[해가패시브 칼럼 27편] 여름 햇빛은 막고 겨울 햇빛은 들이고 — 차양의 역사와 원리
오늘은 여름 햇빛은 막고 겨울 햇빛은 들이는 차양의 역사와 원리를 알아보겠습니다. 한여름에 에어컨으로 실내 공기는 시원한데, 창가에 다가가면 피부가 화끈거리는 경험을 해 보셨을 겁니다. 에어컨이…
오늘은 여름 햇빛은 막고 겨울 햇빛은 들이는 차양의 역사와 원리를 알아보겠습니다. 한여름에 에어컨으로 실내 공기는 시원한데, 창가에 다가가면 피부가 화끈거리는 경험을 해 보셨을 겁니다. 에어컨이 공기를 식히고 있어도 유리를 통과한 햇빛의 복사열이 몸에 곧바로 닿기 때문입니다. 실내로 이미 들어온 열을 설비로 식히는 데는 에너지가 많이 들지만, 햇빛이 창에 닿기 전에 밖에서 막는 데는 전기가 전혀 들지 않습니다.
1. 처마와 차양은 왜 오래된 건축의 공통점일까요?
외부 차양은 사람들이 기후에 적응하며 발전시켜 온 가장 오래되고 효과적인 자연형 냉방 방법입니다. 유리와 벽이 데워지기 전에 햇빛을 건물 밖에서 막아 실내로 들어오는 열을 줄이기 때문입니다. 동서양을 가리지 않고 역사 속 건축물들이 깊은 처마와 회랑을 가졌던 이유가 여기에 있습니다.
고대 그리스와 로마의 열주부터 일본 전통 주택의 툇마루(엔가와)까지, 깊은 지붕과 처마는 햇빛을 가리고 비를 피하는 완충 공간 구실을 해 왔습니다. 프랭크 로이드 라이트도 로비 하우스에서 길게 내민 수평 처마로 여름 햇볕을 가리면서 건물의 인상적인 형태를 만들었습니다.
깊은 처마의 전통 — 교재 그림 9.1a·9.1g·9.1i를 바탕으로 다시 그림
반면 르 코르뷔지에는 1930년대 초 파리의 구세군 시설을 설계하면서 남쪽 면 전체를 유리로 덮었다가, 여름에 실내가 심하게 더워지는 문제를 겪었습니다. 이 경험 뒤로 그는 건물 외벽에 햇빛을 가리는 구조물인 브리즈 솔레이(Brise-soleil)를 적극적으로 쓰기 시작했습니다. 외부 차양은 장식이 아니라 건물의 쾌적함을 좌우하는 핵심 요소입니다.
브리즈 솔레이 — 교재 그림 9.1j·9.1k를 바탕으로 다시 그림
2. 여름 햇빛은 창의 방향에 따라 어떻게 다를까요?
여름에는 태양의 고도와 방향에 따라 건물로 들어오는 열의 양이 크게 달라집니다. 남향 창은 여름 해가 높아 비교적 짧은 처마로도 쉽게 가릴 수 있지만, 지붕의 천창이나 동서향 창은 훨씬 많은 햇빛을 받으므로 더 꼼꼼한 차양이 필요합니다.
남향 창이 여름에 가장 뜨거울 것이라고 생각하기 쉽지만, 한여름의 남향 창은 해가 높이 떠 있어 들어오는 열이 생각보다 적습니다. 교재에 따르면 하지에 천창은 남향 창의 약 4배, 여름의 동서향 창은 남향 창의 약 3배의 햇빛을 받습니다. 그래서 동서향 창은 되도록 작게 하거나, 북쪽이나 남쪽을 향하도록 비스듬히 배치하는 계획이 필요합니다.
방위별 여름 햇빛과 동·서 창 돌리기 — 교재 그림 9.2b·9.3b를 바탕으로 다시 그림
햇빛의 열은 직접 비추는 빛뿐 아니라, 습한 대기에서 흩어지는 산란광과 주변 땅이나 이웃 건물 유리에서 반사되는 빛으로도 들어옵니다. 많은 일반 주택이 여름에 더운 것은 이런 열을 고려하지 않고 실내 커튼이나 블라인드에만 기대기 때문입니다. 유리 안으로 들어온 빛은 이미 실내를 데운 뒤라서, 교재에 따르면 실내 차양은 들어오는 열의 약 20%만 막습니다. 바깥에 다는 차양은 약 80%를 막습니다.
햇빛의 세 갈래 — 교재 그림 9.2d·9.2e를 바탕으로 다시 그림
3. 고정 차양만으로는 왜 사계절을 맞추기 어려울까요?
땅과 대기가 천천히 데워지고 천천히 식기 때문에, 태양의 위치로 정해지는 계절과 실제로 느끼는 기온 사이에 시차가 생깁니다. 그래서 태양 고도가 같은 3월과 9월이라도, 3월에는 난방이 필요하고 9월에는 냉방이 필요해 고정된 처마 하나로는 두 계절을 모두 맞출 수 없습니다.
