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문제 정의
- 상기와 같이 아시아 최초의 초고층 공동주택인 해운대 두산 위브 더 제니스의 열원, 냉난방, 위생, 소방 및 편의시설 등 설비계획에 대해 간략하게 소개하였다. 부산은 수도권에 대응한 남부권의 중추도시이자 환태평양과 유라시아를 잇는 국제적 관문도시로, 세계 10대 광역경제권 중심도시로의 도약을 목표로 하고 있다.
제안 방법
- 101~103동 옥상층은 그림 24, 25와 같이 소음 시뮬레이션 분석을 하여 열병합발전 설비는 방음패널과 적정한 장비위치를 선정하였으며, 각 동 최상층은 이중바닥, 방진스프링 등을 반영하여 하부층 세대로 전달되는 소음 및 진동을 차단하였다.
- 1층 로비는 외기유입에 의한 연돌효과의 시작 부분으로 그림 12와 같이 바닥급기(외주부)+상부급기(내주부)+에어커튼을 반영하여 외기유입을 최소화하였다. 각층 복도는 주민편의를 위해 형성된 공중정원의 환기를 고려하여 그림 13과 같이 복도 급기(가압)+리턴, 공중 정원 리턴 방식을 적용하였고, 화재시에는 복도급기는 정지하고 공중정원에 급기(가압) 공급으로 안전한 피난공간을 확보하였다. 경로당, 열람실 등 주민공동시설은 그림 14와 같이 시설별 특성에 적합한 바닥난방과 공조기(VAV)를 이용한 냉난방, 외주부 컨벡터 등을 반영하였다.
- 본 부지는 하수종말처리지역으로 인프라가 구축되어 있어 오수는 하수종말처리장으로 직접 배출하였고, 배수는 세대 내 일반배수, 주방배수, 세탁배수를 분리하여 입상관을 계획하고 옥외 배출은 일반잡배수와 우수를 분류하여 옥외 토목관로에 연계 처리하였다. 그림 17과 같이 초고층 건물의 특성을 고려하여 중간기계실과 평면 단위세대 조합이 달라지는 부분에는 피트층을 확보하여 수직으로 떨어지는 입상관을 횡주관으로 연결하고, 메인 입상관은 4-엘보를 적용하여 배관 내 발생하는 압력을 감쇄하였다.
- 그림 8, 9와 같이 첫째, 단위세대의 주방, 화장실 배기 및 실내환기 시 외풍에 의한 역류 및 급·배기 효율저하에 따른 문제점의 해결을 위해 건물의 중성대를 기준으로 연돌효과 및 외풍에 대한 영향을 시뮬레이션으로 분석하여 급·배기 시 효율저하를 최소화 할 수 있도록 하였다.
- 층별 감압밸브를 설치하여 세대내 안정적인 급수 공급이 가능하도록 하였다. 급탕은 중온수 보일러와 열병합발전에서 발생되는 폐열을 활용하여 B1 기계실과 중간기계실에 설치된 조닝별 열교환기를 통해 세대 내 급탕을 공급하는 방식을 적용하였고, 특히 하절기에는 폐열만을 이용한 급탕공급으로 유지관리비용을 최소화하였다. 또한, 1~2층 공용시설 화장실은 우수를 이용한 세정용수 활용으로 수자원을 절감하였다.
- 단위세대 냉난방과 환기방식은 그림 10과 같이 개별 냉방기와 바닥난방, 환기유닛를 적용하였다. 냉방용 실외기는 시뮬레이션 분석을 통해 20 m/s의 강풍에도 기류 흐름이 원활한 냉방기를 세대별 실외기 실을 구성하여 설치하였다.
- 단위세대 배기 방식은 그림 11과 같이 주방과 화장실용 급·배기 팬을 각각 분리한 개별 환기방식을 적용하고, 주방 급기용 공통 입상덕트와 전기 난방코일을 적용하였다.
- 동별 이용자의 대기시간, 동선, 피크시간 등 엘리베이터 교통량 계산을 통하여 적정한 대수를 확보하였으며, 중저층부용과 고층부용을 분리하고, 지하층과 비상용 엘리베이터를 설치하여 이용자의 편의성과 안전성을 확보하고, 연돌효과에 대응하였다(그림 21 참조).
- 해운대 두산 위브 더 제니스는 그림 2와 같이 주거시설 3개동(101동~103동)과 비주거시설 1개동으로 구성하였으며, 각 시설은 연결브리지를 이용하여 입주자가 편리하게 이용할 수 있도록 배치하였다. 또한, 동별 인동간격을 최대한 확보하여 일조권, 조망권 등 쾌적한 생활환경을 조성하였다.
