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공학석사 학위논문

해안지역의 친환경 건축물을 위한 창면적비 설정에 관한 연구

A Study on Setting Window to Wall Ratio for Green Buildings in the Coastal Area

지도교수 도 근 영

2014년 2월

한국해양대학교 대학원 해 양 건 축 공 학 과

김 익 현

본 논문을 김익현의 공학석사 학위논문으로 인준함.

위원장 송 화 철 (인) 위 원 도 근 영 (인)

위 원 오 광 석 (인)

2012년 12월 16일

한국해양대학교 대학원

목 차

표 목차 ··· iii

그림 목차 ··· v

Abstract···· vi

제 1장 서 론 1.1연구배경 및 목적 ··· 1

1.2연구범위 및 방법 ··· 3

제 2장 창면적비 설정 방안 검토 2.1적정 창호크기 설정 방안 ··· 5

2.2창호의 내풍압 성능 검토 ··· 7

2.2.1풍하중에 대한 외장재 설계기준(KBC 2009)··· 8

2.2.2창의 면적에 따른 두께 설정 ··· 13

2.3창을 통한 재실자의 개방감 평가 사례 ··· 15

2.3.1개방감의 정의 ··· 15

2.3.2개방감 평가에 관한 국내외 연구동향 ··· 16

2.3.3연구동향 분석 ··· 21

2.4창면적비 설정에 관한 기준 검토 ··· 24

제 3장 해안지역 건축물 창호의 개방감 평가 3.1인체 시야각과 개방감 ··· 27

3.1.1인체 시야의 특징 ··· 27

3.1.2내부 공간에서의 개방감 ··· 29

3.2축소 모형을 이용한 개방감 평가 ··· 32

3.2.1실험개요 및 방법 ··· 32

3.2.2평가항목 및 방법 ··· 37

3.3개방감 평가 실험결과 분석 ··· 40

3.2.1창의 크기 및 형태에 따른 개방감 ··· 40

3.2.2심리적 쾌적감에 대한 피험자 분포 ··· 45

제 4장 창면적비 설정을 위한 종합적 환경조정 4.1창호의 내풍압 성능 분석 ··· 49

4.1.1풍하중 산정 조건 ··· 49

4.1.2내풍압 성능 분석 ··· 50

4.2냉·난방부하 분석 ··· 52

4.2.1시뮬레이션 개요 ··· 52

4.2.2창면적비에 따른 냉·난방부하 ··· 54

4.3실내조도 분석 ··· 60

4.3.1자연채광 성능 평가기준 설정 ··· 60

4.3.2창면적비에 따른 겨울철 실내조도 ··· 62

4.4종합적 환경조정 ··· 76

제 5장 결 론 ···78 참고문헌 ··· 81

부록 ··· 85

표 목차

[표 2-1]일 최대순간풍속 최고 순위(1937~2012년)··· 8

[표 2-2]지붕면 평균 높이 20m 이상인 건축물의 벽면 피크외압계수 ··· 10

[표 2-3]외장재 설계용 피크내압계수 ···· 10

[표 2-4]지역별 기본풍속 ···· 12

[표 2-5]지표면조도 구분 ···· 12

[표 2-6]대지경계층의 시작높이(Zb),기준경도풍 높이(Zg), 풍속의 고도분포지수(α)··· 12

[표 2-7]평탄한 지역에 대한 풍속의 고도분포계수 Kzr··· 13

[표 2-8]건물의 중요도계수 ···· 13

[표 2-9]유리의 종류에 따른 계수 값 ···· 14

[표 2-10]평가항목 요소 ···· 16

[표 2-11]창면적과 만족감의 관계 ···· 19

[표 2-12]개방감 측정에 관련된 선행연구 ···· 22

[표 2-13]「건축물의 에너지절약 설계기준」(남부지역)··· 24

[표 2-14]거실의 용도에 따른 조도기준 ···· 25

[표 2-15]창의 최대면적 제한에 관한 기준 ···· 26

[표 3-1]정보 수용 특성별 시야의 구분 ···· 28

[표 3-2]한국인 평균 연령별 눈높이 ···· 31

[표 3-3]실험대상 창의 개요 ···· 34

[표 3-4]평가에 사용된 형용사 어휘 ···· 38

[표 3-5]설문지 구성 ···· 39

[표 3-6]형용사 평가 척도 ···· 40

[표 3-7]CaseA에 대한 감각량 결과 ··· 41

[표 3-8]CaseB에 대한 감각량 결과 ··· 42

[표 3-9]지각적 용적감에 대한 회귀식(CaseA)··· 44

[표 3-10]개방감의 만족도에 대한 피험자 분포 ···· 46

[표 4-1]외장재설계용 풍하중 산정 조건 ···· 49

[표 4-2]사무소건물 내부 설정 조건 ···· 53

[표 4-3]외피 재료의 물성치 ···· 54

[표 4-4]창호의 물성치 ···· 54

[표 4-5]창의 크기 및 형태에 따른 냉·난방부하(Wh)··· 55

[표 4-6]외피 재료의 물성치 ···· 62

[표 4-7]담천공 상태에서의 실내 평균조도(lux)··· 63

[표 4-8]동지의 바닥면 조도분포(창면적비 15%)··· 64

[표 4-9]동지의 바닥면 조도분포(창면적비 30%)··· 65

[표 4-10]동지의 바닥면 조도분포(창면적비 40%)··· 66

[표 4-11]동지의 바닥면 조도분포(창면적비 50%)··· 67

[표 4-12]동지의 바닥면 조도분포(창면적비 60%)··· 68

[표 4-13]동지의 바닥면 조도분포(창면적비 70%)··· 69

[표 4-14]동지의 바닥면 조도분포(창면적비 80%)··· 70

[표 4-15]겨울철 창면적비에 따른 바닥면 조도분포 범위 ···· 71

[표 4-16]겨울철 창면적비에 따른 시간대별 바닥면 실내조도 비율 ···· 72

그림 목차

[그림 1-1]연구 흐름도 ···· 4 [그림 2-1]국내에 영향을 미친 태풍의 빈도 ···· 7 [그림 2-2]평가용 모델의 형상 ···· 17 [그림 2-3]개방감 계산도표 ···· 17 [그림 2-4]창의 최소 수용면적에 관한 실험모습 ···· 18 [그림 2-5]조망 및 축소모형의 내부 형상 ···· 21 [그림 3-1]단안 시야와 양안 시야의 범위 ···· 27 [그림 3-2]자세의 변화에 따른 시선의 방향 ···· 28 [그림 3-3]정보 수용 특성별 시야의 범위 ···· 29 [그림 3-4]실내 평면도에서 창에 의한 외부로의 시야각 ···· 30 [그림 3-5]실내 단면도에서 창에 의한 외부로의 시야각 ···· 31 [그림 3-6]실험에 사용된 축소모형체 외부 형상 ···· 32 [그림 3-7]축소모형체 내부 촬영 모습 ···· 33 [그림 3-8]창의 형태에 따른 모형체 내부 ···· 35 [그림 3-9]피험자 성별 및 연령 분포 ···· 36 [그림 3-10]실험진행 모습 ···· 37 [그림 4-1]창호의 설계풍압 및 허용풍압 ···· 50 [그림 4-2]외장재 설계용 풍하중 ···· 51 [그림 4-3]시뮬레이션 모델링 형상 ···· 53 [그림 4-4]창의 크기 및 형태에 따른 냉·난방부하 ··· 59 [그림 4-5]창면적비에 따른 풍하중 및 실내부하 ···· 76 [그림 4-6]창면적비에 따른 감각량 및 유효조도 비율 ···· 77

A St udyon Se t t i ngWi ndow t oWa l lRa t i o ForGr ee n Bui l di ngsi n t heCoa s t a lAr ea

Ki m,I kHyun

De pa r t me ntofOc e a ni cAr c hi t e c t ur a lEngi ne e r i ng Gr a dua t eSc hoolofKor e aMa r i t i meUni ve r s i t y

Abs t r a c t

Inflow of sun’s radiation, securing lighting, and ventilation are traditionalfunctionsofwindow in building.However,peopleofmodern society spend mosttimeoftheday indoors,so architectsconcentrateon notonly functionsofexisting window butalso raising ofpsychological comfortability by thatwindow isexpanded and then boundary between indoorand outdoorisknocked down so the outside view isexpanded.

Especially,in caseofthecoastalarea,itiseasy to find building having higharearatioofwindow tosurveysea.

