21세기에 들어서면서 환경과 자연, 삶의 질에 대한 관심과 중요성이 새롭게 인식되면서 ‘환경적으로 건전하고 지속가능한 개발’에 대한 논의와 연구가 활발해지고 있으며 건축분야에서도 다양한 기술의 도입이 일반화 되고 있다.
환경친화적인 학교건물은 에너지절약, 지속가능한 개발, 더 나아가 지구환경보존 이라는 명제에 부합할 뿐 아니라, 교육이라는 학교의 본질적 기능으로 인해 환경교육의 역할모델이 될 수 있어 아이들에게 정신적 신체적으로 보다 바람직한 환경을 제공할 수 있다는 점에서 더욱 의미가 크다.
따라서 본 연구에서는 초등학교 교실의 실내 환경에 특히 주목하여 기존의 1980년대 표준설계학교와 1990년대 현대화초등학교 단위교실의 환경성능 현황을 살펴보았으며, 자연형 디자인을 이용한 단위교실의 환경친화적인 개선조건을 고찰하고 개선안을 도출하여 컴퓨터 ...
21세기에 들어서면서 환경과 자연, 삶의 질에 대한 관심과 중요성이 새롭게 인식되면서 ‘환경적으로 건전하고 지속가능한 개발’에 대한 논의와 연구가 활발해지고 있으며 건축분야에서도 다양한 기술의 도입이 일반화 되고 있다.
환경친화적인 학교건물은 에너지절약, 지속가능한 개발, 더 나아가 지구환경보존 이라는 명제에 부합할 뿐 아니라, 교육이라는 학교의 본질적 기능으로 인해 환경교육의 역할모델이 될 수 있어 아이들에게 정신적 신체적으로 보다 바람직한 환경을 제공할 수 있다는 점에서 더욱 의미가 크다.
따라서 본 연구에서는 초등학교 교실의 실내 환경에 특히 주목하여 기존의 1980년대 표준설계학교와 1990년대 현대화초등학교 단위교실의 환경성능 현황을 살펴보았으며, 자연형 디자인을 이용한 단위교실의 환경친화적인 개선조건을 고찰하고 개선안을 도출하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 개선효과와 에너지절감 효과를 확인하였다. 연구내용은 다음과 같다.
교실의 환경성능 현황은 첫째, 실내의 빛환경은 과도한 조도차로 인하여 조명에너지와 냉방에너지가 낭비되고 있어 자연채광의 효율을 높이기 위한 개선이 필요하였으며 개구부, 조절장치, 천장형식 등의 설계요소를 이용한 개선이 필요하다고 조사되었다.
둘째, 실내공기질과 에너지사용에 직접적인 영향을 미치는 재료의 사용에 있어, 표준설계학교는 자재선정기준이 현재의 시설기준에 훨씬 못미치고 있어 시설의 보완이 필요하고, 현대화 초등학교의 자재는 다양해지고 있었지만 환경친화적인 자재선정이나 공법에 대해 무감각함을 보여주었다.
셋째, 환기성능은 실내공기질과 냉방효과를 위한 기류형성에 효과적 장치로서 개구부와 창문형식 등의 요소들에 영향을 받는 것으로 조사되었다.
기존 학교에서 조사된 빛환경, 환기성능 등의 문제에 대응하여, 자연형 디자인요소를 이용한 개선방안을 도출하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션인 Lightscape, Airpak을 이용해 개선효과를 검증하였고, Energy-10을 이용하여 에너지절감 효과를 확인하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
첫째, 빛환경 개선을 위해 ‘천장디자인’과 ‘빛선반 설치’에 따른 변화를 저학년과 고학년교실로 구분하여 검증하였다.
-저학년교실(9mx9m, 동향배치)에서는 기존의 과도한 조도차의 문제를, 천장을 높이고 빛선반 설치를 동시에 했을 때 평균조도와 균제도의 개선효과가 가장 큰 것으로 나타났다.
-고학년교실(7.5mx9m, 남향배치)에서는 하지 때 복도 측 기본조도가 확보되지 않고 동지에는 과도한 조도차의 문제가 있는 기존교실의 문제점을, 천장을 높이고 빛선반을 설치함과 동시에 창가쪽 천정판을 추가로 설치했을때 동‧하지의 개선효과가 골고루 나타났다.
둘째, 자연환기성능은 ‘창문형식’과 ‘천장디자인’에 따른 교실 내 환기 성능의 개선효과를 확인하였다.
-미서기창과 여닫이창의 환기효과를 비교하였을 때 여닫이창의 환기효과가 더 효과적이었으며, 여닫이창의 열리는 방향에 의해서도 환기성능에 차이가 있었다.
-교실의 천장고를 기존교실보다 높이고, 창가 쪽에 부분 천장판을 설치했을 때 환기효과가 가장 높게 나타났다.
셋째, 에너지 절감효과는 기존의 표준설계학교와 현대화초등학교 그리고 환경친화형 초등학교를 비교 분석하였다.
