[논문]친환경 건축에서의 요소기술을 통한 외피계획에 관한 기초연구 -노먼 포스터(Norman Foster) 작품을 중심으로-

류리; 서장후; 김용성

친환경 건축에서의 요소기술을 통한 외피계획에 관한 기초연구 -노먼 포스터(Norman Foster) 작품을 중심으로-
A Preliminary Study on Outer Shell Plan through Element Technologies in Eco-friendly Architecture -Focused on Works of Norman Foster - 원문보기

한국 디지털 건축·인테리어학회 논문집 = Journal of The Korean Digital Architecture · Interior Association, v.13 no.4 = no.32, 2013년, pp.69 - 76

류리 (국민대 테크노디자인 전문대학원 건축디자인) , 서장후 (국민대학교 건축학부 국민대학교 테크노디자인 전문대학원 건축디자인) , 김용성 (국민대 테크노디자인 전문대학원 건축디자인)

Abstract ▼ AI-Helper

As the energy consumed in building area has occupied a lot when looking into energy usage weights in area over the world, energy reduction building, eco-friendly architecture comes to the fore in the modern architecture. Discussions on the eco-friendly architecture have various concept definitions and targets to be achieved.The architectural works of Norman Foster are expressed as high-tech buildings using iron, glass, etc. in appearance, but they appear as those buildings with low energy load by analyzing environmental conditions from initial design stage that each building has, utilizing natural energy with design of outer shell and applying proper technical system. Thus, this study aims at providing basic data of outer shell planning through eco-friendly element technologies by considering pattern and outer shell design of buildings, principles of eco-friendly building plan as an eco-friendly building planning technique of Norman Foster as an example of plans to utilize building pattern, outer shell design and natural environments, in order to utilize passive measures as much as possible to increase energy saving methods and increase comfort by analyzing element technologies in the eco-friendly architecture in line with the modern flow.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

미기후 개선은 대지 내에 지역적 기후 및 지형을 고려한 바람 길을 계획하여 실내까지 자연환기를 촉진하고 실내 공기질 개선과 냉방부하 저감을 목표로 한다. 노먼포스터(Noman Foster)의 Swiss Re Headquarter 빌딩은 고깔 모양의 건축물 형태로서 일조권 및 자람에 의한 저항을 해결하기 위하여 시뮬레이션을 통한 외부 환경에 대해 분석하였으며 ㅍ회오리형의 에코샤프트를 통해 대지내로 불어노는 바람을 내부 환기를 위한 바람으로 역 이용 함으로써 실내 쾌적한 환경을 조성하였다.
본 연구에서는 친환경 건축에서의 요소기술을 분석하여 에너지 절약 수법과 쾌적성 증대에 있어서 노먼 포스터(Noman Foster)의 친환경 건축계획 기법으로 건축물의 형태와 외피 디자인, 환경 친화적인 건축 계획 원리에 대해 고찰하여 친환경 요소 기술을 통한 외피계획의 기초자료를 제공하고자 한다. 노먼 포스터(Noman Foster)의 건축은 하이테크의 재료인 철과 알루미늄, 유리에 의한 건축으로 표현되어 외관상으로는 친환경 건축물 이라 판단하기는 어려울 수 있으나, 그의 건축에서의 친환경적 사고를 근본으로 에너지 절약 수법과 쾌적성 증대에 있어서 패시브 수단을 활용한 건물형태 및 외피 디자인, 자연환경을 적용하여 외피디자인을 하였으며 이는 현대사회에서 요구하는 친환경 건축으로 볼 수 있다.
본 연구에서는 친환경 건축에서의 요소기술을 분석하여 에너지 절약 수법과 쾌적성 증대에 있어서 패시브 수단을 최대한 활용하기 위하여 건물형태 및 외피디자인, 자연환경을 활용하기 위한 계획의 사례로 노먼 포스터(Noman Foster)의 친환경 건축계획 기법으로 건축물의 형태와 외피 디자인, 환경 친화적인 건축계획 원리에 대해 고찰하여 친환경 요소 기술을 통한 외피계획의 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 하여 친환경 요소기술을 통한 외피계획 기법에 관해 제시하였다.
본 장에서는 친환경 요소 기술에 따른 건축물 형태 및 외피 계획 기법에 관해 고찰 하였다. 먼저 친환경 요소 기술들을 선행 연구들을 통해 분석하였으며 이로 하여금 노먼 포스터의 친환경 건축물 중 몇 개의 사례들을 제시 하여 친환경 건축물 계획 시 고려해야할 형태 및 외피 기술에 대해 고찰 하였다.
기존 문헌 연구를 바탕으로 친환경 건축의 개념 및 의의, 특성에 대해 고찰한 결과 환경 친화적 건축계획에 있어 에너지 효율을 높이기 위하여 외피계획 단계에서 고려해야 할 친환경 건축기법은 패시브 건축 기법이 적합함으로 보여 진다. 앞서 언급된 친환경 건축의 이론적 배경을 바탕으로 주변 환경 및 대지 환경에 따라 건축물에 친환경 기술을 적용하고 있는 노먼 포스터(Noman Foster)의 작품으로 한정하여 노먼 포스터의 건축의 특징에 대해 고찰하며, 패시브 디자인 요소기술 중 건축물 외피 계획 시 적용되어지는 친환경 기술요소들을 고찰 하고자 한다.
이에 본 연구에서는 현대의 흐름에 맞는 친환경 건축에서의 요소기술을 분석하여 에너지 절약 수법과 쾌적성 증대에 있어서 패시브 수단을 최대한 활용하기 위하여 건물형태 및 외피 디자인, 자연환경을 활용하기 위한 계획의 사례로 노먼 포스터(Noman Foster)의 친환경 건축계획 기법으로 건축물의 형태와 외피 디자인, 환경 친화적인 건축 계획 원리에 대해 고찰하여 친환경 요소 기술을 통한 외피계획의 기초자료를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제안 방법