However,indiscreetexpansion ofwindow causes excessive inflow of sun’s radiation in summer time and consumption increase of air-conditioning and heating energy by high once through ratio ofheat, and even bringsaboutabreakdown ofglassand scattering phenomenon ofhigh-rise building by typhoon and gust.Moreover,building ofthe

coastalarea isin a particularenvironmentlike sea in comparison with building ofinland area,so interferenceofsurrounding structuresisrare. Therefore,buildinginthecoastalareaisexposed directlybytyphoonand gust.And,thereisresident’sdispleasureby increaseofcooling road and glare by a sea fog, sun’s radiation reflected by water surface, and reflected lightofwatersurface.

Therefore,thisstudydeductedsizeofwindow thatuniversalpeoplecan be satisfied with assessmentofopennessthrough experimentto prevent expansion toindiscreetsizeofwindow in buildingbyoccupants’increase ofindoorhours ofliving in modern society.Also,air-conditioning and heating load and naturallighting were analyzed according to size and shapeofwindow withECOTECT and RADIANCE Simulation.

Theresultsofthisstudyareasfollows.

1) As a result of calculating wind load of windows and doors according to sizeofwindow,thegreaterarearatio ofwindow increases, the greaterdesign wind load increases,and the more ratio ofavailable glassareadecreasesincomparisonwiththewholeglassarea.

2)Asa resultofmeasuring sensationalquality according to size and shapeofwindow,incaseofthatarearatioofwindow isunder50%,the bigger window grows, the greater subject’s perceptual capacity and psychological comfortable sensation increase, and about same size of windows,the window whose horizontalwidth islong showsthe result pricehigherthan theresultpriceofthewindow whoseverticalheightis long.However,in caseofthatarea ratio ofwindow ismorethan 60%, the biggerwindow grows,the greaterperceptualcapacity increases,but themorepsychologicalcomfortablesensationdecreases.

3)Air-conditioning and heatingload increased in proportion toincrease ofwindow arearatio,and heating load ofCaseA islowerthan heating

load ofCaseB,butcooling load ofCaseA ismuch higherthan cooling load ofCaseB,so thewholeload ofCaseA ishigherthan thewhole load ofCase B.Case A whose horizontalwidth is longer can reduce heating load in winterbecause inflow ofsun’s radiation ofCase A is moreprofitablethan inflow ofCaseB,butin itsfinalanalysis,itisthe resultby thatincrease ofsolar heatgain through window in summer causes increaseofthewholeload.

4)In case ofilluminance distribution on the surface ofindoor floor according to arearatio ofwindow in wintersolstice(December21st),itis impossible to satisfy standard illuminance in 5p.m. of the day independently ofsizeofwindow,butarea ratio ofwindow whoseratio offloor area belonging to 400 to 2000lux ofthe effective illuminance scopeisthehighestis50to60inCaseA and CaseB.

As a resultofputting each study results ofstability,assessmentof openness,air-conditioning and heating load,and naturallighting about wind pressureofwindow together,majorityofsubjectswassatisfied with 40% ofwindow arearatio and feltthemostsatisfied in 60% ofwindow area ratio. Design wind load and air-conditioning and heating load increased in proportion to increaseofwindow arearatio,and in caseof interiorilluminance,therewasthebroadestfloorareabelonging to400~

2000lux oftheeffectiveilluminancescopein 50to 60% ofwindow area ratio. Also, in accordance with standard related with setting-up of domesticsizeofwindowsand doors,50to 60% ofwindow arearatio is thestandard ofthebiggestwindow arearatio.Therefore,in consideration ofassessmentofopenness,consumption ofinteriorenergy,and related standard,themosteffectivescopeofwindow arearatiois50to60%.

KEY WORDS:Window to WallRatio,창면적비;Openness,개방감;Psychological Comfortable,심리적 쾌적감;Heating·Cooling load,냉·난방부하;Illuminance,실내 조도

제 1장 서 론

1 . 1연구배경 및 목적

건축물에서 창은 일사의 유입,채광의 확보,환기 및 통풍 등이 창이 가지는 전통적인 기능이라고 할 수 있다.하지만 하루 중 대부분의 시간을 실내에서 보내고 있는 현대사회의 사람들의 특성상 이러한 기능뿐만 아니라 창의 확장을 통해 실내와 실외의 경계를 허물어 외부조망을 확대하여 심리적 쾌적성을 높이 는데 주력하고 있다.이에 따라 건축물의 전면(全面)을 유리로 둘러싸 재실자에 게 좋은 조망과 개방감을 제공하는 건축물을 소위 커튼월¹⁾이라 부르고 있으며 이러한 형태의 건축물은 심리적 쾌적감뿐만 아니라 미관상의 이유와 높은 시공 성으로 인해 도심지 어디에서든지 쉽게 볼 수 있다.특히 해안지역에 위치한 건축물의 경우 바다를 조망하기 위해 대부분 커튼월 구조의 형태를 띠고 있거 나 높은 창면적비를 갖고 있는 건축물을 쉽게 볼 수 있다.

그러나 건축물에서 무분별한 창의 확장은 여름철 과도한 일사의 유입과 높은 열 관류율로 인한 냉·난방에너지 소비 증대를 초래하였으며 고층 건물에서는 태풍,돌풍 등으로 인한 유리의 파손 및 비산현상까지 발생하게 된다.뿐만 아 니라 해안지역에 위치한 건축물은 내륙지역의 건축물과 달리 바다라는 특수한 환경을 갖고 있기 때문에 주변 건물에 의한 간섭이 적어 태풍,돌풍에 의한 피 해에 직접적으로 노출되어 있으며 해무(海霧),수면 반사일사,수면 반사광 등 으로 인한 여름철 냉방부하의 증대²⁾와 눈부심으로 인한 거주자의 불쾌감을 유 발한다.즉 해안지역 건축물의 경우 내륙지역 건축물에 비해서 창호로 인한 자

1) 커튼월이란 기둥과 보의 골조만으로 건물에 가해지는 수직·수평하중을 지지하는 구조로서 벽체는 비내 력벽이며 투명 유리 혹은 반사유리를 사용해 외벽을 마감한 건물을 뜻함. 두산백과, 2013. ‘커튼월의 정 의’. [Online] Available at: http://www.doopedia.co.kr/ [Accessed 20 July 2013].

2) 박상고, 2013. 해양건축물 냉방부하에 미치는 해수반사 일사의 영향. 석사학위논문. 부산:한국해양대학 교.

연환경 및 기후변화에 큰 영향을 받음을 알 수 있으며 이러한 피해를 막기 위 해서 적절한 창호의 계획 및 설계가 매우 중요함을 알 수 있다.

따라서 본 연구에서는 현대사회에서 재실자의 실내 생활시간 증대로 인해 건 축물의 창이 무분별한 크기로 확장됨을 방지하기 위해서 직관적이며 주관적인 감각인 개방감의 개략적인 측정을 통해 대부분의 인간이 만족감을 느낄 수 있 는 크기에 창의 범위를 알아냄과 동시에 창면적비에 따른 건축물의 에너지 소 비와 태풍,돌풍 등에 의한 안전성 검토를 통해서 해안지역에 위치한 건축물의 최적 창면적비를 도출하는데 그 목적이 있다.

1 . 2연구범위 및 방법

본 연구에서는 창면적비의 과도한 증가에 가장 큰 원인으로서 재실자의 조망 및 개방감의 확보라 판단하였으며 현재 창면적비의 증가로 인해 발생하는 문제 점을 크게 안전성과 실내 에너지소비 증대로 분류하였다.따라서 해안지역의 친환경 건축물을 위한 창면적비 설정을 위해서,총 5개의 장으로 구성하여 기 술하였다.

1장에서는 연구배경 및 목적과 연구범위,방법을 제시한다.

2장에서는 창호 설계에 관련되는 기준 및 법제도를 검토하여 적정한 창면적 비 설정을 위한 방법에 대해 파악하였으며 창호 크기 설정에 가장 큰 영향을 미치는 개방감과 관련되는 국내외 연구 동향을 분석하여 개방감 평가를 위한 실험방법을 선정한다.

3장에서는 창의 형태 및 크기 변화에 따른 재실자의 개방감을 측정하기 위해 서 인간의 시야각을 이용해 이론적으로 가시(可視)가능한 범위를 파악하며 실 물크기의 모형을 1/20 크기로 축소·제작하여 내부를 사진촬영한 뒤 실제 실 (室)에서 촬영된 이미지를 스크린을 통해 피험자에게 제시하여 그에 따른 감각 량을 측정한다.