연간에너지 사용량은 표준설계학교와 현대화초등학교의 사용량에 큰 차이가 없었으며, 자연형 디자인 설계요소(Low-e유리의사용 Shading설치 건식벽사용 등)를 도입했을 때 약11～14%의 에너지절감 효과가 있었고, 여기에 지열에너지를 이용하여 냉난방을 했을 때 연간에너지 사용량이 약 40%정도까지 절감되었다.
위에서 살펴본 단위교실의 자연채광이나 자연환기와 같은 자연형 디자인요소를 통한 개선방법은, 건물의 향이나 위치 등 각각의 내‧외적 조건에 따라 다를 수 있으므로, 자연형 디자인요소를 선정하고 검증프로그램을 통해 개선효과를 검증하는 친환경적인 단위교실 설계의 모형개발로서 의의를 가지며,
본 논문에서 제안한 환경친화적인 단위교실은 결과치 보다는 환경친화적인 개선방향과 검증방식에 비중을 두어 설계자의 의도에 맞게 다양한 디자인으로 발전될 수 있는 기초자료를 마련한 데에 의의가 있다.
21세기에 들어서면서 환경과 자연, 삶의 질에 대한 관심과 중요성이 새롭게 인식되면서 ‘환경적으로 건전하고 지속가능한 개발’에 대한 논의와 연구가 활발해지고 있으며 건축분야에서도 다양한 기술의 도입이 일반화 되고 있다.
환경친화적인 학교건물은 에너지절약, 지속가능한 개발, 더 나아가 지구환경보존 이라는 명제에 부합할 뿐 아니라, 교육이라는 학교의 본질적 기능으로 인해 환경교육의 역할모델이 될 수 있어 아이들에게 정신적 신체적으로 보다 바람직한 환경을 제공할 수 있다는 점에서 더욱 의미가 크다.
따라서 본 연구에서는 초등학교 교실의 실내 환경에 특히 주목하여 기존의 1980년대 표준설계학교와 1990년대 현대화초등학교 단위교실의 환경성능 현황을 살펴보았으며, 자연형 디자인을 이용한 단위교실의 환경친화적인 개선조건을 고찰하고 개선안을 도출하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 개선효과와 에너지절감 효과를 확인하였다. 연구내용은 다음과 같다.
교실의 환경성능 현황은 첫째, 실내의 빛환경은 과도한 조도차로 인하여 조명에너지와 냉방에너지가 낭비되고 있어 자연채광의 효율을 높이기 위한 개선이 필요하였으며 개구부, 조절장치, 천장형식 등의 설계요소를 이용한 개선이 필요하다고 조사되었다.
둘째, 실내공기질과 에너지사용에 직접적인 영향을 미치는 재료의 사용에 있어, 표준설계학교는 자재선정기준이 현재의 시설기준에 훨씬 못미치고 있어 시설의 보완이 필요하고, 현대화 초등학교의 자재는 다양해지고 있었지만 환경친화적인 자재선정이나 공법에 대해 무감각함을 보여주었다.
셋째, 환기성능은 실내공기질과 냉방효과를 위한 기류형성에 효과적 장치로서 개구부와 창문형식 등의 요소들에 영향을 받는 것으로 조사되었다.
기존 학교에서 조사된 빛환경, 환기성능 등의 문제에 대응하여, 자연형 디자인요소를 이용한 개선방안을 도출하였으며, 컴퓨터 시뮬레이션인 Lightscape, Airpak을 이용해 개선효과를 검증하였고, Energy-10을 이용하여 에너지절감 효과를 확인하였으며, 그 결과는 다음과 같다.
첫째, 빛환경 개선을 위해 ‘천장디자인’과 ‘빛선반 설치’에 따른 변화를 저학년과 고학년교실로 구분하여 검증하였다.
-저학년교실(9mx9m, 동향배치)에서는 기존의 과도한 조도차의 문제를, 천장을 높이고 빛선반 설치를 동시에 했을 때 평균조도와 균제도의 개선효과가 가장 큰 것으로 나타났다.
-고학년교실(7.5mx9m, 남향배치)에서는 하지 때 복도 측 기본조도가 확보되지 않고 동지에는 과도한 조도차의 문제가 있는 기존교실의 문제점을, 천장을 높이고 빛선반을 설치함과 동시에 창가쪽 천정판을 추가로 설치했을때 동‧하지의 개선효과가 골고루 나타났다.
둘째, 자연환기성능은 ‘창문형식’과 ‘천장디자인’에 따른 교실 내 환기 성능의 개선효과를 확인하였다.
-미서기창과 여닫이창의 환기효과를 비교하였을 때 여닫이창의 환기효과가 더 효과적이었으며, 여닫이창의 열리는 방향에 의해서도 환기성능에 차이가 있었다.
-교실의 천장고를 기존교실보다 높이고, 창가 쪽에 부분 천장판을 설치했을 때 환기효과가 가장 높게 나타났다.