London City Hall은 달걀형의 매스디자인으로 인하여 북쪽면은 실내에 태양광 흡수를 효과적으로 하도록 계획하였으며 외피에 BIPV패널을 적용함으로 태양광 에너지를 건물 자체 내에서 생산하여 활용할수 있도록 계획하였다. Reichstag building은 아트리움 가운데 유리 패널인 광선반을 두어 실내 깊숙이 자연광 유입이 가능하도록 계획하였다.
노먼포스터(Noman Foster)의 친환경 건축물 사례를 바탕으로 패시브 디자인 요소 기술들에 대한 사항을 분석 하였다. 패시브 디자인 요소기술들은 다음과 같이 정의 할 수 있다.
대지 및 주변 자연환경과 인공환경을 고려하여 최적 향 배치를 통해 태양에너지를 효과적으로 이용하고 쾌적한 환경을 조성한다. Reichstag building 은 일사량이 다른 유럽 지역에 비해 적은 편으로 인해 설계 시 태양 에너지 획득을 위하여 돔형의 아트리움 및 내부의 반사 패널을 적용함으로서 효율적 자연채광을 유도하도록 디자인 하였다.
둘째, 노먼 포스터(Noman Foster)의 대표적인 친환경 건축물을 선정하여 친환경 건축을 위한 기술 기법을 고찰한다.
둘째로, 효율적 에너지 사용을 위한 형태에 따른 효과적인 내부 공간 및 구조, 외부의 직사광선을 조절하는 건축물의 표면 및 재료로 인한 건축물 외피 디자인을 통하여 에너지 저감형 건축물을 형성한다.
표 3에서와 같이 Hammersmith Centre는 상부의 곡면 아트리움 표면으로 인한 공기의 흐름으로 열을 반사하여 아트리움에서 발생되어지는 열 과부하 형상을 저하시킴으로써 실내 에너지 저감을 기여 하며 Commerz Bank는 내부의 인공 녹화지역을 통해 열을 순환시키는 원리로써 하부로 흘러들어오는 찬 공기는 수목과 창 사이에서 뜨거워져 상승함에 따라 실내 공기의 대류현상을 통해 열을 순환하였으며, Reichstag building은 자연채광 및 자연 환기를 고려한 친환경 돔을 형성하여 아트리움에 가운데 있는 광선반 패널을 통해 실내로 일정한 조도들이 분포할 수 있도록 계획 하였으며, London City Hall 같은 경우 외부의 일사 각도에 따라 건물을 달걀 형태로 디자인함으로써 하절기 태양의 높은 고도로 인하여 실내로 유입되는 일사열을 차단함으로 인해 실내 냉방에너지 소비를 저감 하였으며, 동절기 경우 태양의 낮은 고도로 인하여 실내에 일사열이 유입됨으로써 커튼월로 인해 소비되어 지는 난방 에너지를 저감 하였다. 또한 외부의 환경인 템즈강의 바람과 지하수의 차가운 온도를 에코샤프트에 접목함으로써 내부의 통풍 및 환기를 유도 하여 실내 쾌적성을 향상 시켰다. Swiss Re Headquarter 같은 경우 외부 환경을 분석하여 대지 지형에서의 바람 길을 분석함으로 인해 외피 디자인을 회오리형의 에코샤프트를 통해 불어오는 바람을 내부 환기를 위한 바람으로 이용하였으며, Hight Court of Justice and Supreme Court는 시스템 루버를 적용함으로 인해 선택적으로 채광을 실내에 유입할 수 있도록 하였다.
Commerz Bank는 내부의 인공 녹화를 조성함으로서 인공녹화를 통해 열을 순환시키는 원리를 제공하였다. 또한 하부로 흘러 들어오는 찬 공기는 수목과 창 사이에서 온도가 상승함에 따라 공기의 대류현상을 통해 열 순환 역할을 작용하여 실내 온도 저감 및 환기로 인한 쾌적한 공간을 제공하였다.
본 장에서는 친환경 요소 기술에 따른 건축물 형태 및 외피 계획 기법에 관해 고찰 하였다. 먼저 친환경 요소 기술들을 선행 연구들을 통해 분석하였으며 이로 하여금 노먼 포스터의 친환경 건축물 중 몇 개의 사례들을 제시 하여 친환경 건축물 계획 시 고려해야할 형태 및 외피 기술에 대해 고찰 하였다.
셋째, 노먼 포스터(Noman Foster) 친환경 설계 기법에 대한 자료를 기반으로 환경 친화적 건축계획에 있어 에너지 효율을 높이기 위하여 외피계획 단계에서 고려해야 할 친환경 건축 계획 요소를 도출하도록 한다.
첫째, 친환경 건축의 기존 문헌 연구를 바탕으로 개념 및 의의, 친환경 건축의 특성을 고찰한다.
첫째로, 디자인 초기 단계에서 자연 환경 분석과 주변 환경으로부터의 영향을 고려한 건축물의 형태를 결정한다.

