[10장. 주거의 실내환경]
10-1 쾌적한 온열환경
(1) 온열 4요소, (2) 인체열수지
10-2 온열환경 평가지표
(1) 유효온도, (2) 신유효온도, (3) 신표준유효온도, (4) 작용온도, (5) 예상온열감, (6) 예상불만족감
10-3 깨끗한 공기환경
(1) 깨끗한 공기가 필요한 이유와 오염된 공기의 피해, (2) 주거 속의 공기, (3) 새집증후군, (4) 실내공기질 관련 공기기준
10-4 정온한 음환경
(1) 음파, (2) 귀의 구조, (3) 음의 강도와 크기, (4) 음의 3요소, (5) 소음의 방지
* 본 강의의 내용과 사진 등은 대한건축학회에서 2010년에 편찬한 “건축텍스트북-주거론”(기문당)에서 인용하였음.
10-1 쾌적한 온열환경
- 쾌적한 온열환경이란 : 덥지도 춥지도 않은 환경 (1) 온열 4요소
- 온도 : 인간을 둘러싸고 있는 공기의 온도
실내의 경우에는 실온, 실외의 경우에는 외기온 - 습도 : 공기 중에 포함되어 있는 수분의 양
여름철과 같이 온도가 높을 경우는 온열감각에 큰 영향을 미친다
- 복사 : 인체표면온도 혹은 착의표면온도와 인간을 둘러싸고 있는 벽면 (바닥, 천장, 벽 등)의 표면온도와의 관계에 의한 복사열 이동에 의해 결정되는 것으로, 평균복사온도(MRT, Mean Radiant Temperature)
등으로 표현된다.
- 기류 : 공기가 이동하는 속도(풍속) 무감각 기류 : 약 0.1~0.15m/sec
풍속은 일정하지 않으므로 보통 3분간의 평균값으로 측정한다
(2) 인체열수지
- 열적인 평형상태 : 인간이 음식을 섭취하여 그것을 체내에서 연소시켜 생산되는 열량(대사량)과 호흡 및 체표면으로부터의 대류, 복사, 증발 에 의한 방열량과의 평형상태
- 체온조절 : 방열량 또는 대사량의 조절에 의해 행해짐.
: 더운 환경에서는 발한,
: 추운환경에 있어서는 떨림,
: 중간의 중립에 가까운 환경에서의 피부혈류에 의한 조절
- 이상의 3개의 체온조절에 부하가 크면 온열적인 불쾌감을 불러일으키 게 되며, 반대로 이 체온조절 부하가 작은 상태가 열적으로도 쾌적한 상태라고 할 수 있다.
代謝 : 생물체가 몸 밖으로부터 섭취한 영양물질을 몸 안에서 분해하고, 합성하여 생체 성분이나 생명 활동에 쓰는 물질이나 에너지를 생성하고 필요하지 않은 물질을 몸 밖으로 내보내는 작용 (= 물질대사, metabolism)
10-2 온열환경 평가지표
(1)유효온도 (effective temperature, ET) - 감각온도, 체감온도
- 건구온도, 상대습도, 기류의 3요소를 조합
- 수정유효온도(corrected effective temperature, CET) (2) 신유효온도 (new effective temperature, ET*)
- 공기온도, 복사온도, 기류, 습도, 착의량, 대사량의 6요소를 조합 (3) 신표준유효온도 (standard new effective temperature, SET*)
- 표준 착의량의 재실자가 실제의 환경에서와 같은 현열손실과 잠열손실 을 경험하게 되는 기류속도 0.1m/s, 상대습도 50%인 표준조건하에서 균일한 열환경(평균 복사온도=공기온도)의 온도
- ASHRAE에서 표준적 체감온도로 채용함.
ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, 미국공조냉동공학회 )
(4) 작용온도 (operative temperature, OT)
- 인체가 현재의 환경 하에서 대류와 복사에 의해 열교환을 하고 있는 것과 동일한 열량을 교환하는 가상균일온도
- 공기온도와 평균복사온도의 선형 복사열전달률과 대류열전달률의 가중평균으로 표시된다.
- 작용온도의 쾌적범위
: ASHRAE 에서는 동계 20~23.5℃(0.9clo), 하계 22.5~26℃(0.5clo) : ISO에서는 동계 20~24℃, 하계 23~26℃
(5) 예상온열감 (predicted mean vote, PMV)
- 인체의 대사율, 의복의 열저항값, 건구온도, 평균복사온도, 기류속도, 수증기 분압의 6요소
- 같은 환경에 처해 있는 많은 사람의 열적반응 평균치
- 열적 중립상태를 0으로 하고 -3~+3의 수치척도를 각각 춥다(cold),
서늘하다(cool), 약간 서늘하다(slightly cool), 중립(neutral), 조금 따뜻하다(slightly warm), 따뜻하다(warm), 덥다(hot)로 나타낸다.