4장에서는 창의 형태 및 크기 변화에 따른 건축물의 실내 에너지소비를 파악 하기 위해서 냉·난방부하의 경우 ECOTECT 프로그램을 통해 시뮬레이션을 실 시하였으며 월별 전체 부하에 대해서 분석하였다.또한 자연채광에 의한 실내 조도 분석은 RADIANCE 프로그램을 이용하였으며 조도의 범위를 설정해 겨울 철 일과시간 중 전체 바닥면적에 대해 유효조도 범위에 포함되는 바닥면적을 산정한다.

5장은 결론으로서 2장,3장,4장에서의 연구결과를 토대로 해안지역에 위치한 건축물의 거주자에게 최대의 심리적 쾌적감을 제공하는 동시에 실내 에너지소 비를 최소화할 수 있는 적정한 창면적비를 도출하여 해안지역의 친환경 건축물 설계 시 창호 크기 설정에 관한 방향을 제시한다.

[그림 1-1] 연구 흐름도

제 2장 창면적비 설정 방안 검토

2 . 1적정 창호크기 설정 방안

창호는 일사의 유입,채광의 확보,환기 및 통풍 그리고 심리적 쾌적감 제공 등의 기능을 갖고 있으며 이 중 심리적 쾌적감,즉 조망 및 개방감의 제공은 현대사회에서 창의 가장 주요한 기능으로서 창면적비가 증가하게 된 근본적인 원인이라 할 수 있다.

창은 벽체와 비교해 강도와 단열성능 등이 낮은 반면 외부가 가시(可視)가능 하다는 특징을 갖고 있어 과도한 창면적비의 설정은 주변 기후환경에 대해서 열적으로 매우 취약한 특성을 보이며 외부에 직접적으로 노출되어 방범 및 안 전성의 위험이 있다.실제로 매년 여름,가을에 태풍에 의한 창호의 파손으로 인명 및 재산 피해가 반복적으로 일어나고 있으며 부산에 위치한 A호텔과 B아 파트의 경우 인접한 두 건물 모두 전창에 가까운 창면적비 설정으로 인해 인근 아파트 주민들의 프라이버시를 침해하여 막대한 보상금을 지급한 사례가 있 다.³⁾또한 2005~2009년에 신축된 C청사와 D청사는 외관 전면을 유리로 설계하 였으나 2009년 에너지 사용실태 분석결과 하위등급을 기록하였으며 그에 따른 구조변경을 진행한 사례도 있다.⁴⁾

즉 위의 피해사례를 고려해 볼 때 적정한 창면적비의 설정이 창호설계에 있 어서 가장 중요한 핵심 요소임을 알 수 있으며 뿐만 아니라 해안지역에 위치한 건축물의 경우 내륙지역의 건축물에 비해 태풍,돌풍 등에 의한 안전성 문제와 여름철 수면반사 일사로 인한 냉방부하 증대에 더욱 유의해야 한다.

3) 아주경제, 2013. ‘통유리 호텔 사생활 침해’. [Online] Available at:

http://www.ajunews.com/view/20131106083536183 [Accessed 30 November 2013].

4) 세계일보, 2010. ‘C’·’D’시청 결국 뜯어고친다. [Online] Available at:

http://news.naver.com/main/read.nhn?mode=LSD&mid=sec&sid1=102&oid=022&aid=0002114937 [Accessed 30 November 2013].

따라서 본 논문에서는 창면적비 설정을 위한 고려 요소로서 창호의 안전성, 심리적 쾌적감 그리고 에너지 소비의 3가지 요소를 선정하였으며 이에 대해서 검토를 진행한다.안전성 부분에서는 창호의 피해사례 중 대부분이 태풍,돌풍 등에 의한 파손이라는 점과 이상기후로 인한 태풍의 강도 및 빈도 증가에 착안 하여 KBC 2009기준에 의거 창면적비에 따른 창호의 내풍압에 대해 검토한다.

심리적 쾌적감에서는 창이 재실자에게 미치는 환경심리적 요소 중 개방감에 대 해서 기존 연구사례 분석을 통해 개방감 평가를 위한 실험방법을 선정하며 창 면적비가 증가하더라도 피험자의 개방감 및 만족감의 증가는 미비할 것이라는 가설 하에 피험자의 감각량을 측정하는 실험을 진행한다.실내 에너지소비 부 분에서는 친환경 시뮬레이션 프로그램을 이용해 창면적비를 통한 냉·난방부하 변화와 자연채광의 유입량을 검토한다.

위의 3가지 요소 중 심리적 쾌적감 부분은 현대사회에서 창면적비가 증가하 게 된 가장 근본적인 원인임에도 불구하고 실질적인 연구사례를 찾기 힘들며 기존의 사례를 살펴보아도 대부분 창과 심리적 쾌적감에 대한 연관성을 찾는데 그치고 있어 아직까지 연구 초기단계라 할 수 있다.뿐만 아니라 진행된 연구 또한 대부분 국외 사례이며 그 마저도 과거 사례로서 새로운 데이터의 정립이 필요한 시점이다.따라서 창의 형태 및 크기에 따라 재실자가 받아들이는 심리 적 쾌적감 부분에 대해서 중점적으로 우선 검토하였으며 그 뒤 기타 요소들에 대한 관계 정리를 통해서 해안지역에 위치한 사무소 건물에서의 적정한 창면적 비를 도출한다.

2 . 2창호의 내풍압 성능 검토

창호는 벽체에 비해 강도가 낮아 외부의 충격에 취약하며 따라서 태풍,돌풍 등에 의한 파손 및 비산현상이 발생할 수 있다.특히 해안지역에 위치한 건축 물의 경우 태풍이 발생할 때 주변의 지형효과를 적게 받으며 뿐만 아니라 해상 을 통과하여 더욱 강도가 강해져 내륙지역에 위치한 건축물에 비해 더욱 큰 위 험에 노출되어 있다.

태풍의 분류와 범위 등에 따라 국내를 경유한 태풍의 수는 다양하지만,국가 태풍센터에 따르면 1960~2012년까지 약 165개의 태풍이 국내를 경유했으며 연 평균 3.11개가 발생하였다.태풍은 주로 여름철에 내습하였으며 아주 드물게 5 월과 10월에 발생하는 경우도 있었다.

[그림 2-1] 국내에 영향을 미친 태풍의 빈도

[그림 2-1]과 같이 과거부터 현재까지 한반도를 상륙한 태풍의 빈도수의 경우 특별한 증가 및 감소의 추세를 파악하기 힘드나 기존 연구를 살펴보면,Choi

& Kim(2007)은 최대풍속이 17m/s이상인 열대성 폭풍(TropicalStorm,TS)이 상의 강도를 가진 태풍의 내습 빈도는 1980년 이후 급격히 증가하고 있는 추세 라고 언급하고 있다.또한 [표 2-1]과 같이 1937~2012년까지 일 최대순간풍속을 기록한 태풍을 순위별로 살펴보면 1~5순위까지 모두 2000년대 이후 발생한 태

풍임을 알 수 있다.즉 시간의 경과에 따른 태풍의 빈도에 대해서는 명확한 해 답을 내릴 수 없는 상황이나 태풍의 강도가 점점 세지고 있으며 대형 태풍의 빈도가 증가하고 있다는 사실은 분명하다.

[표 2-1] 일 최대순간풍속 최고 순위(1937~2012년)⁵⁾

순위 태풍명 관측일시 관측지점 일 최대순간

풍속(m/s)

1 매미(MAEMI) 2003.09 제주 및 고산 60.0

2 쁘라삐룬(PRAPIROON) 2000.08 흑산도 58.3

3 루사(RUSA) 2002.08 고산 56.7

4 나리(NARI) 2007.09 울릉도 52.4

5 볼라벤(BOLAVEN) 2012.08 완도 51.8

이상기후로 인해 과거에 비해 태풍이 점점 초대형화 되고 있는 상황 속에서 거주자는 매년 태풍에 의한 창호의 파손 피해를 막기 위해서 창문 및 창틀에 신문지와 테이프를 붙이거나 안전필름을 부착하는 사례가 빈번하게 발생하고 있다⁶⁾.특히 일 최대순간풍속의 최고 순위가 관측된 지점의 지리적 특성을 살 펴보면 주로 섬 지역 및 해안가 지역으로서 해안지역에 위치한 건축물의 창호 설계 시 창호의 내풍압에 대한 검토가 반드시 필요함을 알 수 있다.

2.2.1풍하중에 대한 외장재 설계기준(KBC 2009)

1)외장재용 설계 풍하중 산정

풍하중은 주골조설계용 수평풍하중,지붕풍하중 및 외장재설계용 풍하중으로 구분하며 이 중 외장재설계용 풍하중()산정식은 다음과 같다.