지구는 질량이 커서 햇빛을 받아도 천천히 데워지고 천천히 식습니다. 태양 고도가 가장 높은 날은 6월 21일 하지이지만, 가장 더운 때는 7월과 8월입니다. 마찬가지로 태양 고도가 가장 낮은 날은 12월 21일 동지이지만, 가장 추운 때는 1월과 2월입니다.
9월의 뜨거운 햇빛을 막으려고 남향 처마를 길게 고정하면 어떻게 될까요? 태양 고도가 9월과 같은 3월에는, 아직 추워서 햇빛이 필요한 실내로 햇빛이 들어오지 못합니다. 반대로 3월의 햇빛을 받으려고 처마를 짧게 하면 9월에 실내가 지나치게 더워집니다. 고정된 처마만으로는 계절 변화가 큰 우리나라 기후에 대응하는 데 한계가 있습니다.
처마를 길게 내민 단층 주택 — 김천 용암리 패시브하우스 계획안
3월 21일과 9월 21일의 같은 그늘 — 교재 그림 9.4a를 바탕으로 다시 그림
4. 패시브하우스는 햇빛을 어떻게 다룰까요?
계절과 기온에 맞춰 움직일 수 있는 외부 차양(외부 전동 블라인드, 외부 롤러 스크린 등)을 쓰고, 건물의 평형점 온도를 계산해 차양이 필요한 때를 정합니다. 이렇게 하면 겨울 햇빛은 깊이 들이고 여름의 필요 없는 햇빛은 막아 1년 내내 쾌적한 실내를 유지할 수 있습니다.
대표적인 해결책이 건물 바깥에 다는 외부 전동 블라인드(EVB)입니다. 슬랫의 각도를 조절해 직사광선은 막으면서 채광과 바깥 전망은 확보할 수 있고, 햇빛이 필요한 겨울이나 바람이 센 날에는 위쪽 박스 안으로 완전히 거둘 수 있습니다. 추울 때는 외투를 입고 더울 때는 벗듯, 건물 외피가 날씨에 맞춰 바뀌는 것입니다.
움직이는 바깥 차양 — 교재 그림 9.4e·9.4g·9.4m·9.4n·9.4o를 바탕으로 다시 그림
차양 계획은 감으로 정해서는 안 됩니다. 해가패시브건축사사무소는 건물의 열적 특성과 실내 발열, 지역의 기후 데이터를 바탕으로 건물의 평형점 온도(Balance Point Temperature)를 계산합니다. 사람과 가전제품에서 나오는 열만으로 실내 온도가 유지되는 바깥 기온을 계산해, 1년 중 차양이 필요한 기간을 정합니다.
보기 좋은 디자인 뒤에 정확한 계산과 물리적 근거가 있어야 사계절 쾌적하고 에너지 비용 걱정이 적은 집이 됩니다. 일사 분석 프로그램으로 창에 닿는 햇빛을 계산하고, 그 계산대로 시공하는 것이 해가패시브건축사사무소가 지키는 '데이터로 증명하는 건축가의 책임'입니다.
자주 묻는 질문
외부전동블라인드(EVB) 설치 비용은 얼마나 들고 강풍에 안전한가요?
비용은 창의 크기와 슬랫, 모터와 센서의 사양에 따라 달라지고 공개된 표준 단가가 없어 견적으로 확인해야 합니다. 강풍에 대해서는 제품마다 견딜 수 있는 한계 풍속이 정해져 있습니다. 가이드 레일형 제품에서 초속 17m까지를 제시하는 제조사 자료가 있으며, 한계는 크기와 형식에 따라 달라집니다. 풍속 센서를 연결해 두면 그 한계에 이르기 전에 블라인드가 자동으로 올라갑니다. 차단 효과는 기준값으로 확인됩니다. 독일 기준(DIN 4108-2)의 참고값으로 바깥에 다는 루버형 블라인드는 유리로 들어오는 태양열을 약 4분의 1로 줄입니다.
중목구조 목조주택에도 외부 차양 시스템을 문제없이 설치할 수 있나요?
네, 중목구조 목조주택의 구조재와 외피 단열층에 외부 차양 박스를 일체로 설치할 수 있습니다. 일반 주택은 다 지은 뒤에 외부 차양을 무리하게 덧붙이다가 단열재가 손상되거나 기밀층이 깨져 물이 새는 경우가 많습니다. 외부 차양은 도면 단계부터 중목구조의 골조 상세와 기밀층을 함께 계획해야 합니다.
이 글이 만들어진 과정
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 실무 경험을 더해 다듬은 것입니다. 이번 글은 책의 9장 「차양과 밝은 색」의 9.1~9.5절 내용을 정리한 것입니다.
조민구 · 해가패시브건축사사무소