성능/효과

표9는 앞서 친환경 요소기술 따른 건축물 외피계획 기법에 대한 사례들을 바탕으로 친환경 요소기술 기법에 따라 분석하여 노먼포스터의 친환경 건축물을 사례로 들어 외피 계획 시 고려해야 할 친환경 기법에 대해 분류 하였다. 노먼 포스터의 친환경 건축물에 따른 외피 계획을 보면 도심의 업무시설의 경우에는 원형, 타원형, 삼각뿔 형 등 외형은 다양하더라도 건축물이 형성되는 대지의 기후 및 지형에 대한 분석으로 외부 환경에 따른 건물의 형태가 결정되었으며 부가적으로 건물 내에서 에너지 저감을 위한 방안으로 외피디자인을 통하여 외부 환경을 공간내로 유입 및 차단하여 계획함을 알 수 있었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	건축가가 실제적으로 건축물의 에너지 부하를 저감하는 친환경 건축물을 디자인 초기단계에서부터 검토하여 계획하여야 하는 이유는?	그렇기 때문에 친환경 건축을 구현하기 위한 전략 및 목표도 다양해진다. 설계분야에서의 디자이너 관점에서는 건물의 형태나 공간 그리고 외피와 같은 건축적 디자인 방법이 중요하며 엔지니어들로서는 효율적인 설비 시스템 디자인, 친환경 기술요소의 접목 등 여러 가지 방법이 있다. 이러한 시점에서 건축가는 실제적으로 건축물의 에너지 부하를 저감하는 친환경 건축물을 디자인 초기단계에서부터 검토하여 계획하여야 한다.
	친환경 건축물의 목표는?	친환경 건축물은 지구 환경을 보전하는 관점에서 에너지, 자원 폐기물 등을 고려하여 건물의 주변 자연환경과 조화를 이루게 하여 거주자가 건강하고 쾌적하게 생활할 수 있는 건축을 구현하는 것이 목표이며 친환경 건축물의 특성으로는 첫째, 외부환경 효율적으로 활용하여 거주자에게 쾌적한 환경을 구현하며, 둘째, 건축물의 시공과 유지관리에 필요한 에너지와 자원의 수요를 최소화 한다. 셋째, 대지 주변의 생태 시스템을 지속적으로 유지 하는 것을 원칙으로 한다.
	친환경 건축물의 특성은?	친환경 건축물은 지구 환경을 보전하는 관점에서 에너지, 자원 폐기물 등을 고려하여 건물의 주변 자연환경과 조화를 이루게 하여 거주자가 건강하고 쾌적하게 생활할 수 있는 건축을 구현하는 것이 목표이며 친환경 건축물의 특성으로는 첫째, 외부환경 효율적으로 활용하여 거주자에게 쾌적한 환경을 구현하며, 둘째, 건축물의 시공과 유지관리에 필요한 에너지와 자원의 수요를 최소화 한다. 셋째, 대지 주변의 생태 시스템을 지속적으로 유지 하는 것을 원칙으로 한다.

참고문헌 (10)

이봉, 친환경건축 구현을 위한 패시브디자인 요소기술의 통합설계에 관한 연구, 학위 논문(석사), 한양대학교 공학대학원, 2009.02
임수현 외1, 노만포스터의 친환경 건축계획 기법에 관한 연구, 대한건축학회, 제27권 제 3호(통권269호) 2011.03
건축물 패시브 디자인 가이드라인 2012.07, 국가건축정책 위원회
홍영석, 자원의 보전과 개발, 2001, 계명대학교 출판부
Phillip Tabb, 앞의 책, 1984, McGrow-Hil
일재 외1, 패시브 디자인 개념을 이용한 건축계획에 관한 연구, 대한건축학회 학술발표대회 논문집, 21권 1호, 2001.04
친환경 건축물 인증제도 시행 지침
http://cafe.naver.com/fmtlagodj/43
함문주, 저탄소 설계 기법을 이용한 친환경 도서관 건축의 형태.공간 및 설비시스템에 관한 연구 -공공도서관을 중심으로- , 인제대학교 건축학과 건축계획 학위 논문(석사), 2011.02
초고층 건축 구조 사례(시티콥 센터, 코모즈 빌딩, 코쿤타워)

저자의 다른 논문 :

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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