2026.09.11 · 조민구 건축사 · 해가패시브건축사사무소

한겨울 차가운 바람이 불어오는 날에도, 햇살이 가득 들어오는 창가에 서면 보일러를 켜지 않아도 온몸이 따스해지는 것을 느낍니다. 태양이 보낸 빛 에너지가 창 유리창을 통과해 실내 바닥과 벽에 닿는 순간 열로 변하기 때문입니다. 돈을 한 푼도 내지 않고 자연이 매일 거저 주는 이 거대한 온열 에너지를 건축에서는 '패시브 솔라(Passive Solar, 자연형 태양열)'라고 부릅니다. 현대 건축이 복잡한 기계와 대형 보일러에 의존하기 훨씬 이전부터, 인류는 집을 지을 때 태양을 어떻게 품고 가두어야 할지 깊이 고민해 왔습니다.

인류가 태양열을 건축에 활용한 역사는 고대 로마와 북미 원주민 시대까지 거슬러 올라갑니다. 유리가 발명되면서 온실효과를 이용해 열을 가두기 시작했고, 남향 배치와 두터운 벽체로 겨울 열을 저장하는 기술은 오랫동안 검증되어 온 자연형 설계의 핵심입니다. 태양을 읽는 지혜는 갑자기 등장한 최첨단 기술이 아니라, 가장 오래된 건축의 본질입니다.

약 2,000년 전 고대 로마인들은 투명한 유리창을 건물에 적용하기 시작하면서 기적 같은 변화를 경험했습니다. 빛은 통과시키되 내부에서 발생한 열은 밖으로 쉽게 나가지 못하는 온실효과의 원리를 발견한 것입니다. 로마인들은 이를 활용해 황제와 귀족들의 저택에 태양열 목욕탕을 만들고, 겨울철에도 햇살로 따뜻해지는 일광욕실을 배치했습니다.

북미의 원주민들 역시 기후를 완벽히 이해하고 집을 지었습니다. 뉴멕시코의 푸에블로 보니토 마일 거주지는 부채꼴 모양으로 전 세대가 남빛을 가림 없이 받도록 단차를 두어 배치했습니다. 계단식으로 쌓아 올린 두꺼운 흙돌 벽은 낮 동안 태양열을 듬뿍 흡수했다가, 기온이 급격히 떨어지는 밤이 되면 내부로 은은하게 열을 내뿜었습니다. 미국 뉴잉글랜드 지방의 전통적인 솔트박스 양식 주택 역시 남쪽으로는 대형 창을 두어 햇빛을 듬뿍 받고, 북쪽 지붕은 길게 내리눌러 차가운 북풍을 비켜가게 만들었습니다.

거장 건축가 프랭크 로이드 라이트가 1940년대에 설계한 제이콥스 II 하우스는 이러한 패시브 솔라의 결정판이었습니다. 건물 전체를 부채꼴 곡면으로 만들어 남쪽 전면 유리창으로 겨울 햇살을 끌어들이고, 북쪽은 흙으로 둔덕을 쌓아 차가운 바람을 차단했습니다. 실내의 두꺼운 돌벽과 콘크리트 바닥은 낮 동안 열을 모아두는 열저장고 역할을 했습니다. 세월이 흘러도 변하지 않는 자연의 법칙을 집의 구조 속에 내장시킨 것입니다.

복잡한 기계 장치와 모터를 사용하는 기계식 태양열 시스템과 달리, 패시브 솔라는 창문과 벽체, 바닥 등 집 자체의 구조를 활용해 열을 흡수하고 저장합니다. 별도의 운용 비용이나 고장 우려가 없으며, 겨울철 대규모 정전이 발생해도 실내 온도를 안전하게 유지할 수 있는 가장 신뢰성 높은 방식입니다.

1970년대 석유 파동을 겪으며 사람들은 지붕 위에 복잡한 기계 패널과 순환 펌프, 제어 장치를 달아 태양열을 모으는 기계식 방식에 열광했습니다. 하지만 수년이 지나자 펌프가 고장 나고 배관이 부식되는 등 과도한 유지보수 비용이라는 한계에 부딪혔습니다. 반면, 건물의 기본 요소인 창문, 벽, 바닥을 이용하는 패시브 솔라는 고장 날 부품 자체가 없습니다.

패시브 솔라의 동작 원리는 놀랍도록 단순하면서도 강력합니다. 남쪽을 향해 내어놓은 창문이 열을 모으는 집열판 역할을 하고, 실내의 콘크리트 바닥이나 벽돌 벽체가 열을 머금는 축열체 역할을 합니다. 마치 단단한 돌멩이를 햇볕에 달궈놓으면 밤늦도록 따스함이 유지되는 것과 같습니다.

이 방식이 주는 가장 큰 장점은 재난에 견디는 힘인 '회복 탄력성'입니다. 한겨울에 한파로 전기가 끊기거나 도시가스 공급이 중단되어도, 패시브 솔라 원리로 잘 지어진 집은 실내 온도가 위험한 수준까지 떨어지지 않습니다. 또한 기계 소음이 없고 실내 공간 전체에 고르게 햇살이 들어와 거주자에게 심리적인 안정감과 쾌적함을 선사합니다.