(6) 예상불만족감 (predicted percentage of dissatisfied, PPD)
- PMV가 평균치 근처에 분산된 것인데 반해, 더운 사람과 추운 사람의 수를 아는 것도 중요하다
- ISO에서는 -0.5<PMV<+0.5, PPD<10%를 권장 PMV = 0에서도 5%의 불만족자가 있음
10-3 깨끗한 공기환경
(1) 깨끗한 공기가 필요한 이유와 오염된 공기의 피해
- 일산화탄소, 이산화유황, 광화학 옥시던트, 이산화질소 등
- 일산화탄소 : 혈액 속의 헤모글로빈과 결합하여 헤모글로빈이 산소를 폐로부터 체내의 각 기관으로 운반하는 것을 방해한다.
- 이산화유황 : 석탄 등 연료가 연소할 때 발생하는 물질
: 기관지염이나 폐암, 천식 등의 호흡기질환의 원인으로 추정
- 광화학 옥시던트 : 가장 독성이 강한 대기오염물질, 스모그의 주원인
(2) 주거 속의 공기
- 깨끗한 공기를 얻기 위해서는 우선 외부의 공기를 대기오염으로부터 막아야 하며, 두 번째로 건물 안에서 오염된 공기를 외부의 깨끗한 공기로 전환시켜야 한다(환기).
(3) 새집증후군 (sick house syndrome, sick building syndrome) - 건물 내에서 특별한 오염원에 노출되지 않았음에도
- 석유화학문명이 만들어낸 환경공해병
- 미국에서는 이미 1980년대, 일본에서도 1990년대부터 사회적으로 문제가 되어온 현대병이다
- 대표적인 원인 물질 : 포름알데히드(HCHO),
휘발성 유기화합물(volatile organic compounds, VOCs)
(4) 실내공기질 관련 공기기준
- (건축법 시행령 제51조) “환기를 위하여 거실에 설치하는 창문 등의 면적은 그 거실 바닥면적의 1/20 이상이어야 한다. 다만, 건설부령이 정하는 바에 의하여 위생에 지장이 없는 환기장치를 설치한 경우에는 그러하지 아니하다”
- 환경부에서 2004년 5월부터 본격적으로 시행하고 있는“다중이용시설 등의 실내공기질 관리법”에서는 신축 또는 리모델링하는 100세대 이상의 공동주택은 시간당
0.7회 이상의 환기가 이루 어질 수 있도록 자연환기 설비 또는 기계환기설비를 설치하도록 하고 있다.
10-4 정온한 음환경 (1) 음파
- 발음체 혹은 음원 : 악기 등과 같이 진동에 의해 소리를 내는 것 - 음파 : 음의 파동, 공기를 밀거나 당기는 것에 의해 생기는 공기의 밀도의 변화가 전달되어 가는 현상
- 진동수 혹은 주파수 : 밀도가 1초 동안 변동한 수, Hz(헤르츠) (2) 귀의 구조
- 음은 매우 작은 에너지 → 사람의 귀는 매우 민감하기 때문에 그것을 듣는 것이 가능한 것이다.
(3) 음의 강도와 크기
- 음의 강도 : 10dB, 20dB, 30dB로 나타낸다
- 음의 크기 : 10dB(A), 20dB(A), 30dB(A) 로 나타낸다 (소음레벨)
- 귀에 들리는 최소의 소리의 크기를 0dB(A), 귀가 아파질 정도의 소리 는 약 130dB(A), 이야기 소리는 약 40dB(A)이다.
(4) 음의 3요소
- 음의 크기(loudness), 음의 높이(pitch), 음색 (5) 소음의 방지
- 음의 반사 : 딱딱하고 평평한 면일수록 - 음의 흡수 : 부드럽고 가벼운 재료일수록 - 방음 : 소음을 줄이는 것
음원을 줄이는 방법과 소리가 전달되는 도중에 줄이는 방법 - 차음 : 소리가 벽의 반대쪽으로 나가기 어렵게 하는 벽의 기능
일반적으로는 콘크리트와같은 무거운 재료일수록 차음성능이 높아진다.