5) 국가태풍센터, 2013. ‘순위로 보는 태풍’. [Online] Available at:

http://typ.kma.go.kr/TYPHOON/statistics/statistics_02_3.jsp [Accessed 29 December 2013].

6) 아크로팬, 2013. ‘태풍으로 인한 유리피해...근본적인 대비 필요. [Online] Available at:

http://www.acrofan.com/ko-kr/consumer/news/20130819/00000048 [Accessed 11 October 2013].

 _× ··· 식 (2-1) 여기서,  : 외장재설계용 풍하중 (N)

_ : 외장재설계용 설계풍압 (N/m²)  : 유효수압면적 (m²)

설계풍압 _는 건축물의 높이(H)및 외장재의 설치위치(Z)에 따라 다음과 같 이 구분하여 산정할 수 있으며 외장재설계용 피크외압계수 및 피크내압계수는 [표 2-2],[표 2-3]에 의해 결정된다.

1) 지붕면 평균높이 20m 이상 건축물의 정압인 외벽

_ _× __{ } ··· 식 (2-2) 2) 지붕면 평균높이 20m 이상 건축물의 부압인 외벽 및 지붕면

_ _× __ ··· 식 (2-3)

3) 지붕면 평균높이 20m 미만 건축물 외벽 및 지붕면

_ _× __ ··· 식 (2-4) 여기서, _ : 지표면에서 임의높이 Z에 대한 설계속도압(N/m²)

_ : 지붕면의 평균높이 H에 대한 설계속도압(N/m²) _ : 외장재설계용 피크외압계수

_ : 외장재설계용 피크내압계수

[표 2-2] 지붕면 평균 높이 20m 이상인 건축물의 벽면 피크외압계수

주) a : 건축물 최소 폭의 0.1배, 단 1.0m 보다 작아서는 안 된다.

H : 지붕평면 높이(m)

z : 지표면으로부터의 임의높이(m)

[표 2-3] 외장재설계용 피크내압계수

밀폐의 분류 GCpi

밀폐형 건축물 0.00 또는 -0.52

부분개방형 건축물 +0.83 또는 -0.83

탁월한 개구부가 있는 건축물 +1.40 또는 -1.40

개방형 건축물 0

2)설계속도압 산정

설계풍압 산정을 위한 설계속도압(_ _)은 설계높이에 대한 속도압(_)과 지 붕면 평균높이에 대한 속도압(_)으로 구분되며 설계풍속(V)에 의해 구해진다.

_ 

 × ×_^ ··· 식 (2-5)

_ 

 × ×_^ ··· 식 (2-6)

여기서,  : 공기밀도(=1.25kg/m³)

_ : 설계지역 지표면으로부터 임의의 높이 Z에 대한 설계풍속 (m/s) _ : 설계지역 지표면으로부터 지붕면 평균 높이 H에 대한 설계풍속 (m/s)

건설지점에 대한 설계풍속 V는 기본풍속(_),풍속의 고도분포계수(_),풍 속할증계수(_),건축물의 중요도 계수(_)를 고려하여 다음의 식 (2-7)에 의해 산정되며 이 중 지형에 의한 풍속할증계수는 기본 값 1.0을 적용한다.

__×_×_×_ ··· 식 (2-7) 여기서, _ : 기본풍속

_ : 풍속의 고도분포계수

_ : 지형에 의한 풍속할증계수(=1.0) _ : 건축물의 중요도 계수

기본풍속은 설계풍속을 구하고자 할 때 기본이 되는 풍속으로 지리적 위치에 따라 달라지기 때문에 건설지점에 있어서 관측된 자료에 근거하여 정하는 것이 이상적이다.하지만 이는 현실적으로 불가능하기 때문에 전국의 기상관측소의 자료에 근거하여 확률 통계적 방법에 의하여 그 지점의 기본풍속을 확정하고, 이로부터 임의지점의 기본풍속을 추정한다.[표 2-4]는 평탄한 지형,지상높이 10m에서 100년 재현 기댓값에 대한 지역별 기본풍속이다.

[표 2-4] 지역별 기본풍속 기본풍속 V0 (m/s) 지 역

25 의정부, 봉화, 문경, 충주 등 30 서울, 인천, 대전, 수원, 광주 등 35 경주, 김해, 창원, 태안, 천안 등 40 부산, 군산, 제주, 속초 등

45 포항, 울릉도, 독도

풍속의 고도분포계수(_)는 [표 2-5]의 지표면조도 구분에 따라 [표 2-6]과 [표 2-7]에 의해 산정되며 건물의 중요도 계수(_)는 다음의 [표 2-8]에 의해 결 정된다.

[표 2-5] 지표면조도 구분 지표면

조도 구분 주변지역의 지표면 상태

A 대도시 중심부에서 10층 이상의 대규모 고층건축물이 밀집해 있 는 지역

B 높이 3.5m 정도의 주택과 같은 건축물이 밀집해 있는 지역 중층건물이 산재해 있는 지역

C 높이 1.5~10m 정도의 장애물이 산재해 있는 지역 저층건축물이 산재해 있는 지역

D 장애물이 거의 없고, 주변 장애물의 평균높이가 1.5m 이하인 지 역, 해안, 초원, 비행장

[표 2-6] 대지경계층의 시작높이(Zb), 기준경도풍 높이(Zg), 풍속의 고도분포지수(⍺)

지표면조도 구분 A B C D

Zb (m) 20m 15m 10m 5.0m

Z_g (m) 500m 400m 300m 250m

⍺ 0.33 0.22 0.15 0.10

[표 2-7] 평탄한 지역에 대한 풍속고도분포계수 Kzr

지표면으로부터의 높이 Z (m)

지표면조도구분

A B C D

z ≤ Z_b 0.58 0.81 1.0 1.13

Zb < z ≤ Zg 0.22 z^⍺ 0.45 z^⍺ 0.71 z^⍺ 0.97 z^⍺

[표 2-8] 건물의 중요도계수 중요도

분류 건축물의 용도 및 규모 중요도계수

(_)

(특)

- 연면적 1,000m2 이상인 위험물 저장 및 처리시설, 국가 또는 지방자치단체의 청사, 외국공관, 소방서, 발전소, 방송 국, 전신전화국

- 종합병원, 수술시설이나 응급시설이 있는 병원

1.00 (1)

- 연면적 1,000m2 미만인 위험물 저장 및 처리시설, 국가 또는 지방자치단체의 청사, 외국공관, 소방서, 발전소, 방송 국, 전신전화국

- 연면적 5,000m2 이상인 공연장, 집회장, 관람장, 전시장, 운동시설, 판매시설, 운수시설(화물터미널과 집배송시설 제외) 아동관련시설, 노인복지시설, 사회복지시설, 근로복지시설, 학 교

- 5층 이상인 숙박시설, 오피스텔, 기숙사, 아파트

수술시설과 응급시설 모두 없는 병원, 기타 연면적 1,000m2 이상인 의료시설로서 중요도 (특)에 해당하지 않는 건축물

(2) · 중요도 (특), (1), (3)에 해당하지 않는 건축물 0.95

(3) · 농업시설물, 가설건축물, 소규모 창고 0.81

주) 35층 이상, 100m이상인 건축물 또는 세장비가 5 이상인 건축물의 중요도계수 Iw는 1.1 이상으로 한다.

2.2.2창의 면적에 따른 두께 설정

창호의 설계풍압에 따른 유리의 사용가능 면적은 다음의 식 (2-8)을 이용하여 대략적으로 계산할 수 있으며 여기서 는 다음의 [표 2-9]에 따른다.

_{ }

_

  

^

 ··· 식 (2-8)

여기서,  : 유리의 사용가능 면적  : 유리의 종류에 따른 계수  : 유리의 공칭 두께(mm) _ : 설계풍압

[표 2-9] 유리의 종류에 따른 계수 값

유리의 종류 

플로트 판유리 t ≤ 6mm 1.0 t ＞ 6mm 0.8

배강도 유리 2.0

강화유리 3.0

망입연마유리 0.7

망입판유리 0.5

접합유리 1.6

복층유리 1.5

형판유리 0.6

주) 접합유리 및 복층유리의 두께 t는 유리판의 얇은 쪽의 두께를 사용하여 계산

2 . 3창을 통한 재실자의 개방감 평가 사례

2.3.1개방감의 정의

인간은 어떠한 환경에 대해서 꽉 닫힌 작은 방안에서는 갇혀진 느낌,갑갑함, 답답함 등을 느끼는 반면 옥외의 밝은 테라스에서 자연을 바라볼 때는 탁트인 느낌,시원함,개방감 등을 느낀다.우리는 일상에서 실의 내부가 ‘개방적이다’

또는 ‘폐쇄적이다’라는 말을 자주 사용하며 따라서 개방감은 인간에 있어서 공 통적인 지각적 지표가 된다고 볼 수 있다.

