중에서도 특히 환경 친화적인 외벽 시스템으로서 건물의 에너지 절감 효과와 자연환기 및 차음성능이 탁월한 공법으로서, 유럽을 비롯하여 세계적으로 널리 사용되기 시작하면서 국내에서도 커튼월 업계는 물론 건축 관련 회사들의 관심이 날로 증가되고 있다. 이를 바탕으로 이번 호에는 독자들의 이해를 돕기를 위해 더블스킨 공법의 개념과 원리, 구성, 종류 그리고 이 공법을 실제로 적용할 경우 고려해야 할 사항에 대하여 간략히 소개하고자 한다.

1. 개요
국내에서 이중외피공법 또는 Double-Skin Faade (더블스킨 파사드) 공법이라 불리는 이 시스템은 건물의 외벽을 이중으로 설치함으로써 생기는 중간층(The Intermediate Space)을 에너지 완충공간으로 사용하여, 겨울에는 중간층에서 축적된 태양복사에너지가 실내로 유입될 수 있도록 유도하며, 여름에는 중간층에 있는 블라인드를 이용 복사에너지를 차단함과 동시에 Opening (환기구)을 이용하여 자연환기를 유도하는 시스템이다.
이 공법은 커튼월이 두 겹으로 시공되어진다는 점에서 초기 시설비가 상승되는 단점이 있음에도 불구하고 세계 여러 나라에서 각광을 받고 있는데 가장 큰 이유는 장기적인 면에서, 에너지 절감효과로 인한 건물의 유지관리비를 줄일 수 있다는 점일 것이다. 특히 고층건물에서도 자연환기를 위한 창호의 개방이 가능하고 차음성능 또한 기존의 커튼월 공법과 비교해 월등히 향상된 새로운 커튼월 시스템이라는 것도 다른 이유 중의 하나이다.
1960년대부터 이미 유럽에서 도입되기 시작한 이 공법은 1980년대에 들어서면서부터 전 세계적으로 널리 보급이 되기 시작 하였으며 이후 지속적인 연구개발이 이루어지고 있는 중이다. 국내에서도 더블스킨 공법을 사용한 건물들의 사례를 찾아볼 수는 있으나 아직까지는 국내 기후환경의 적합성에 대한 연구가 미흡하여 폭 넓게 적용하기에는 어려운 실정이다.

2. 시스템의 원리
이 공법의 원리를 쉽게 설명할 수 있는 예로, 국내에서 흔히 사용되고 있는 아파트나 공동주택의 발코니를 연상할 수 있는데, 이들 발코니를 보면 설계 당시에는 외부가 개방된 공간으로 계획되지만 대부분 입주 후 이중으로 바깥 발코니에 알미늄 창호를 설치하는 경우를 볼 수 있으며, 최근에는 입주 전부터 설치를 하는 경우가 일반화 된 것처럼 보인다. 물론 생활공간의 증대도 한 이유일수 있겠지만, 근본적으로는 바깥 발코니의 알미늄 창호로 인하여 생기는 완충공간을 이용 계절의 변화에 적절히 대응함으로서 에너지 절약과 쾌적한 실내 환경을 유지 할 수 있는 것이다. 전술한 바와 같이, 겨울에는 바깥쪽 창호를 모두 닫아 태양복사에너지로부터 생기는 열에너지를 이용, 발코니 내부 온도 상승을 유도하고 실내의 에너지 손실을 최소화하여 난방에너지를 절감 할 수 있고, 여름에는 외부의 창문을 적절히 개방함으로써 자연환기를 가능케 하며 커튼이나 블라인드를 이용, 복사에너지를 차단하여 실내 온도 상승을 억제한다는 점에서 일반 커튼월과는 달리 외부 환경변화에 능동적으로 대응 할 수 있는 원리이다.
이처럼 주거용 건물 발코니의 역할은 더블스킨의 중간층과 같이 외부와 내부의 에너지 완충공간 역할을 하여 실내 환경을 쾌적하게 유지하고 에너지 절감 효과를 볼 수 있는 더블스킨 공법의 쉬운 예가 될 수 있다.