패시브 솔라가 제 기능을 발휘하려면 먼저 빠져나가는 열을 막는 단열과 기밀이 선행되어야 하며, 그 다음 태양열을 흡수·저장하는 배치 설계, 마지막으로 부족한 열만 채우는 최소한의 난방 설비 가동이라는 3단계 순서가 철저히 지켜져야 합니다. 아무리 태양열을 많이 받아도 집의 단열이 부실하면 들어온 열은 순식간에 사라집니다.

자연의 열을 공짜로 얻는다고 해서 무작정 남쪽에 창문만 크게 내면 집은 따뜻해지지 않습니다. 단열이 부실한 관행 주택에서 남향 창을 크게 내면, 낮 동안 잠깐 따뜻했다가 햇살이 비추지 않는 밤이나 음지에서는 그 거대한 창문을 통해 실내 열이 모조리 빠져나가 버립니다. 결국 밤에는 극심한 웃풍과 냉기에 시달리게 됩니다.

이를 해결하기 위해 패시브 건축에서는 3단계 접근법을 엄격히 적용합니다. 첫 번째 단계는 '열의 보존'입니다. 고성능 단열재로 외벽을 감싸고, 틈새 바람을 완벽히 차단하는 기밀 시공을 거쳐 고성능 삼중창을 적용하는 것입니다. 마치 성능 좋은 보온병을 만드는 과정과 같습니다.

두 번째 단계가 바로 '패시브 솔라의 활용'입니다. 열이 밖으로 새어 나가지 않는 단열 성능을 확보한 상태에서, 계절별 태양 고도를 정확히 계산해 창의 크기와 처마의 깊이를 결정합니다. 겨울에는 깊숙이 들어오는 햇살을 모아 바닥과 벽에 저장하고, 여름에는 태양 고도가 높아 처마가 햇빛을 자동으로 차단하게 만듭니다.

마지막 세 번째 단계는 '최소한의 기계 설비'입니다. 1단계와 2단계가 완벽하게 이루어지면 집 전체 난방 에너지의 60~80% 이상을 태양이 스스로 해결합니다. 나머지 부족한 아주 작은 양의 열만 소형 난방 장치로 채워주는 것입니다.

남향으로 창을 크게 내는 것은 누구나 할 수 있는 일입니다. 하지만 겨울철 태양열을 얼마나 받아들이고, 이를 밤까지 얼마나 오래 유지시킬 수 있는지, 그리고 여름철 과열을 어떻게 막을 것인지는 감이나 경험만으로 맞출 수 없습니다. 창문의 크기가 수 cm만 달라져도, 처마의 돌출 길이가 약간만 바뀌어도 실내 열 balance는 크게 흔들립니다.

해가패시브건축사사무소는 정밀한 3차원 태양 궤적 분석과 Energy# 에너지 해석 프로그램을 통해 해당 대지에 내리쬐는 일사량을 숫자로 정밀하게 계산합니다. 단 1도의 온도 차이와 열의 흐름까지 사전에 예측하여 도면을 검증하고 시공 현장을 오차 없이 관리합니다. 자연이 주는 공짜 에너지를 온전히 삶의 쾌적함으로 바꾸는 일, 그것이 바로 데이터로 증명하는 건축가의 책임입니다.

그렇지 않습니다. 패시브 건축은 겨울철 일사 수용뿐만 아니라 여름철 일사 차단까지 정밀하게 계산해 설계합니다. 계절별 태양 고도에 맞춘 처마 길이는 물론 외부 차양 장치를 적용하여 여름철 실내 과열을 완벽하게 차단합니다. 해가패시브건축사사무소는 정밀 에너지 해석 프로그램을 통해 사계절 내내 쾌적한 실내 온도가 유지되도록 사전에 검증합니다.

가능하며, 중목구조는 패시브하우스 성능을 극대화하기에 매우 뛰어난 구조입니다. 해가패시브건축사사무소는 다수의 중목구조 및 목조건축 설계 경험을 바탕으로 목재의 친환경성에 정밀한 기밀·단열 기술을 결합해 왔습니다. 목조 특유의 쾌적함에 패시브 솔라의 일사 취득 및 축열 기술을 더하면 난방비 부담을 대폭 줄인 고성능 주택을 완성할 수 있습니다.

네, 해가패시브건축사사무소는 전국 어디서나 패시브하우스 설계가 가능합니다. 사무소는 경남 진주에 위치해 있지만, 서울·경기·강원·충청·전라·제주 등 대한민국 전 지역의 대지 조건과 지역별 기후 데이터를 분석하여 맞춤형 설계를 진행합니다. 전국 어느 부지든 현장 조건과 태양 궤적을 정밀 분석하여 최적의 패시브 솔라 설계를 제공합니다.

이 연재는 Norbert Lechner의 『Heating, Cooling, Lighting』을 교재로 삼습니다. 책의 챕터 순서에 따라 다룰 주제를 나누고, 각 주제를 패시브하우스의 설계·시공과 연결해 글의 얼개를 구성합니다. 그 얼개를 바탕으로 한 초벌 원고 작성에는 생성형 AI의 도움을 받으며, 최종 원고는 필자가 내용을 검토하고 현장 경험을 더해 다듬은 것입니다.

조민구 · 해가패시브건축사사무소