최근 환경부의 조사결과에 의하면 대규모 종합병원 대학병원(58개소)의 실내 공기질이 유지기준을 초과한 것으로 나타났다. 내부 공기질은 물론, 병원 규모의 증가와 병원 건축물 대형화에 따른 친환경 건축물 설계와 저탄소 녹색 설계의 필요성이 절실히 요구되고 있는 상황이다. 특히 각 의료기관의 건축물에서 발생되는 이산화탄소, 발열, 쓰레기, 폐에너지, 발전소 배열, 하수열 등의 증가로 인해 병원 환자를 비롯한 병원 고객의 건강에 많은 문제점을 가져다주고 있다. 따라서 본 연구는 대규모 의료 단지에 건설되는 각각의 건축물이 가지는 의료기관으로써의 특성을 고려한 저탄소 녹색 친환경 건축설계에 도입되어야 하는 기술 개발과 각 의료 건축물 간의 유기적 관계를 고려한 녹색 친환경 건축디자인 기술을 융합적으로 개발하는 것을 연구목표로 한다.
최근 환경부의 조사결과에 의하면 대규모 종합병원 대학병원(58개소)의 실내 공기질이 유지기준을 초과한 것으로 나타났다. 내부 공기질은 물론, 병원 규모의 증가와 병원 건축물 대형화에 따른 친환경 건축물 설계와 저탄소 녹색 설계의 필요성이 절실히 요구되고 있는 상황이다. 특히 각 의료기관의 건축물에서 발생되는 이산화탄소, 발열, 쓰레기, 폐에너지, 발전소 배열, 하수열 등의 증가로 인해 병원 환자를 비롯한 병원 고객의 건강에 많은 문제점을 가져다주고 있다. 따라서 본 연구는 대규모 의료 단지에 건설되는 각각의 건축물이 가지는 의료기관으로써의 특성을 고려한 저탄소 녹색 친환경 건축설계에 도입되어야 하는 기술 개발과 각 의료 건축물 간의 유기적 관계를 고려한 녹색 친환경 건축디자인 기술을 융합적으로 개발하는 것을 연구목표로 한다.
According to the recent research results of the Ministry of Environment, the indoor air quality of large general hospitals and university hospitals(58 hospitals) exceeded the maintenance standard. On top of such indoor air quality, it is also desperately required to have the environment-friendly bui...
According to the recent research results of the Ministry of Environment, the indoor air quality of large general hospitals and university hospitals(58 hospitals) exceeded the maintenance standard. On top of such indoor air quality, it is also desperately required to have the environment-friendly building design and also low carbon green design in accordance with the increase of hospital size and enlarged hospital buildings. Especially, the increase of carbon dioxide, heat, garbage, waste energy, exhaust heat from power plants and sewage heat in each medical center brings up lots of problems to the health of hospital patients and customers. Thus this study aims to convergently develop the green environment-friendly architecture design technology concerning the organic relations between each medical building, and technical development which should be introduced to the low carbon green environment-friendly architecture design based on the characteristics of each medical center in large-scale medical complex.
According to the recent research results of the Ministry of Environment, the indoor air quality of large general hospitals and university hospitals(58 hospitals) exceeded the maintenance standard. On top of such indoor air quality, it is also desperately required to have the environment-friendly building design and also low carbon green design in accordance with the increase of hospital size and enlarged hospital buildings. Especially, the increase of carbon dioxide, heat, garbage, waste energy, exhaust heat from power plants and sewage heat in each medical center brings up lots of problems to the health of hospital patients and customers. Thus this study aims to convergently develop the green environment-friendly architecture design technology concerning the organic relations between each medical building, and technical development which should be introduced to the low carbon green environment-friendly architecture design based on the characteristics of each medical center in large-scale medical complex.
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문제 정의
각 의료동 건축물의 외벽, 측벽 및 창호 등 친환경 열관류율 기준을 적용하여 단열설계 의무화를 전제로 한 녹색 건축물 디자인 기법의 개발과 환경과 공존을 위한 친환경 건축계획은 자연 친화적인 건축물의 건축을 유도하기 위하여 공공건축물은 친환경건축물 인증 의무화를 전제로 한 건축계획 및 디자인 기법을 제안한다. 그리고 대형 단지 내 모든 건축물의 복도, 계단실, 엘리베이터실 등 공용공간과 외부보안 등의 에너지 절약을 위한 토탈 디자인 기법 제안하고자 한다.