개방감은 창을 통해 불오는 상쾌한 공기 또는 외부의 음(音)환경에 의해서도 느낄 수 있으나 건축물에서 실내가 ‘개방적이다’라는 것은 시(視)지각적 용적감 에 한정되어 있다.즉 여기에서 말하는 개방감이란 인간이 시각을 통해 받아들 이는 공간의 시지각적 용적감⁷⁾을 뜻하며 공간의 크기에 대한 느낌이다.따라서 개방감은 단순히 창의 크기에 의해서만 결정되는 것은 아니며 창(크기,모양, 위치),실 용적,실의 내·외부 밝기,창을 통한 외부 조망 등 여러 가지 시환경 요소에 영향을 받는다.

일반적으로 개방감은 창이 클수록,실내 공간이 넓을수록,창의 분할 정도가 적을수록,외부 조망에 장애물이 없을수록 커진다고 생각할 수 있다.그러나 실 내에서 창이 없는 공간이라 하여도 실내가 매우 넓은 공간을 확보하고 있다면 우리는 개방감을 충분히 느낄 수 있으며 반대로 무수히 넓은 공간이라 하더라 도 앞이 보이지 않는 컴컴한 공간이면 개방감을 느낄 수 없다.즉 개방감의 하 한은 암실과 같이 시각적 정보가 전혀 없는 공간에서 나타날 수 있으며 상한은 어떠한 시각적 장애도 없는 공간에서 나타난다.

따라서 다양한 시각적 요인에 의해 영향을 받으며 직관적이고 주관적인 감각 인 ‘개방감’을 평가하기 위해서 먼저 기존의 연구사례 분석을 통해 실험방법과 개방감에 영향을 미치는 요소들에 대해서 알아본다.

7) 乾正雄, 1978. 建築設計講座(照明と視環境). 理工図書株式会社.

2.3.2개방감 평가에 관한 국내외 연구동향

1)국외 연구사례

乾正雄(1970)는 개방감의 측정을 위해 우선 개방감의 수량적 표현(척도화)의 가능성을 검토하였으며 그 후 개방감과 시환경에 영향을 미치는 물리적 요소들 의 관계를 확인하였다.⁸⁾乾正雄(1970)의 연구에서 개방감 측정을 위한 실험은 자연하늘의 경우 태양고도와 기후변화에 따라 휘도나 전천공 조도의 변동이 있 기 때문에 인공하늘 아래에서 실시하였으며 일반 사무실 형상을 1/20,1/10, 1/5로 축소해서 모형을 제작하였다.[표 2-10]은 실험에 사용된 요소들을 나타 내고 있으며 축소모형의 형상은 [그림 2-2]와 같다.

[표 2-10] 평가항목 요소

천공휘도(cd/cm2) 실 용적(m3)

S0 5 R1 115.2

S1 50 R2 192.0

S2 500 R3 268.8

R4 345.6

R5 499.2

창의 폭(m) 작업면 평균조도(lux)

W0 0 L0 25

W1 1.6 L1 75

W2 3.2 L2 125

W3 4.8 L3 200

W4 8.0 L4 400

W5 11.2 L5 800

W6 14.4 L6 1600

W7 20.8

8) Masao Inui. Toshimoto Miyata & Keiko Watanabe, 1972. Evaluation of Spaciousness · 1.

Architectural Institute of Japan.

[그림 2-2] 평가용 모델의 형상

실험 결과 재실자의 개방감에 큰 영향을 미치는 물리적 요소로서 실내 작업 면 평균조도,실용적,창의 크기를 선정하였으며 이를 대상으로 각각의 요소와 개방감 값에 대한 관계식을 도출하고 간편한 사용을 위해 도표화 하였다.

[그림 2-3] 개방감 계산도표

_ ××× ··· 식 (2-9)

여기서, _ : 개방감

 : 실험식의 계수  : 작업면 평균조도  : 실용적

 : 실내에 있는 재실자의 눈 위치에서 측정한 창의 입체각 투사율

창은 그 면적이 너무 작을 경우 재실자가 요구하는 다양한 만족감의 충족이 어렵다.따라서 Ne’eman/Hopkinson(1970)은 영국 건축 연구소에서 창의 최소 수용 면적에 관한 실험을 행했다.⁹⁾

[그림 2-4] 창의 최소 수용면적에 관한 실험모습

[그림 2-4]와 같이 축척 1/12의 모형에 창의 종횡비를 동일하게 둔 상태로 창 을 통해 실제 경치가 전망되도록 한 뒤,피험자는 모형 내부를 들여다 본 상태 에서 스스로 창의 크기를 점차 줄여나감으로서 최소한의 수용 면적을 도출하였 다.그 결과 바닥 면적의 1/16이라는 결과가 확인되었으나 이 결과는 최소한 의 크기로서 결코 만족감을 느끼는 것은 아니다.

9) E. Ne’man & R.G. Hopkinson., 1970. Critical minimum acceptable window size : a study of window design and provision of a view. Lighting Research and Technology.

Kieghley(1973)는 창면적과 인간이 느끼는 만족감과의 관계를 [표 2-11]과 같 이 나타냈으며 그 결과 창면적비가 30%를 넘으면 사람은 충분히 만족한다는 결론을 도출하였다.¹⁰⁾또한,피험자는 대부분 가로방향으로 긴 장방형의 창을 선호하지만 창을 통해 보이는 외부 조망에 따라 그 형태가 변화함을 발견하였 다.

[표 2-11] 창면적과 만족감의 관계

창면적비(%) 피험자의 만족도

10 극히 불만족

20 5% 만족, 45% 대체로 만족 30 50% 만족, 40% 대체로 만족 45 65% 만족, 28% 대체로 만족

2)국내 연구사례

류호창(1997)은 주거환경에서 창의 환경심리적 요소들에 대한 거주자의 선호 도와 창에 대한 만족도를 설문조사를 통해 조사하였다.¹¹⁾평가요소로 주광,프 라이버시,조망,개방감의 항목을 설정하였으며 재실자의 연령대와 거주층수 및 창이 위치한 실의 용도별 분류를 통해 요소별 만족도의 상관분석을 실시하였 다.평가 결과 거실에서는 주광,조망,프라이버시,개방감 순으로 침실에서는 프라이버시,주광,조망,개방감 순으로 선호하는 것으로 나타났다.거실의 경우 연령이 높아질수록 주광에 대한 선호도가 높았으며,침실에 있어서 50대까지는 프라이버시를 가장 중요하게 생각하고 있으나 60대 이상의 경우에는 여전히 주 광을 가장 중요하게 생각하고 있는 것으로 나타났다.또한 거실에서 거주 층이 높아질수록 주광,프라이버시,개방감에 대한 만족도도 높아지는 것으로 나타났 으나,조망은 거주 층과는 상호 독립적인 것으로 나타났으며 거실이나 침실 모 두에서 선호하는 조망 대상으로는 조경수목이나 원경의 산 또는 강 등의 자연

10) Kieghley, E. C., Building Science, Visual requirements and reduced fenestration in office builidngs. Building Science.

11) 류호창, 1997. 창의 환경심리적 요소와 거주자 의식 특성에 관한 연구. 한국실내디자인학회 논문집, (13), pp.11-17.

적 요소를 인위적 요소보다 절대적으로 선호하였다.

한국과학기술원(1998)은 가상현실을 이용하여 공간감/개방감을 평가하는 기 술을 제시하였으며 이를 실제 공간과 비교 평가하였다.¹²⁾실험은 실제 공간 형 태의 구조물을 구축 후 바닥 색과 조명이 공간 지각에 미치는 영향과 공간의 크기가 공간 지각에 미치는 영향에 대해 조사하였으며 실험 결과 짙은 회색 바 닥에서는 조명의 영향력이 없지만 베이지와 같은 밝은 색에서는 조명의 밝고 어두움에 따라 같은 크기의 공간이라 하더라도 지각에 영향을 끼칠 수 있음을 나타내었다.가상공간에서는 벽의 색과 바닥패턴이 공간 지각에 미치는 영향, 벽색과 천장 높이가 공간지각에 미치는 영향,창의 비율이 공간지각에 미치는 영향,바닥면적과 비율이 공간지각에 미치는 영향에 대해서 평가하였다.실험 결과 벽의 색깔이나 바닥의 패턴과 같은 요소들이 심리적으로 공간이 트여있다 거나 넓다고 지각하는데 영향을 끼치며 천장 높이는 영향이 없음을 밝혔다.

