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문제 정의
- 기존 유사건축물 사례분석(표 5)을 통하여 대형 보존서고의 운영 및 관리, 기록물처리영역 구성 조사 및 문제점 파악, 최첨단 항온·항습설비, 가스소화시스템 등을 사전에 검토함으로써 열원 및 공조시스템을 통한 보존성능을 향상시키고자 하였다.
- 본 사업은 역대 대통령이 남긴 문서, 사진, 영상, 집기 등의 기록물을 체계적으로 보존, 관리 및 활용하는 기록관으로서 창의적, 상징적 및 미래지향적이며, 통합 대통령기록관으로서의 위상 및 기능을 반영한 건축물을 건립하는 데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 지정·비밀 서고에는 자체 훈증시스템을 적용 하여 박테리아, 해충 등의 상시멸균으로 보존물의 안전성 확보하고, 카본필터+UV램프를 추가 적용하여 실내환경을 개선하였다.(그림 9,10) 또한, TPS실 냉방개선, 보존서고 용도에 따른 실구획 변경 등을 통한 결로 방지 등 공조환경 개선을 통해 기록관의 쾌적성 및 안전성 확보방안을 추가 적용하였다.
- LCC분석을 통한 조닝별 열원시스템 구성을 토대로 그림 4와 같이 지역난방 기준에 적합한 공조조닝계획을 구성함으로써 공조시스템의 안전성을 확보하였다.
- 건축물의 개요(표 1) 및 주요시설로는 기록물 보존·관리, 전시 및 관리업무시설 등으로 구성되어 있으며, 건물의 설계조건은 에너지절약설계기준에 의한 외기 온·습도 조건(표 2)을 적용하고, 보전서고의 특성을 고려한 실내 온·습도 조건(표 3)은 공공기록물 관리에 관한 법률 시행령 및 설비 공조편람을 기준으로 반영하였다.
- 기계설비 제반시스템 구축을 위해 온·습도조건 및 열원설비, 공조 설비, 위생설비 등을 고려한 실내환경을 구현하여 고효율 저비용의 에너지를 활용하고, 역사적 기록물의 중요성을 고려한 안전하고 청정한 무중단 보존 기록관을 계획하였다.
- 기술제안의 특성상 건축물의 가치 및 효율 향상과 더불어 초기투자비와 운전비, 유지관리 효율성을 종합적으로 검토하여 에너지절감, 친환경 시설, 쾌적성 확보 및 안전한 무중단 기록관을 구현하는데 만전을 기하였다.
- 건축물의 개요(표 1) 및 주요시설로는 기록물 보존·관리, 전시 및 관리업무시설 등으로 구성되어 있으며, 건물의 설계조건은 에너지절약설계기준에 의한 외기 온·습도 조건(표 2)을 적용하고, 보전서고의 특성을 고려한 실내 온·습도 조건(표 3)은 공공기록물 관리에 관한 법률 시행령 및 설비 공조편람을 기준으로 반영하였다. 또한, 각 동 및 실별 조건을 분석하여 냉난방 및 환기에 적합한 실내환경을 조성하였다.
- 성능개선 항목으로는 냉각탑 배치 개선으로 원안의 그림 18과 같이 건물의 원거리에 배치된 냉각탑을 그림 19와 같이 기계실에 인접 배치함으로써 동력비용 절감 및 처리영역 누수 위험으로부터 안전성을 확보하였다. 또한, 기계실 유지관리 동선확보, 보존서고 온도적응박스 설치, 하역장 차량 배기구 등을 추가적으로 제안하였다.(그림 20~22)
- 소화설비시스템 개선사항으로 원안(그림 13)의 국소 부분 피난시뮬레이션은 안전성 검증이 미흡하여 제안시스템 그림 14와 같이 피난성능 개선으로 수직 피난 동선과 건물 천체의 유기적인 피난시뮬레이션을 통해 피난 안전성을 검증하였다. 또한, 소화배관, 펌프의 통합설치, 보존서고등 소화 가스 방호구역 내 기밀성 시험으로 소화설비의 성능을 검증하였다.
- 본관동은 업무조닝으로 신재생에너지인 지열시스템을 적용하고, 수축열시스템을 병행함으로써 월별, 시간대별 전기요금을 고려한 효율적인 장비운영계획을 반영하였다. 또한, 타 열원과 동일하게 COP가 높은 고효율장비 및 향후 증설, 부하변동에 대응이 가능한 용량을 선정하였다.
- 로비 공조시스템 개선에 대해 그림 6과 같이 온도와 기류에 대한 시뮬레이션 검증을 실시하여 거주역에 대한 쾌적성 및 안정성을 확보하였다.
- 요소별 부하저감을 통해 조닝별 열원시스템을 그림 3과 같이 구성하였다. 보존서고는 연중 저온냉방 조닝으로 안정적 냉수공급을 위해 전력을 이용한 스크루냉동기를 반영하고, 장비선정은 에너지비용 절감을 위해 75% 고효율운전 및 안전성 확보를 위해 100% 장비백업을 적용하였다.
- 큐브는 상설전시조닝으로 사용시간대를 고려하여 지역열원을 반영하고, 장비선정은 부하절감에 따른 장비 최적운전 반영으로 에너지 절감 및 향후 증설, 노후화에 따른 효율저하 등을 고려하여 반영하였다. 본관동은 업무조닝으로 신재생에너지인 지열시스템을 적용하고, 수축열시스템을 병행함으로써 월별, 시간대별 전기요금을 고려한 효율적인 장비운영계획을 반영하였다. 또한, 타 열원과 동일하게 COP가 높은 고효율장비 및 향후 증설, 부하변동에 대응이 가능한 용량을 선정하였다.