3. 구성
더블스킨 공법은 크게 The Outer Layer, The Intermediate Space, The Inner Layer의 세 부분으로 구성되는데 이중 The Outer Layer (외부 레이어)는 건물의 가장 바깥쪽에 설치되는 커튼월로서 안전을 고려 주로 강화유리나 접합유리를 사용하는 단층유리(Single Glazing)가 적용된다. 이 레이어는 외부환경으로부터 직접적으로 대응하는 부분이므로 빗물이나 바람의 영향에 완벽하게 대처할 수 있는 설계가 필요하며 특히 탁월한 Water Tightness (수밀성)가 요구되어진다.
일반적으로 외부 레이어에는 자연환기를 위한 통풍구가 있으며 여기에는Permanent Opening (개방식 환기구)과 Temporary Opening (개폐식 환기구) 두 종류가 있는데 중앙 집중식으로 컴퓨터에 의해 자동으로 외부온도변화에 대응하여 개폐가 제어될 수 도 있으며, 각 단위 또는 실(室) 마다 재실자(在室子)에 의해 수동으로 제어하는 방법이 사용되기도 한다.
특히 건물의 미적 특성을 좌우하는 외부 레이어의 특성상 초기 설계 단계부터 기능성과 미려함이 동시에 검토되는 것이 필요하다.
The Intermediate Space (중간층)는 자동식 또는 수동식 블라인드가 설치되는 더블스킨 공법의 가장 중요한 부분이다. 여기서는 각각의 건물의 방향과 위치 등에 따라 중간층에서 발생하는 Stack Effect (연돌효과 또는 굴뚝효과)가 현저히 다르게 발생할 수 있으며, 중간층의 폭과 높이 및 단위 부피에 따라 그 건물에 적합한 완충공간으로서의 성능이 결정되므로 무엇보다도 철저한 계획과 사전조사가 필요하다. 최근에는 최적의 설계를 위해 외부에서 유입되는 공기의 방향과 양을 측정하는CFD (Computational Fluid Dynamics, 컴퓨터유체역학)가 사용되기도 한다. 일반적으로 중간층의 폭은 작게는 220㎜ 에서 크게는 800㎜ 까지 다양하게 적용되는데 폭이 너무 작을 경우에는 에너지 완충공간으로서의 기능이 떨어질 수 있고 대부분의 경우에는 유지보수를 위한 공간확보 목적으로 600㎜ 이상이 선호된다.
The Inner Layer (내부 레이어)는 일반적으로 쓰이는 커튼월의 형태인 복층유리(IGU)가 사용된다. 또한 단열 성능을 높이기 위해 주로 Thermally Broken Frame (단열바)이 사용되고, 외부 레이어와 중간층의 하중을 전달하는 구조로 설계가 되며, 유지보수를 위한 중간층으로의 출입을 목적으로 완전개방이 가능한 창호가 사용되기도 한다.

4. 종류와 장단점
더블스킨 파사드의 종류는 중간층의 형태에 따라 구분되어지는 것이 특징이다. 건물전체로 볼 때 중간층이 각 층별 그리고 수평으로 구분되어지면 박스형(Box Window), 수직으로만 구분될 경우는 샤프트박스형(Shaft Box), 수평 또는 층별로 구분될 경우는 복도형(Corridor Facades), 전체적으로 하나의 공간으로 구성될 경우의 다층형(Multi-Storey)으로 분류 된다.