김혜영(2004)은 창면의 밝기를 고정시킨 후 창의 크기와 위치를 변화시켰을 때 창밖으로 보이는 조망에 따른 시각적 효과를 감각량으로 나타내었다.¹³⁾이 를 위해 대표적 자연 경관 요소로서 수목을 선정하고 인공 경관 요소로서 창에 근접된 이웃동의 외관을 선정하였으며 피험자는 4.5m×4.5m×2.4m의 1/3 크기 로 축소한 모형 내부에 들어가 모형 창으로부터 수목과 건물의 조망을 찍은 사 진을 관측하게 하였다.실험에 사용된 축소모형의 형상은 다음의 [그림 2-5]와 같으며 평가항목으로는 실의 넓이감,거리감,폭 넓이감,천정의 높이감,개방 감,밝기감이 있다.

12) 한국과학기술원, 1998. 공간감 및 개방감 제시 기술 개발.

13) 김혜영, 2004. 주택 창에서 조망의 시각적 효과에 관한 연구. 한국주거학회 논문집, 15(4), pp.17-23.

[그림 2-5] 조망 및 축소모형의 내부 형상

실험 결과 인간이 느끼는 공간의 넓이감은 공간 내·외부의 넓이와 창으로부 터 보이는 밖의 전망으로 판단된다고 볼 수 있으며 내부공간의 넓이감은 그 공 간의 밝기에 좌우되지만 조도변화가 작은 경우에는 조망의 유무에 따라 좌우되 고 외부 공간의 넓이감은 밝기뿐만 아니라 창의 크기,위치 및 조망의 종류에 의해 영향을 받는다는 사실을 밝혔다.

2.3.3연구동향 분석

다양한 국내외 연구의 사례를 검토한 결과 창을 통한 재실자의 환경심리에 영향을 미치는 요소로는 외부 경관(조망),창의 크기와 위치,창의 모양과 분할 정도,실 용적,실내 조도,내부 마감재 색채,실 내부에서 창을 통해 외부를 바 라보는 재실자의 위치 등이 있음을 알 수 있었다.

다음의 [표 2-12]는 재실자의 개방감에 영향을 미치는 대표적 요소들에 대해 각각의 사례가 어떠한 항목들을 고려하여 실험을 진행하였는지에 대해 간략하 게 정리한 것이다.

[표 2-12] 개방감 측정에 관련된 선행연구

창 조망 실 용적 조도 내부 마감

乾正雄(1970) 높이 일정, 폭을 변화

고려하지 않음

높이 일정, 넓이 변화 (축소모형

사용)

25~1600 lux 변화

벽·마루면:

주황색, 천정 면:

흰색

한국과학 기술원 (1998)

가상 공간

면적 동일,

종횡비변화 수목조망

높이, 바닥면적

변화

고려하지 않음

벽 및 바닥 패턴 변화

실제 공간

고려하지 않음

고려하지 않음

높이 일정, 넓이 변화

0~800 lux 변화

벽: 연한 베이지 색

천 바닥:

김혜영(2004)

높이와 폭 모두

변화

수목조망과 건물조망 (사진 촬영 을 통한 이 미지 제시)

고려하지 않음 (축소모형

사용)

창의 크기 변화에 따른

바닥면 조도변화

고려하지 않음

정인영(2006)

넓이 일정, 분할 정도

변화

고려하지 않음

고려하지 않음 (축소모형

사용)

창의 크기변화에

따른 바닥면 조도변화

벽:

아이보리색 바닥:

연갈색 천정 : 텍스

기존의 연구사례 분석결과 대부분의 사례에서 개방감에 영향을 미치는 요소 들에 대해 예측을 하고 그에 따라 각각에 대한 검증을 실시하였으며 창면적과 실 용적이 개방감에 큰 영향을 미침을 알 수 있으나 이러한 개방감이 피험자의 심리적 쾌적감에 대해서 어떠한 영향을 미치는지에 대한 검토는 미흡함을 알 수 있다.

실험방법의 경우 개방감에 영향을 미치는 요소가 다양하며 각각의 요소에 대 한 제어가 어려운 관계로 축소모형을 이용하여 피험자가 모형측면에 설치된 관 찰 구에서 모형내부를 보고 평가하는 방법이 주를 이루었다.그러나 실제로 거 주자가 느끼는 개방감의 경우 실 내부에 들어가 전체를 둘러보고 판단하는 것 이 보통이며 따라서 피험자의 공간감에 문제가 발생될 소지가 있다.또한 실물 모형 실험에서 피험자가 직접 내부에 들어가서 관찰을 행한다 하더라도 모형의

크기가 작을 경우 공간의 협소함을 느껴 정확한 파악이 어렵다는 보고도 있 다.¹³⁾

개방감 평가에 관련된 실험은 인간이 느끼는 감정을 대상으로 행하는 연구이 기 때문에 피험자의 특성에 따라서도 그 결과 값이 달라질 수 있다.국외 관련 연구 사례들의 경우 실험이 40~50년 전에 실시된 자료로서 1980년대 이후 철골 조 구조체의 출현으로 커튼월 건물이 활성화됨에 따라 거주자의 생활양식이 실 내의 넓은 창에 익숙해져 있음을 고려해 볼 때 시간의 경과에 따른 거주자의 심리적 특성의 변화 가능성을 염두에 두어야한다.뿐만 아니라 서양과 동양의 경우 입식생활과 좌식생활 등의 생활·문화적 차이로 창을 바라보는 재실자의 눈높이(eyelevel)의 기준이 다르기 때문에 이를 통해 느끼는 개방감의 차이도 생각해 볼 수 있다.

또한 실험의 특성상 다수의 피험자를 대상으로 행하는 것이 어려운 관계로 결과 값의 상관분석 과정에서 충분한 오류의 발생 가능성을 배제할 수 없다.

실제로 앞서 다수의 사례에서 피험자의 수는 10명 미만이며 연령대 또한 20대 로 제한적임을 알 수 있다.

2 . 4창면적비 설정에 관한 기준 검토

국내에서 외피 중 창호와 관련된 기준은 「건축물의 에너지절약 설계기준」

이 있으며 창의 크기 설정에 관련된 기준은 크게 창의 최소 면적에 대한 기준 과 최대 면적에 대한 기준으로 나눌 수 있다.

「건축물의 에너지절약 설계기준」에서는 건축물의 효율적인 에너지 관리를 위하여 열손실 방지 등 에너지절약 설계에 관한 기준,에너지 절약계획서 작성 기준 및 에너지 절약 성능 등에 따른 건축기준 완화에 관한 사항에 대한 것을 정함에 그 목적이 있다.[표 2-12]는 건축물 에너지절약 설계기준 중 남부지역 에서의 창호설계 기준에 관련된 사항을 정리한 것이다.

[표 2-13] 「건축물의 에너지절약 설계기준」(남부지역)

단열 성능 기밀 성능 향 차양

열 관류율 기준(W/㎡·K)

한국산업규격 (KS)F2292, 기밀성 1∼5등급

(통기량 5㎥/h·㎡미만)

북측 창면적 최소화 (권장사항)

외부차양만 인정, 자동제어가

연계된 내부차양

포함 외기에 직접

면하는 경우

공동주택 1.800 이하 공동주택 외 2.400 이하 외기에 간접

면하는 경우

공동주택 2.500 이하 공동주택 외 3.100 이하

창의 최소 면적에 대한 기준은 「건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙」제17조 “채광 및 환기를 위한 창문 등”이 있다.규정에서는 채광을 위하 여 거실에 설치하는 창문 등의 면적은 그 거실의 바닥면적의 10분의 1 이상, 환기를 위하여 거실에 설치하는 창문 등의 면적은 그 거실의 바닥면적의 20분 의 1이상이 되도록 하고 있다.그러나 이러한 창의 최소 면적 기준은 채광을 위한 창의 경우 기준 조도 이상의 조명장치 설치,환기를 위한 창의 경우 기계 환기장치 및 공기조화설비의 설치 등을 통해서 예외사항을 두고 있다.