따라서 본 연구는 대규모 의료 단지에 건설되는 각각의 건축물이 가지는 의료기관으로써의 특성을 고려한 저탄소 녹색 친환경 건축 설계에 도입되어야 하는 기술 개발과 각 의료 건축물 간의 유기적 관계를 고려한 녹색 친환경 건축디자인 기술을 융합적으로 개발하는 것을 연구목표로 한다.
따라서 본 연구에서는 대형 의료건축물을 비롯한 고층 건축물을 대상으로 친환경 건축물의 실현을 위한 건축의 주요 계획기법은 국내외의 친환경 건축에 적용된 기술과 건축계획 기법을 고찰한 결과 다음과 같은 네 가지 결론을 도출하였다.
이들 건축물의 개별 의료적 특성에 적합한 맞춤형 친환경 녹색 디자인 기술이 필요하다. 따라서 본 장에서는 각 의료동이 가지는 각각의 특성을 고려한 친환경적 건축계획 및 디자인 기술을 제시하고자 한다.
셋째, 대표적인 친환경 건축물을 선정하여 친환경 건축을 위한 일반적인 계획 및 기술 기법을 살펴본다. 마지막으로 친환경 건축계획 기법에 대한 연구문헌과 보고서, 작품집 등을 통해 건축물이 친환경적으로 디자인되는 과정과 에너지 효율에 관하여 살펴본다.
본 연구의 주된 내용인 다음의 네 가지 내용을 고찰하기 위하여 국내외 대형 건축물에 적용되어 있는 건설되어 있는 건축물의 환경적 및 녹색 디자인적 문제를 도출한 후 해외 선진사례와 비교 분석 결과를 토대로 국내의 의료 건축물에 대응 가능한 저탄소 녹색 디자인 방안을 도출한다.
상기에서 언급한 대형 의료단지 내의 각 건축물 간의 유기적 관계, 즉 의료진의 동선, 이용자의 동선, 각 건축물 간의 오픈스페이스 및 공공시설 등에 관한 관계를 고려한 최적의 건축계획 및 단지계획을 도출하고자 한다.
이를 통해 대형 의료 건축물 등이 단순히 친환경 인증을 얻기 위한 건축계획 접근이 아니라 건축물의 에너지 부하를 낮추고 탄소배출량을 줄일 수 있는 건축물을 계획하기 위하여 건축가가 디자인 초기 단계에서부터 고려해야 할 건축계획 기법을 도출하도록 한다.
그러므로 초고층 건축에 적합한 개념 정립이 요구되며 새로운 목표설정이 필요하다. 이에 그 기준을 저층보다는 빌딩에 적용되는 그린빌딩의 개념과 초고층 건축에서의 생태기후학을 적용시켜 환경친화적 초고층 건축을 추구한 green skyscraper 개념에서 새로운 환경 친화적 초고층 건축의 개념을 설정해 볼 수 있다. 먼저 그린빌딩 (green building) 1992년 리우환경 정상회의 이후 환경적으로 건전하고 지속가능한 개발이라는 환경과 개발의 상충이 아닌 공존의 경제개발 방식이 중시됨에 따라 등장하게 된 개념으로 현세와 후세에 걸친 인류의 생존과 지구환경 문제에 기여하기 위한 환경 친화적 건축을 말한다.
초고층 건축의 입면계획은 앞에 살펴 본 형태계획과도 어느정도 관련성이 있으므로 여기서는 창호나 구조재료에 의한 면분할과 파사드의 입면구성을 중심으로 살펴보려고 한다. 전체적 입면구성에서 보이는 공통적인 특징은 대부분 필로티 구조를 가지며 표면구성과 면분할의 다양성이다.
그린빌딩은 passive, active solar system 등 에너지절약과 자원절약, 에너지효율 향상을 목적으로 친환경적으로 설계, 시공, 운영유지관리, 폐기되는 형태의 빌딩을 의미한다고 할 수 있다. 최대목표는 에너지절약과 환경보존이며 거기에 건축물 외형 디자인까지 고려한 고효율 에너지 설비자원 재활용, 환경공해저감기술 등을 적용하여 설계ㆍ건설하고 유지, 관리 후 건물의 수명이 끝나 해체될 때에도 환경에 대한 피해가 최소화되도록 계획하는 것이다.