- 성능개선 항목으로는 냉각탑 배치 개선으로 원안의 그림 18과 같이 건물의 원거리에 배치된 냉각탑을 그림 19와 같이 기계실에 인접 배치함으로써 동력비용 절감 및 처리영역 누수 위험으로부터 안전성을 확보하였다. 또한, 기계실 유지관리 동선확보, 보존서고 온도적응박스 설치, 하역장 차량 배기구 등을 추가적으로 제안하였다.
- 안전성 향상을 위한 위생설비시스템으로는 훈증처리실, 소독실에서 약제 등의 인체 접촉 시신속한 세척을 위해 그림 11과 같이 비상 샤워설비 및 보존서고(B2F~B1F)의 누수 등을 고려하여 비상 배수설비(그림 12)를 반영하였다. 성능개선을 위해 태양열급탕시스템, 폐수배관 고강도 내 충격관 선정, 기계실 청소수전 등을 제안 반영하였다.
- 소화설비시스템 개선사항으로 원안(그림 13)의 국소 부분 피난시뮬레이션은 안전성 검증이 미흡하여 제안시스템 그림 14와 같이 피난성능 개선으로 수직 피난 동선과 건물 천체의 유기적인 피난시뮬레이션을 통해 피난 안전성을 검증하였다. 또한, 소화배관, 펌프의 통합설치, 보존서고등 소화 가스 방호구역 내 기밀성 시험으로 소화설비의 성능을 검증하였다.
- 신재생에너지는 그림 15와 같이 시설운영특성에 적합하도록 설치하여 경제성을 확보하며, 지열시스템을 10시간 계통인 업무시설에 적용하고, 태양광은 계절별 일영시간 분석을 토대로 발전효율이 극대화 되도록 설계하여 공급비율을 20.72%까지 확대 적용함으로써 자연에너지 활용을 최대화하였다.
- 안전성 향상을 위한 위생설비시스템으로는 훈증처리실, 소독실에서 약제 등의 인체 접촉 시신속한 세척을 위해 그림 11과 같이 비상 샤워설비 및 보존서고(B2F~B1F)의 누수 등을 고려하여 비상 배수설비(그림 12)를 반영하였다. 성능개선을 위해 태양열급탕시스템, 폐수배관 고강도 내 충격관 선정, 기계실 청소수전 등을 제안 반영하였다.
- 역사적 기록물의 중요성을 고려하여 열원 다원화 및 보전서고 100% 예비장비, 열원 상호 간의 바이패스 등 3중 백업시스템을 적용하여 안전하고 청정한 무중단 보존 기록관을 구성하였다.
- 열원설비는 건축물의 에너지 절감을 위하여 건축적요소, 기계적요소, 신재생에너지 등 기초부하 저감 및 에너지 절약형 기록관을 구현하였다. 그림 2는 요소별 원안대비 에너지 절감량으로 건축적요소는 외벽 PIR보드 적용, 로이복층유리 성능향상(아르곤 충진), 동 측 진공 3중 유리 적용 등 성능향상으로 20%를 절감했고, 기계적요소는 열원 최적화 및 조명밀도 개선으로 32%, 신재생에너지 추가적용을 통해 6%의 에너지를 절감하여 총 1차에너지 소요량을 174.
- 이를 위하여 설비시스템, 동선체계, 운영시스템, 관리체계 등을 고려하여 효율적이고 합리적인 방안을 제안하였으며, 본 건축물과 관련된 건축, 구조, 토목, 전기, 통신, 조경 및 특수설비시스템 등의 각 분야가 긴밀히 협조하여 기능유지에 적합하고 상호연관성을 갖도록 계획하였다.
- 중요 공조시스템 제안사항으로 그림 7과 같이 제습용공조기의 적정용량선정 및 응축기 폐열을 활용한 하이브리드 제습방식 적용으로 전기동력 및 에너지를 절감하였다. 기록물 처리영역에 항온항습기를 100% 추가 도입하고, 보존서고 복도에 항온항습 공조시스템을 반영하여 처리 과정 중의 보존물 훼손을 방지하였다.
- 지정·비밀 서고에는 자체 훈증시스템을 적용 하여 박테리아, 해충 등의 상시멸균으로 보존물의 안전성 확보하고, 카본필터+UV램프를 추가 적용하여 실내환경을 개선하였다.
성능/효과
- 그림 2는 요소별 원안대비 에너지 절감량으로 건축적요소는 외벽 PIR보드 적용, 로이복층유리 성능향상(아르곤 충진), 동 측 진공 3중 유리 적용 등 성능향상으로 20%를 절감했고, 기계적요소는 열원 최적화 및 조명밀도 개선으로 32%, 신재생에너지 추가적용을 통해 6%의 에너지를 절감하여 총 1차에너지 소요량을 174.1 ㎾h/㎡·yr로 낮추고, 총량에너지를 25.02% 절감하였다.
- 중요 공조시스템 제안사항으로 그림 7과 같이 제습용공조기의 적정용량선정 및 응축기 폐열을 활용한 하이브리드 제습방식 적용으로 전기동력 및 에너지를 절감하였다. 기록물 처리영역에 항온항습기를 100% 추가 도입하고, 보존서고 복도에 항온항습 공조시스템을 반영하여 처리 과정 중의 보존물 훼손을 방지하였다.(그림 8)
후속연구
- 끝으로, 본 설계를 진행하며 많은 협조와 도움을 주신 건설사 및 많은 협력업체 분들께 감사드리며, 대통령기록관이 역사교육의 현장을 제공하고 후대에 미래의 자산이 될 수 있는 상징적인 건축물이 되길 바란다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.