[표 2-14] 거실의 용도에 따른 조도기준 조도구분

거실의 용도구분

바닥에서 850mm 높이에서의 수평면 조도(lux)

거주 독서․식사․조리 150

기타 70

집무

설계․제도․계산 700

일반사무 300

기타 150

작업

검사․시험․정밀검사․수술 700

일반작업․제조․판매 300

포장․세척 150

기타 70

집회

회의 300

집회 150

공연․관람 70

오락 오락일반 150

기타 30

창의 최대면적 제한에 대한 기준은 「서울시 녹색건축물 설계기준」과 「순 천시 저탄소 녹색건축물 설계 가이드라인」이 있다.서울시 녹색건축물 설계기 준에서는 ‘연면적 500m²이상인 건축물로서 건축법 제11조 및 제19조에 따라 건축 허가 및 용도변경 등을 신청하는 에너지절약계획서 제출 대상 건축물’에 대해서 다음의 기준을 따르도록 하고 있으며 순천시의 경우 저탄소 녹색건축물 설계 가이드라인을 통해서 2013년부터 ‘연면적 2,000m²이상인 건축물 및 에너 지절약계획서 제출 대상 건축물’에 대해서 [표 2-14]와 같이 규정하고 있다.

[표 2-15] 창의 최대면적 제한에 관한 기준

최대 창 면적기준 구분 창면적비

서울시 녹색건축물 설계기준

주거 벽면율 50% 이상

(창면적비 50% 미만)

비주거 벽면율 40% 이상

(창면적비 60% 미만) 순천시 저탄소 녹색건축물

설계 가이드라인

민간 부문

공동주택

벽면율 50% 이상 (창면적비 50% 미만) 공동주택 외

공공 부문

공동주택 공동주택 외

이와 같이 창면적 설정에 관한 기준 중에서 최소 창 기준은 창을 통한 채광 및 환기에 대해서 제한하고 있으며 건물의 바닥면적을 기준으로 창면적을 설정 하고 있다.이에 반해 최대 창 기준은 창을 통한 에너지 소비에 대해서 제한하 고 있으며 창이 위치한 벽의 면적을 기준으로 창면적을 설정하고 있다.

현재 최대 창면적 기준의 경우 일부 자치단체에서만 시행되고 있는 것으로 전국적으로 확장되어 있는 상태는 아니며 설계 가이드라인으로서 머물러있는 단계이다.또한 현대 사회에서 창면적이 증가하고 있는 것에 대한 가장 근본적 인 해결책이 아닌 단순히 창을 통한 냉·난방부하 증대를 막기 위해서 실내 에 너지 소비 제한을 위한 설정 기준임을 알 수 있다.

제 3장 해안지역 건축물 창호의 개방감 평가

3 . 1인체 시야각과 개방감

3.1.1인체 시야의 특징

시야(Visualfield)란 어떠한 한 점을 응시하였을 때,머리와 안구를 움직이지 않고 볼 수 있는 범위를 뜻하는 것으로 일반적으로 사람의 시야각은 수평적 시 계는 내측으로 약 60°,외측으로는 약 100°이며 수직적 시계는 상측은 50~60°, 하측은 65~80°정도이다.시야의 넓이는 [그림 3-1]과 같이 물체의 색에 따라 다 르며 흰색,파랑,빨강,노랑,녹색 순으로 좁아지는데 보통 시야라 함은 백색시 야를 뜻한다.

[그림 3-1] 단안 시야와 양안 시야의 범위¹⁴⁾

수평적 시계는 두 눈의 수렴으로 인해 내측 시야각과 외측 시야각의 차이, 즉 내측 시야각은 재실자의 개방감에 영향을 미치지 않지만,수직적 시계는 상

14) 함기선, 신문균, 최흥식 공저, 1997. 신경생리학. 현문사.

측 시야와 하측 시야의 차이로 인해 창의 위치 및 높이 변화에 따라 재실자의 개방감이 변화 가능하다.이러한 수직적 시계는 앞서 언급한 것과 같이 상측 시야보다 하측 시야가 크며 그 이유는 선 자세에서 사람의 시선 방향이 수평축 보다 아래로 약 10°정도 향하고 있기 때문이다.[그림 3-2]와 같이 신체가 바닥 에 가까워질수록 아래쪽 시선의 우위 경향은 더욱 커짐을 알 수 있다.

[그림 3-2] 자세의 변화에 따른 시선의 방향¹⁵⁾

[표 3-1]은 망막 위치에 의한 정보수용 특성을 수평적 시야와 수직적 시야로 나누어 정리한 것이다.판별시야는 시력,색 판별 등의 시각 기능이 우수하며 정밀도가 높은 정보를 수용할 수 있으며 유효시야는 안구운동만으로 정보를 주 시하고 순간적으로 특정 정보를 수용할 수 있다.유도시야는 제시된 정보의 존 재를 판별할 수 있는 정도의 식별능력 밖에 없지만 인간의 공간좌표 감각에 영 향을 미치며 보조시야는 정보수용 능력이 극도로 떨어지나 강력한 자극 등에 주시동작을 유발시키는 보조적 범위이다.

[표 3-1] 정보 수용 특성별 시야의 구분

시야의 구분 수평 시야각 수직 시야각

A 판별 시야 -1~1° -1~1°

B 유효 시야 -15~15° -12~8°

C 유도 시야 -50~-15°

15~50°

-12~-50°

8~35°

D 보조 시야 -100~-50°

50~100°

-75~-50°

35~50°

15) FLORAW, [Online] Available at:

http://www.floraw.com/data/file/attach/images/106/408/073/%EC%8B%9C%EC%95%BC4%20copy.jpg [Accessed 17 September 2013].

[그림 3-3] 정보 수용 특성별 시야의 범위¹⁶⁾

3.1.2내부 공간에서의 개방감

실내공간에서 재실자는 창을 통해 외부를 바라보며 개방감을 느낄 수 있으며 창은 크기 및 위치,모양 등을 통해 재실자의 개방감에 변화를 줄 수 있을 뿐 만 아니라 실의 용적(폭,깊이,높이)과 실내에서 재실자의 위치,그리고 생활 자세 및 아이레벨(eyelevel)에 따라서도 변화가 가능하다.

[그림 3-4]는 7.2m×4.5m 크기의 실에 실내공간을 평면 형태로 나타낸 것으로 재실자의 위치에 따라 외부를 조망할 수 있는 수평 시야각의 범위에 대해서 표 기한 그림이다.

16) 임인웅, 2000. 디자인 인간공학. 미진사.

[그림 3-4] 실내 평면도에서 창에 의한 외부로의 시야각

재실자는 실의 내부로 들어올수록 실내공간의 전체적인 형상을 볼 수 있으나 창을 통해 외부를 조망할 수 있는 시야각의 범위가 작아지는 특성을 보인다.

그림과 같이 A점의 위치에서는 창을 통한 외부로의 조망이 원활하나 B점에서 D지점으로 갈수록 외부를 조망할 수 있는 시야 범위가 좁아지는 것을 알 수 있다.통상적으로 재실자는 실의 중앙에만 위치해 있지 않으며 머리 부분의 운 동을 통해 자신이 원하는 부분의 조망이 가능하기 때문에 실제 외부공간을 바 라보는 시야각의 경우 매우 다양하게 나타난다.

수평적 시계와 마찬가지로 수직적 시계에서도 재실자는 창에서 멀어질수록 외부를 조망할 수 있는 시야의 범위가 작아지는 특징을 갖고 있으나 수평적 시 계와 달리 재실자의 생활 자세에 의한 눈의 높이(eyelevel)에 따라 조망 가능 한 외부 시야의 범위가 달라진다.[표 3-2]는 한국인 평균 눈높이¹⁷⁾에 대해서 연령별로 나타낸 것이며 이를 통해 재실자의 수직적 시계의 범위를 [그림 3-5]

에 나타내었다.

17) Size Korea, 2011. [Online] Available at: http://sizekorea.kats.go.kr/ [Accessed 10 October 2013].

[표 3-2] 한국인 평균 연령별 눈높이

10대 20대 30대 40대 50대 60대 이상

키 1576.6 1680.1 1666.3 1634.3 1600.8 1571.3 눈높이 1461.2 1565.3 1552.8 1521.9 1489.5 1460.7 앉은키 841.1 904.6 906.9 894.5 874.7 855.5

앉은

눈높이 725.8 790.0 795.9 784.8 764.7 746.4

[그림 3-5] 실내 단면도에서 창에 의한 외부로의 시야각

수평적 시계와 마찬가지로 수직적 시계 또한 실의 내부로 들어갈수록,즉 A~D지점으로 갈수록 외부를 조망할 수 있는 시야각의 범위가 좁아진다.그러 나 재실자가 자리에 앉아있을 경우 상향 시야각의 변화는 미비한 것을 알 수 있다.

3 . 2축소 모형을 이용한 개방감 평가

3.2.1실험개요 및 방법

1)평가용 모형 선정

축소 모형 제작을 위해 일반 건축물의 사무소 형상의 모형을 제작하였으며 사무공간의 형태는 건축 잡지 및 관련문헌 등의 고찰을 통해 선정하였고 그 형 상은 다음의 [그림 3-6]과 같다.