- 주거시설은 11개의 단위세대 구성으로 가구수는 1,788세대의 대단위 단지이며 특히, 국내 최초 피난구역(refuge area)등 화재, 지진, 강풍에 대비한 시스템을 적용하고, 향후 지역난방 공급을 고려한 중온수 보일러 반영과 열병합발전을 이용한 열원공급시스템, 연돌효과와 초고층 빌딩에 적합한 공조 및 배관시스템, 자동이송쓰레기처리시스템 등 최첨단 공법 적용으로 입주자의 편의를 제공하는 데 노력하였다. 또한, 초고층 건물의 특성을 고려한 기계실 배치와 운영계획을 수립하고 열원, 공조, 위생설비 등 보다 효율적이고 에너지절약적인 시스템을 구성하였다.
- 환기유닛의 정압은 시뮬레이션 분석을 통해 건물 외풍에 대한 압력, 연돌효과, 기외정압 등을 고려한 적정한 정압을 반영하여 어떠한 상황에서도 유연하게 대처가 가능하도록 하였다. 또한, 환기 유닛은 직접 배기 되는 공기가 재유입되지 않도록 급기용 공통 입상 덕트를 적용하여 안정적인 공기 흐름을 유도하였다.
- 본 부지는 하수종말처리지역으로 인프라가 구축되어 있어 오수는 하수종말처리장으로 직접 배출하였고, 배수는 세대 내 일반배수, 주방배수, 세탁배수를 분리하여 입상관을 계획하고 옥외 배출은 일반잡배수와 우수를 분류하여 옥외 토목관로에 연계 처리하였다. 그림 17과 같이 초고층 건물의 특성을 고려하여 중간기계실과 평면 단위세대 조합이 달라지는 부분에는 피트층을 확보하여 수직으로 떨어지는 입상관을 횡주관으로 연결하고, 메인 입상관은 4-엘보를 적용하여 배관 내 발생하는 압력을 감쇄하였다.
- 본 시설은 주거시설과 비 주거시설로 구분되며, 주거시설 온열원공급은 열병합발전 폐열과 중온수보일러를 이용하여 보다 효율적이고 경제적인 중앙공급방식을 적용했으며, 온열원 시스템의 구성은 그림 3과 같다.
- 소방설비는 화재 발생 시 신속한 초기진압으로 인명피해를 최소화하도록 기본계획을 수립하였다. 비상시 초고층 건물의 안전성 확보를 위하여 그림 22와 같이 각 층 복도를 1차, 2차 피난 복도로 구획하고, 공동주택으로는 국내 최초로 그림 23과 같이 각 층 공중정원을 피난구역으로 형성하여 화재시 주민의 피난구역으로 확보하였으며, 소방관이 신속히 진압할 수 있도록 1층에서 80층까지 직접 연결되는 피난계단을 설치하여 비상시 안전성을 확보하였다.
- 냉열원의 경우 주거시설 단위세대는 고층용 개별 냉방기를 적용하고, 저층부의 주민편의시설 및 복도 등은 그림 4와 같이 중온수 흡수식냉동기를 설치하여, 열병합발전의 폐열과 중온수 보일러를 이용한 에너지 절약적인 시스템을 반영하였다. 비주거 시설은 판매, 업무, 근생, SPA 등 임대시설의 용도별 특성 및 유지관리 효율성을 고려하여 개별냉난방 방식을 적용하였다.
- 소방설비는 화재 발생 시 신속한 초기진압으로 인명피해를 최소화하도록 기본계획을 수립하였다. 비상시 초고층 건물의 안전성 확보를 위하여 그림 22와 같이 각 층 복도를 1차, 2차 피난 복도로 구획하고, 공동주택으로는 국내 최초로 그림 23과 같이 각 층 공중정원을 피난구역으로 형성하여 화재시 주민의 피난구역으로 확보하였으며, 소방관이 신속히 진압할 수 있도록 1층에서 80층까지 직접 연결되는 피난계단을 설치하여 비상시 안전성을 확보하였다.
- 위생설비는 70~80층(101동 기준 300 m)에 해당하는 높이의 건물에 안정적인 위생용수 및 소화용수 공급을 위하여 10~15개 층 기준으로 총 6개의 조닝을 구성하였다. 그림 16과 같이 저층부는 B1 기계실에서 20층까지(101~103동) 공용 급수가압 펌프를 이용하여 급수를 공급하고, 중층부와 고층부는 31층과 59층(56층)의 중간기계실에 설치된 고가수조와 급수가압펌프를 이용하여 상부와 하부로 급수를 공급하도록 구성하였다.
- 사람이 살기 좋은 주거환경을 조성하기 위한 도시로서, 해운대 두산 위브 더 제니스는 부산을 대표하는 초고층 공동주택의 상징물의 역할을 하게 될 것이다. 이러한 역할에 충실할 수 있도록 초고층 건물의 높이, 바람 등에 의해 발생되는 요소인 풍압, 수압, 기압 및 배관 하중의 증가를 고려하여 이론적인 예측과 시뮬레이션 검증을 통해 발생될 수 있는 문제점을 최소화하여 안전하고 쾌적한 주거공간이 되도록 계획하였다.