제안 방법
각 의료동 건축물의 외벽, 측벽 및 창호 등 친환경 열관류율 기준을 적용하여 단열설계 의무화를 전제로 한 녹색 건축물 디자인 기법의 개발과 환경과 공존을 위한 친환경 건축계획은 자연 친화적인 건축물의 건축을 유도하기 위하여 공공건축물은 친환경건축물 인증 의무화를 전제로 한 건축계획 및 디자인 기법을 제안한다. 그리고 대형 단지 내 모든 건축물의 복도, 계단실, 엘리베이터실 등 공용공간과 외부보안 등의 에너지 절약을 위한 토탈 디자인 기법 제안하고자 한다.
건축물 형태와 내부공간에 효율적인 ‘Diagrid'를 사용하여 직사광선을 조절하였다.
2차 대전 후 복원되었으나 대화재로 다시 전소되었던 독일 국회의사당을 복원시키는 프로젝트에는 국제 현상 설계를 통해 노만 포스터가 당선되었다. 당선시만 해도 돔 형태가 아닌 국회의사당 위에 확장된 거대한 투명 캐노피의 형태였지만 두 차례에 걸친 현상설계 뒤 설계권을 부여받은 후 수차례의 논의 끝에 기존 돔을 복원하는 것이 요구되었고, 결국 노만 포스터는 공공의 접근이 가능한 상징적이고 친환경적인 형태의 돔을 계획하였다.
도시에 위치한 60층 가까운 고층사무소 빌딩으로 자연 채광과 조망 등의 한계를 극복하기 위하여 삼각형 형태를 취하고 세 입면에 계획된 아트리움과 중앙 아트리움을 통하여 자연환기가 가능하도록 계획하였다. 일반적으로 고층빌딩은 대부분 완전 밀폐형으로 계획되어 있어서 기계적 시스템으로 환기나 채광문제를 해결하여 에너지 소비가 많고 쾌적성도 낮다.
독일 국회의사당의 초기 디자인 아이디어인 아트리움 중심에 있는 콘 형태의 반사판 설치는 조명 전문가인 Claude Engle와의협업으로 진행되었고 베를린과 같은 위도의 Chesa-peake Bay에서테스트 하였다. 옥상부 유리돔 형태의 아트리움은 자연채광을 최대한 실내로 이끌어 들이고 투과한 햇빛은 중앙에 360개의 거울로 이루어진 원추를 통해 반사되어 간접광으로 전환되어 의사당 내부를 밝혀주고 있으며, 유리돔 꼭대기는 오픈되어 자연환기가 이루어지고 있다.
그러나 건축에 대한 철학과 디자인 접근방법은 친환경적 사고를 근본으로 하이테크 건축과 통합을 이룬 친환경 건축으로 볼 수 있다. 따라서 의료 건축물과 같이 대형 건축물에 대한 친환경 건축계획 기법에 대한 연구를 위하여 첫째, 친환경 건축의 근본인 건축철학의 배경에 대하여 기존 문헌자료를 통하여 조사하고 둘째, 건축의 특성을 초기 하이테크 건축과 중기 공공성을 위한 건축 그리고 최근 친환경 건축에 이르기까지 시기별로 고찰하여 대형 의료 건축물에 대한 친환경 건축으로 발전하는 과정을 조사한다.
또한 2000년부터 행해졌던 종합자원에너지조사회에서의 에너지정책에 대하여 종합 적으로 검토하여, 에너지절약부회에서 현행 에너지절약 대책의 재평가(원유 환산 약 5000만kl), 또는 에너지수요 경향이 뚜렷한 민생 운수부문을 중심으로 한 추가적 에너지절약 대책(원유환산 약 700만kl)을 도출함으로써 2001년 6월 “에너지절약 대책”을 결정하였다.
셋째, 대표적인 친환경 건축물을 선정하여 친환경 건축을 위한 일반적인 계획 및 기술 기법을 살펴본다. 마지막으로 친환경 건축계획 기법에 대한 연구문헌과 보고서, 작품집 등을 통해 건축물이 친환경적으로 디자인되는 과정과 에너지 효율에 관하여 살펴본다.
코메즈은행 본사는 주변건물들로부터 영향을 받는 그림자의 양이 최소화되도록 건물의 형태 및 위치를 계획하였다. 채광과 조망 등의 한계를 극복하기 위하여 삼각형의 형태를 갖추고 중앙을 비우는 중정형 평면을 채택하여, 층 중간에 오픈된 인공 자연환경의 조성으로 태양열로부터의 단열기능과 동시에 도시의 열섬현상으로 인한 피해를 줄일 뿐 아니라 잠재적으로 빗물의 이용과 이산화탄소의 필터 역할을 하도록 하였다.