선정된 사무소 건물의 폭,깊이,높이는 각각 7.2m×4.5m×3.0m이며 1/20스 케일로 제작하여 폭 부분에 창을 설치하였다.축소 모형실험을 행한 기존 연구 사례를 살펴보면 대부분 스케일감을 주기 위해서 내부에 책상,소파 등의 가구 를 모형과 동일 스케일로 축소하여 배치하는 모습을 볼 수 있으나 이는 창을 통해 외부를 조망하는 피험자의 시야에 방해를 줄 수 있기 때문에 제외하였다.

또한 모형체는 빛의 투과를 막기 위해 2겹의 폼보드(formboard)로 제작하였으 며 접합부 부분에 검은색의 절연 테이프를 사용하여 마감처리 하였다.

[그림 3-6] 실험에 사용된 축소모형체 외부 형상

2)실험 개요

앞선 사례연구를 통해 건축물에서 창을 통한 실내 재실자의 개방감에 영향을 미치는 요소로 창,실 용적,실내 조도,경관 등이 있음을 밝혔으며 이 중 창의

변화만을 통해서 개방감과의 상관관계를 파악하고 대부분의 재실자가 개방감의 만족을 느끼는 창의 크기를 도출하고자 한다.

본 연구에서는 해안 지역에 위치한 건축물의 재실자를 대상으로 개방감을 평 가하는 실험으로서 경관은 해안선과 스카이라인이 적절하게 조화되어있는 해양 조망으로 설정하였으며 하루 중 태양고도가 가장 높은 12:00시에 모형체 내부 를 촬영하였다.또한 내부에는 별도의 조명장치를 설치하지 않고 단순히 창의 변화만을 통해서 실내로 빛이 유입되게 하여 자연스러운 실내 모습을 유도하였 다.

[그림 3-7] 축소모형체 내부 촬영 모습

창의 넓이는 벽면에 대비해 전창일 경우 창면적비¹⁸⁾100%,창이 없을 경우는 0%로 표현하였으며 창의 최소면적 비는 바닥면적 대비 1/10의 크기,즉 창면 적비 15%로 하였다.실험에 사용된 창의 면적은 총 8가지로 창면적비 15%, 30%,40%,50%,60%,70%,80%,100%가 있으며 동일한 창의 면적에서 창의 폭을 일정하게 한 뒤 높이를 변화시켜 폭이 긴 창(CaseA)과 창의 높이를 일정 하게 한 뒤 폭을 변화시켜 높이가 긴 창(CaseB)에 따른 개방감을 평가하였다.

18) 여기에서, 창면적비(WWR, Window-to-Wall Ratio)는 [창면적/(외벽면적 + 창면적)] × 100(%)을 뜻 하며 창틀을 포함한 면적을 말함.

[표 3-3] 실험대상 창의 개요 창 크기

폭:높이 창면적 비(%)

바닥율 (%) 폭(m) 높이(m) 면적(m²)

높이 변화 Case A

Case A-15 6.20 0.52 3.24 1:0.08 15 10 Case A-30 6.20 1.05 6.48 1:0.17 30 20 Case A-40 6.20 1.39 8.64 1:0.22 40 27 Case A-50 6.20 1.74 10.80 1:0.28 50 33 Case A-60 6.20 2.09 12.96 1:0.34 60 40 Case A-70 6.20 2.44 15.12 1:0.39 70 47 Case A-80 6.20 2.79 17.28 1:0.45 80 53

폭 변화 Case B

Case B-15 1.30 2.50 3.24 1:1.93 15 10 Case B-30 2.59 2.50 6.48 1:0.96 30 20 Case B-40 3.46 2.50 8.64 1:0.72 40 27 Case B-50 4.32 2.50 10.80 1:0.58 50 33 Case B-60 5.18 2.50 12.96 1:0.48 60 40 Case B-70 6.05 2.50 15.12 1:0.41 70 47 Case B-80 6.91 2.50 17.28 1:0.36 80 53 전창 Case X-100 7.20 3.00 21.60 1:0.42 100 67

Case A(높이 변화)

Case A-15 Case A-30 Case A-40

Case A-50 Case A-60 Case A-70

Case A-80

Case B(폭 변화)

Case B-15 Case B-30 Case B-40

Case B-50 Case B-60 Case B-70

Case B-80

[그림 3-8] 창의 형태에 따른 모형체 내부

평가에 사용된 촬영 이미지의 대표적인 모습은 [그림 3-8]과 같으며 객관적인 판단을 위해서 피험자에게 무작위로 이미지를 제시하였다.피험자 구성은 현재 A대학교에 재학 중인 20대 남녀 30명과 실제 사무실 공간에서 근무하고 있는 B건축사 사무소의 30~40대 남녀 직원 30명을 대상으로 하였으며 유효한 설문 지 60부를 대상으로 통계분석 하였다.피험자는 공통적으로 대부분 해안지역에 인접한 곳에 거주 또는 근무하고 있어 실내에서 창을 통해 바다가 조망 가능하 며 따라서 실험을 위해 조성된 환경에 대한 거부감이 적다.

[그림 3-9] 피험자 성별 및 연령 분포

3)실험 방법

본 실험에 앞서 사전 실험으로서 축소모형 내부를 사진촬영 후 이미지를 출 력해서 피험자에게 설문을 진행하였으나 그 결과 피험자는 제시된 이미지와 그 에 대응하는 설문 문항에 대한 응답을 의도적으로 조절해서 답하는 모습을 볼 수 있었으며 실제 공간에 비해 개방감을 느끼기 힘들다는 의견이 대다수였다.

따라서 본 실험은 [그림 3-10]과 같이 대학 내의 일반 강의실에서 실시하여 실 제 공간과의 유사도를 높였으며 스크린을 통해 이미지를 실제 창의 크기만큼 확대하여 비추었다.또한 실 내부에 암막장치를 설치해서 창면적비를 제외한 기타요소의 개입을 방지하고 이미지의 선명도를 높였다.평가 시작 전 실험 및 설문조사 방법에 대해 간략한 설명을 실시하면서 암순응을 5분간 진행하였으며 1회의 실험을 진행하는데 있어서 피험자가 제시된 이미지를 평가하는데 소요되 는 시간은 약 30초 내외였다.피험자가 실험에 참여해서 설문을 작성하는데 있 어 좀 더 객관적이고 신뢰성 있는 데이터의 수집을 위해 15회의 실험을 행한 후 휴식시간을 갖고 다시 실험을 진행하였다.

[그림 3-10] 실험진행 모습

3.2.2평가항목 및 방법

인간의 심리를 평가하는 방법으로는 크게 의미 미분법(SemanticDifferential Method)과 강도 추정법(MagnitudeEstimation Method)등이 있다.의미 미분 법은 「넓다 -좁다」,「크다 -작다」와 같이 상반되는 의미의 형용사를 함께 묶어 평정 척도를 사용하여 그 강도에 따라 평정하여 의미를 받아들이는 것을 측정하는 방법¹⁹⁾이며 강도 추정법은 피험자가 감각 자극에 대한 주관적 감각 경험 강도에 대해 숫자를 비례적으로 할당하는 방법으로 특정 자극의 강도에 대한 감각 강도의 기준 값을 수치로 정한 뒤에,비교하는 자극에 대한 감각 강 도를 비례적인 수치로 산출하는 방법이다.²⁰⁾

의미 미분법의 경우 척도의 개발과 실시가 쉬우며 피험자들이 설문을 접하는 데 있어서 어려움이 없으나 절대평가인 관계로 똑같은 형용사 쌍에 대해서 피 험자 개인차에 의해 다른 의미를 부여할 수 있으며 물리량과 심리량의 대응관 계를 알아보기 힘들다는 단점이 있다.²¹⁾강도 추정법은 평가대상의 변화 요인 에 따른 감각량의 관계 파악이 쉬운 장점이 있으나 이러한 감각량이 피험자의 심리에 어떠한 영향을 미치는지에 대한 파악이 어렵다는 단점이 있다.

19) 박연선, 2007. 색채용어사전. 도서출판 예림.

20) 곽호완 외 4명, 2008. 실험심리학용어사전. 시그마프레스(주).

21) 馬場宏子, 植松奈美, 梁瀬度子. 意味微分(SD)法、マグニチュード推定(ME)法、一対比較法による評価の 比較 : 室内視環境要素の心理的影響に関する研究. 日本建築学会学術講演梗概集. pp.417-418.