- 입주민들의 편의성 및 유지관리 향상을 위해 그림 26과 같이 층별 쓰레기실(trash room)을 구성하고 쓰레기 이송설비를 반영하였으며, 실 내부에는 청소수전과 배기팬 설치로 쾌적한 실내환경을 조성하였다. 또한, 세대별 중앙식 진공청소설비를 반영하여 사용자 편의성을 향상하였다.
- 중간기계실 등에 설치된 각종 장비에는 방진 설비를 적용하고, 하부에는 PIT층을 형성하여 소음 및 진동을 차단하였다.
- 그림 16과 같이 저층부는 B1 기계실에서 20층까지(101~103동) 공용 급수가압 펌프를 이용하여 급수를 공급하고, 중층부와 고층부는 31층과 59층(56층)의 중간기계실에 설치된 고가수조와 급수가압펌프를 이용하여 상부와 하부로 급수를 공급하도록 구성하였다. 층별 감압밸브를 설치하여 세대내 안정적인 급수 공급이 가능하도록 하였다. 급탕은 중온수 보일러와 열병합발전에서 발생되는 폐열을 활용하여 B1 기계실과 중간기계실에 설치된 조닝별 열교환기를 통해 세대 내 급탕을 공급하는 방식을 적용하였고, 특히 하절기에는 폐열만을 이용한 급탕공급으로 유지관리비용을 최소화하였다.
- 초고층 건물은 건물높이에 따른 다양한 기능 변화의 발생으로 연돌효과에 의한 공기유동을 반드시 고려해야 한다. 특히 본 현장은 초고층 건물이면서 해안가에 위치한 지리적 특성에 의한 외풍에 대한 요소도 감안하여 설계에 적용하였다.
- 기계실은 장비의 내압, 공급압력, 연도 등을 고려하여 그림 5와 같이 메인 기계실을 옥상에 배치하고 지하 1층, 31층, 59층에 중간기계실을 설치하였다. 특히, 저층부(31층 이하)로 공급되는 냉온수는 압력 감쇄용 열교환기를 이용하여 각 조닝별 안정적인 열원공급을 할 수 있도록 시스템을 구축하였다.
- 냉방용 실외기는 시뮬레이션 분석을 통해 20 m/s의 강풍에도 기류 흐름이 원활한 냉방기를 세대별 실외기 실을 구성하여 설치하였다. 환기유닛의 정압은 시뮬레이션 분석을 통해 건물 외풍에 대한 압력, 연돌효과, 기외정압 등을 고려한 적정한 정압을 반영하여 어떠한 상황에서도 유연하게 대처가 가능하도록 하였다. 또한, 환기 유닛은 직접 배기 되는 공기가 재유입되지 않도록 급기용 공통 입상 덕트를 적용하여 안정적인 공기 흐름을 유도하였다.
대상 데이터
- 기계실은 장비의 내압, 공급압력, 연도 등을 고려하여 그림 5와 같이 메인 기계실을 옥상에 배치하고 지하 1층, 31층, 59층에 중간기계실을 설치하였다. 특히, 저층부(31층 이하)로 공급되는 냉온수는 압력 감쇄용 열교환기를 이용하여 각 조닝별 안정적인 열원공급을 할 수 있도록 시스템을 구축하였다.
- 단위세대는 표 1과 같이 11개 Type으로 구성하였으며, 101동~103동 최고 5개층은 K-Type세대를 반영하여 펜트하우스로 구성하였다.
- 해운대 두산 위브 더 제니스는 그림 2와 같이 주거시설 3개동(101동~103동)과 비주거시설 1개동으로 구성하였으며, 각 시설은 연결브리지를 이용하여 입주자가 편리하게 이용할 수 있도록 배치하였다. 또한, 동별 인동간격을 최대한 확보하여 일조권, 조망권 등 쾌적한 생활환경을 조성하였다.
성능/효과
- 그림 8, 9와 같이 첫째, 단위세대의 주방, 화장실 배기 및 실내환기 시 외풍에 의한 역류 및 급·배기 효율저하에 따른 문제점의 해결을 위해 건물의 중성대를 기준으로 연돌효과 및 외풍에 대한 영향을 시뮬레이션으로 분석하여 급·배기 시 효율저하를 최소화 할 수 있도록 하였다. 둘째, 층별 복도에는 공조기를 이용한 공기 가압으로 실내외의 온도 및 압력 차이를 줄여 연돌효과를 최소화하고, 존별 압력센서를 이용하여 실내압력에 따른 공조기 인버터 제어로 동계 및 하계에 반대로 발생하는 연돌효과에 유연하게 대처하였다.
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