친환경 녹색 건축의 분석을 위해 전 세계적으로 계획되거나 실제 지어진 30층 이상의 친환경 초고층 건축리스트 중 9가지 사례를 선택한 후 건축의 배치와 형태, 입면, 평면 계획 등 기본 계획 분석을 통해 건축의 주요 특성을 찾아보고자 한다.
성능/효과
9개의 건축형태 분석결과 전체적으로 형태적 특성은 융통적이며 직선 보다는 곡선적이며 정형적 형태보다는 비정형적이며 단순함보다는 심미적 특성을 지닌다. 건축 매스는 전체적으로 판상형보다는 탑상형으로 다양한 향과 조망을 고려하고 있다.
9곳의 사례분석 결과 대부분 남향을 선호하며 대상 대지의 형태에 의해 남향 남동방향으로 설정되었으며 대지가 남향을 주방향으로 하기 어려울 경우에는 원형에 가까운 탑상형으로 구성하여 편중된 방향이 아닌 다양한 방위를 포함하려는 것으로 나타났다.
셋,째 층별 레이어가 보이지 않고 삼각이나 사각 비대칭 다각형 등 넓은 면적 분할에 의하여 빛과 그림자의 변화를 유도하는 유형을 들 수 있다. 넷째 표면외피의 자유로운 구성으로 사선이나 나선형 불규칙성 등비 정형성을 강조하는 자유로운 입면분할을 들 수 있다. 단, 자유로운 입면분할 형식은 형태적으로 강하게 표현하거나 서로 다른 재료의 패턴으로 표현하거나 색채의 경계면을 모호하게 하여 처리하는 등 다양한 표현방식을 사용하고 있다.
넷째, 아트리움의 확장된 개념인 공중정원은 실내공간의 미기후를 조절하고 자연요소의 실내도입으로 재실자에게 쾌적감을 제공하고 있다. 이 기법은 다수의 초고층 건축물에 친환경 녹색 기술로써 적용되고 있다.
첫째 균등한 층별 레이어에 의한 수평면 분할을 기본으로 하나 깊이나 재료변화로 표면 변화를 시도하는 유형을 들 수 있다. 둘째, 층별 레이어인 수평면을 기준으로 하나 2-3층 혹은 그 이상의 입면 중간면에 보이드 공간조성이나 표면 돌출로 변화를 주는 유형을 들 수 있다.
비주거용 건축물의 경우 국가 전체 상업 공공건축물의 이용단계 에서의 에너지 소비에 의한 온실가스 배출은 연간 약 6천만tCO2에 달하며 에너지 사용 용도별로는 주택과 마찬가지로 난방에너지에 의한 온실가스 배출이 23%로 가장 높은 비중을 차지했고, 냉방에 의한 온실가스 배출비율도 약 18%로 높게 나타났다.
셋째, 층별 레이어가 보이지 않고 삼각이나 사각 비대칭 다각형 등 넓은면적 분할에 의하여 빛과 그림자의 변화를 유도하는 유형을 들 수 있다.
9개의 사례를 기준으로 보았을 때 입면구성 유형은 크게 4가지로 분류해볼 수 있다. 첫째 균등한 층별 레이어에 의한 수평면 분할을 기본으로 하나 깊이나 재료변화로 표면 변화를 시도하는 유형을 들 수 있다. 둘째, 층별 레이어인 수평면을 기준으로 하나 2-3층 혹은 그 이상의 입면 중간면에 보이드 공간조성이나 표면 돌출로 변화를 주는 유형을 들 수 있다.
후속연구
이에 본 연구는 지금까지 개념적으로 막연하고 체계화 되지 않은 친환경 초고층 건축의 개념을 정립하고 현실적인 실천적 대안을 찾기 위해 전세계적으로 친환경적 건축 아이디어가 돋보이는 사례의 분석을 통해 친환경 초고층 건축의 주요 건축 계획적 특징을 알아보고 구체적 친환경 초고층 건축 기술아이디어를 도출할 필요가 있다.
앞으로도 대형 의료기관의 건축물을 비롯한 대형 단지의 초고층 친환경 건축은 중요한 주제로 대두될 것이다. 따라서 국내에서도 자연환경과 연계한 에너지 절약형 건축물 계획기법 개발과 함께 효율적인 기술이 더해져 지속가능한 친환경 건축이 실현되도록 더욱 다양한 연구가 이루어져야 할 것이다.