박스형 (Box Windows Type)
커튼월에서 쓰이는 Unitised System을 적용할 수 있어 공기단축, 품질 및 성능적인 면에서 고층건물에 유리하고 각각
독립적으로 창호의 개폐나 블라인드의 제어가 가능하다. 그러나 초기 공사비가 많이 들며 설계가 복잡하다는 단점이 있다.
샤프트박스형 (Shaft Box Type)
전층의 중간층이 수직으로 구획되어지므로 건물의 높이에 따라 굴뚝효과를 최대한 이용할 수 있다. 하지만 층간 소음 문제
가 생길 수 있고 화재 시에 효율적으로 대처할 수 있는 설계가 필요하다.
복도형 (Corridor Facades Type)
각 층별로 중간층이 구획되어지므로 층별 제어가 가능하여 고층건물에서도 적용 할 수 있으나 각 실(室)별 소음 차단 문제
가 발생 할 수 있고 코너에서 강한 바람이 발생할 가능성이 높아 계획 단계부터 적절한 검토가 필요하다.
다층형 (Multi-storey Type)
건물의 한쪽 벽을 하나의 중간층으로 이용하기 때문에 커튼월에 사용되는 Stick System을 이용하여 저렴하게 시공이 가능
하며 주로 중, 저층 건물에 많이 사용된다. 건물의 최하부를 공기 주입구로 사용하고, 최상부를 공기 배출구로 사용하며 자
연식 또는 기계식 환기를 건물의 특성에 맞게 적절히 사용할 수 있다. 중간층 내에서 발생할 수 있는 소음 차단 문제가 있으
며, 화재에 대처 할 수 있는 설계가 필요하다.

5. 더블스킨 공법의 국내도입 가능성과 고려사항
과거 해외에서 적용된 더블스킨 공법의 경우 대부분이 에너지 절감 효과 보다는 외관상의 미적인 측면에 치중하는 경우가 많았던 것도 사실이다. 하지만 최근에는 몇몇 커튼월 업체에서 새로운 더블스킨 시스템을 개발하여 시장에 선보이기도 하였고 다양한 분야에서 연구된 에너지절약성능 및 실내 환경조절기능이 월등히 향상된 시스템들이 속속 등장하는 등 더블스킨 공법에 많은 발전이 있었다.

그러나 국내에서는 아직 더블스킨 설계를 위한 전문 인력과 연구부족으로 우리나라의 기후와 실정에 맞는 더블스킨 공법의 개발이 미비한 상태이다. 전문 인력의 경우 커튼월에 대한 전반적인 지식은 물론 건축 환경공학에 대한 폭 넓은 이해 또한 밑받침이 되어 있어야 하지만 국내에서는 아직 그 수 가 많지 않고, 국내 학계에서 별도로 이루어진 사례분석과 연구를 바탕으로 한 설계들은 실제 국내 외벽 시장에서 우리가 적용하기에는 미흡한 점이 있는 것이 사실이다. 게다가 더블스킨 공법의 설계는 모든 커튼월 시스템에 대한 완벽한 이해가 전제된 상태에서만 가능하기 때문에 학계에서 자체적으로 더블스킨 공법만을 분리하여 연구하는 데도 한계가 있다는 것 또한 고려되어야 할 것이다.
그러므로 계획단계에서부터 학계를 비롯해 건축주, 설계사사무소, 시공사, 커튼월 업체 모두가 참여한 해외 및 국내 사례들의 검토가 필요하며, 그 중에서도 특히 더블스킨의 적용에 따르는 건물의 유지관리비의 효율성 재고가 이루어져야 할 것이다. 당연히 모든 건물의 사용목적에 따라 적용되는 외벽시스템도 달라지는데, 예를 들어 만약 설계초기에 열에너지 성능(예, 열관류율, U-Value)만을 고려할 경우 일반 커튼월 시스템으로도 충분히 열관류율을 낮추는 것이 가능하여 더블스킨 공법에 비해 초기 공사비를 절약할 수 있기 때문이기도 하다. 하지만 건물의 주변 여건상 높은 효율의 차음성능이 요구되어지거나 에너지 절약과 함께 기계식 환기에 의해 발생하는 부작용이 없는 자연환기의 공급이 필요한 경우 더블스킨의 적용을 긍정적으로 검토해 보아야 할 가치가 있을 것이다.

최근 들어 더 활발해진 관심과 노력, 많은 커튼월 업계들의 연구시도로 국내에서도 빠른 시일 내에 더블스킨 공법을 완벽히 적용할 수 있을 것으로 기대되며 특히 우리나라처럼 고층 건물을 많이 건설하는 경우 더블스킨 공법이 가져오는 기대효과는 앞으로 건설시장에 크게 작용할 것으로 판단된다