셋째, 에너지 절감효과는 기존의 표준설계학교와 현대화초등학교 그리고 환경친화형 초등학교를 비교 분석하였다.
연간에너지 사용량은 표준설계학교와 현대화초등학교의 사용량에 큰 차이가 없었으며, 자연형 디자인 설계요소(Low-e유리의사용 Shading설치 건식벽사용 등)를 도입했을 때 약11～14%의 에너지절감 효과가 있었고, 여기에 지열에너지를 이용하여 냉난방을 했을 때 연간에너지 사용량이 약 40%정도까지 절감되었다.
위에서 살펴본 단위교실의 자연채광이나 자연환기와 같은 자연형 디자인요소를 통한 개선방법은, 건물의 향이나 위치 등 각각의 내‧외적 조건에 따라 다를 수 있으므로, 자연형 디자인요소를 선정하고 검증프로그램을 통해 개선효과를 검증하는 친환경적인 단위교실 설계의 모형개발로서 의의를 가지며,
본 논문에서 제안한 환경친화적인 단위교실은 결과치 보다는 환경친화적인 개선방향과 검증방식에 비중을 두어 설계자의 의도에 맞게 다양한 디자인으로 발전될 수 있는 기초자료를 마련한 데에 의의가 있다.
With the paradigm 'ESSD' (Environmentally Sound and Sustainable Development) various approaches in architectural design are pursued these days. The school building is one of the most important facilities in terms of sustainability not only as a learning environment for young kids but also as a tool ...
With the paradigm 'ESSD' (Environmentally Sound and Sustainable Development) various approaches in architectural design are pursued these days. The school building is one of the most important facilities in terms of sustainability not only as a learning environment for young kids but also as a tool for environmental education itself.
This research is focused on the improvement of the indoor environment of unit classroom in elementary school applying passive design.
After analyzing the indoor environment performance of the standard elementary school classroom in 1980s and modernized one in 1990s, couple of passive design elements are proposed and simulated to improve the current situation
Firstly, excessive illumination deviation is observed in the standard elementary school classroom in 1980s and modernized one in 1990s. And the materials used in those classrooms are negative both on IAQ(Indoor air Quality) and building energy performance.
Secondly, some passive design elements such as light shelf and specifically shaped ceiling reflector, specific window type is applied to improve daylighting and natural ventilation using computer simulation tools - Lightscape(daylighting performance), Airpak (natural ventilation performance) and Energy-10(total energy saving performance)- and following conclusions are made.
1) Daylighting - Applying light shelves and ceiling reflector in the classroom, illumination balance of lower grade classroom (9mX9m) is improved as the ceiling height is increased and the illuminance value of upper grade classroom (7.5mX9m) is improved with the installation of light shelves.
2) Natural ventilation- Projection window and high ceiling height resulted in the better natural ventilation performance in both classroom types.
3) Energy Saving - The difference of annual energy consumption between standard elementary school in 1980s and modernized one in 1990s is negligible. But the proposed design using low-e glass, shading and dry wall is proved to save large amount of energy consumption (about 11-14%) and adopting the alternative energy source(geothermal energy) is proved to save about 40% .
This research has a value of developing a model for sustainable classroom unit by verifying the effectiveness of passive design elements simulating whole design process for sustainable design.
With the paradigm 'ESSD' (Environmentally Sound and Sustainable Development) various approaches in architectural design are pursued these days. The school building is one of the most important facilities in terms of sustainability not only as a learning environment for young kids but also as a tool for environmental education itself.
This research is focused on the improvement of the indoor environment of unit classroom in elementary school applying passive design.
After analyzing the indoor environment performance of the standard elementary school classroom in 1980s and modernized one in 1990s, couple of passive design elements are proposed and simulated to improve the current situation
Firstly, excessive illumination deviation is observed in the standard elementary school classroom in 1980s and modernized one in 1990s. And the materials used in those classrooms are negative both on IAQ(Indoor air Quality) and building energy performance.
Secondly, some passive design elements such as light shelf and specifically shaped ceiling reflector, specific window type is applied to improve daylighting and natural ventilation using computer simulation tools - Lightscape(daylighting performance), Airpak (natural ventilation performance) and Energy-10(total energy saving performance)- and following conclusions are made.
1) Daylighting - Applying light shelves and ceiling reflector in the classroom, illumination balance of lower grade classroom (9mX9m) is improved as the ceiling height is increased and the illuminance value of upper grade classroom (7.5mX9m) is improved with the installation of light shelves.
2) Natural ventilation- Projection window and high ceiling height resulted in the better natural ventilation performance in both classroom types.
3) Energy Saving - The difference of annual energy consumption between standard elementary school in 1980s and modernized one in 1990s is negligible. But the proposed design using low-e glass, shading and dry wall is proved to save large amount of energy consumption (about 11-14%) and adopting the alternative energy source(geothermal energy) is proved to save about 40% .
This research has a value of developing a model for sustainable classroom unit by verifying the effectiveness of passive design elements simulating whole design process for sustainable design.
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