그러나 초고층 건축의 긍정적 효과보다 교통문제나 도시기반시설 과부화 자연환경의 파괴 대량의 에너지소비라는 부정적 영향이 더욱 부각되면서 이러한 문제를 해결하기 위한 노력이 전세계적으로 green building, green skyscraper 등의 개념으로 환경 친화적 초고층 건축의 경향을 만들어 내고 있다. 향후 초고층 건축의 증가율이 지속된다고 본다면 건설과정에서부터 건설 후 사용단계에서 발생되는 부정적 영향을 최소화하고 에너지 절약과 환경부하 경감, 거주자의 건강과 쾌적성, 건축의 지속가능성을 고려하는 친환경 초고층 건축의 필요성은 필연적이라 볼 수 있다. 이에 본 연구는 지금까지 개념적으로 막연하고 체계화 되지 않은 친환경 초고층 건축의 개념을 정립하고 현실적인 실천적 대안을 찾기 위해 전세계적으로 친환경적 건축 아이디어가 돋보이는 사례의 분석을 통해 친환경 초고층 건축의 주요 건축 계획적 특징을 알아보고 구체적 친환경 초고층 건축 기술아이디어를 도출할 필요가 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
초고층 건축에 적합한 개념 정립이 요구되며 새로운 목표설정이 필요한 이유는?
그러나 지금까지 생태건축은 저층형 건축에서 그 개념과 사례를 찾아볼 수 있으며 초고층 건축에서의 환경 친화적 건축사례는 찾아보기가 힘들다. 특히 초고층 건축은 규모와 크기에 있어서 기존 건물과는 비교할 수 없을 정도로 거대하기 때문에 일반 적인 생태건축의 디자인 기준을 적용하는 것은 바람직하지 않다. 그러므로 초고층 건축에 적합한 개념 정립이 요구되며 새로운 목표설정이 필요하다.
의료기관의 건축물에서 발생하는 이산화탄소, 발열, 쓰레기, 폐에너지, 발전소 배열, 하수열 등의 증가가 발생시키는 문제점은?
내부 공기질은 물론, 병원 규모의 증가와 병원 건축물 대형화에 따른 친환경 건축물 설계와 저탄소 녹색 설계의 필요성이 절실히 요구되고 있는 상황이다. 특히 각 의료기관의 건축물에서 발생되는 이산화탄소, 발열, 쓰레기, 폐에너지, 발전소 배열, 하수열 등의 증가로 인해 병원 환자를 비롯한 병원 고객의 건강에 많은 문제점을 가져다주고 있다. 따라서 본 연구는 대규모 의료 단지에 건설되는 각각의 건축물이 가지는 의료기관으로써의 특성을 고려한 저탄소 녹색 친환경 건축설계에 도입되어야 하는 기술 개발과 각 의료 건축물 간의 유기적 관계를 고려한 녹색 친환경 건축디자인 기술을 융합적으로 개발하는 것을 연구목표로 한다.
초고층 건축의 부정적 영향은?
특히 홍콩을 포함한 중국, 두바이, 싱가포르, 일본, 말레시아 등 아시아를 중심으로 무대가 옮겨지면서 초고층 건축은 하나의 국가나 도시의 상징이 되고 있으며 경향도 다양화 되고 있다. 그러나 초고층 건축의 긍정적 효과보다 교통문제나 도시기반시설 과부화 자연환경의 파괴 대량의 에너지소비라는 부정적 영향이 더욱 부각되면서 이러한 문제를 해결하기 위한 노력이 전 세계적으로 green building, green skyscraper 등의 개념으로 환경 친화적 초고층 건축의 경향을 만들어 내고 있다. 향후 초고층 건축의 증가율이 지속된다고 본다면 건설과정에서부터 건설 후 사용단계에서 발생되는 부정적 영향을 최소화하고 에너지 절약과 환경부하 경감, 거주자의 건강과 쾌적성, 건축의 지속가능성을 고려하는 친환경 초고층 건축의 필요성은 필연적이라 볼 수 있다, 이에 본 연구는 지금까지 개념적으로 막연하고 체계화 되지 않은 친환경 초고층 건축의 개념을 정립하고 현실적인 실천적 대안을 찾기 위해 전세계적으로 친환경적 건축 아이디어가 돋보이는 사례의 분석을 통해 친환경 초고층 건축의 주요 건축 계획적 특징을 알아보고 구체적 친환경 초고층 건축 기술아이디어를 도출할 필요가 있다.
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