- 흡음 : 벽 등에 부딪힌 음파를 원래의 방향으로 되돌리지 않고 흡수해 버리는 기능
- 바닥 충격음
[11장. 친환경 주거]
11-1 친환경 주거의 개념
(1) 친환경 주거단지의 등장 배경, (2) 친환경 주거단지 개념 및 발전과정
11-2 친환경단지의 접근방법
(1) 친환경건축의 접근방법, (2) 친환경단지의 접근방법
11-3 친환경 주거단지 사례
11-4 새로운 대안으로서의 친환경단지
11-1 친환경 주거의 개념
(1) 친환경 주거단지의 등장 배경
- 자연환경의 불변성 및 무한성 vs 자연의 유한성
- 환경문제 : 지구 사막화, 열대림 파괴, 지구온난화, 오존층 파괴, 도시의 열섬현상 등
- 이러한 상황에서 지난 수십 년 간 주요한 흐름이었던 성장 위주의 개발에 대해 자성의 목소리가 커짐에 따라 그에 대한 해결방안을 모색하고 있으며, 생태개념을 건축 및 개발계획상에 접목시키고자 하는 노력이 진행되고 있다.
(2) 친환경 주거단지 개념 및 발전과정 1) 친환경 주거단지 개념
- 1979년에 P. Krusche 등이 독일 연방환경부에 제출한 연구 보고서의 제목을 결정하는 자리에서 자연과 인간의 상호관계 및 생태계를 고
려한 다양한 건축적 시도와 개념들을 종합하여 ‘생태건축, Oekologisches Bauen’이라 명명함
▪ 생태건축
- 건축으로 인한 생태학적 문제들을 깊이 인식하고 자연생태계의 구성 원칙을 좇아 자연과 건축환경이 공존공생할 수 있는 새로운 대안을 강구하는 최근의 건축 패러다임
- 1980년대에 이르러 독일을 중심으로 생태건축 사례들이 실현되어졌다.
- 생태건축의 경향
: 전통적 자연재료인 흙이나 나무 등의 시공방법을 현대기술에 접목 시켜 미래지향적으로 개선하려는 건축경향
: 재생 가능하며 에너지 소비가 적고 무독성인 생태건축 소재를 적극 적으로 활용한 건축시스템을 개발하려는 움직임
: 건축물의 공급처리시스템을 자연의 순환체계를 닮은 인공순환시스템 으로 구축하려는 경향
: 건축환경을 생물서식이 가능한 공간(biotop)으로 조성하고 이를 유기적으로 연계시키려는 시도
▪ 친환경 주거단지
- 개개의 건축물뿐만 아니라 단지 전체 또는 도시를 대상으로 생태 및 에너지 순환체계를 유기적으로 연계하여 환경문제가 발생되지 않도록 하는 주거형태를 의미한다.
- 선형의 일방향적 신진대사 작용(linear metabolism) vs 순환적인 신진대사작용(circular metabolism)
2) 친환경주거단지 발전과정
- 1970년대 : 기존 주거단지보다 친환경적 건축특성을 지닌 주거단지를 실험적으로 조성
- 1980년대 : 주호 차원에 머무르던 주거단지가 점차 단지적 특성으로 범위를 확대
: 지붕녹화, 수자원 활용, 하수생태정화시스템, 친환경 자재의 사용, 생태조경 등 다양한 시도
: 경제적 효과 극대화, 주민참여 프로그램, 다양한 계층의 공존, 주민 삶의 질 향상
- 1990년대 : 지속가능한 개발계획
: 주거단지개발에서부터 도시재생을 위한 지역개발에 이르기까지 : 신 재생에너지를 이용, 분산적 집중구조의 에너지 관리 시스템, 우수 및 수자원 관리,에너지 절감, 토지재생 및 토지이용의 극대화 - 2000년대 : 화석연료의 절감 및 CO2 감축
11-2 친환경단지의 접근방법 (1) 친환경건축의 접근방법 ▪ 친환경건축의 목표
- 건축물 시공과 유지관리에 필요한 에너지와 자원의 수요를 최소화한다.
- 자연의 순환체계와 재생 가능한 자원을 효율적으로 활용한다.
- 물과 공기의 오염, 외부로 방출되는 열, 폐기물, 폐수의 양과 농도 그리고 토양의 포장을 최소화한다.
- 대지 주변에 다양한 종의 동물과 식물이 서식 가능하게 한다.
- 건축물을 주위 경관과 어우러지게 배치하여 건강한 주생활이 가능하게 한다.
1) 대기순환을 위한 접근방법
- 자연에서의 유기체들은 낮과 밤, 여름과 겨울, 해와 비 등의 기후리듬 에 그들의 생명활동을 적응시킨다. → 야간의 냉각을 주간의 냉각으로, 주간의 가열을 야간의 난방으로 이용
- 하절기에 태양광선을 차단하고 동절기에는 실내기후를 위해서 태양광선을 최대한 활용 - 미기후를 고려하고, 풍향의 조건을
고려하여 건물동을 배치하고,
- 자연환기방식의 채용, 공조공간의 단계적 배치 2) 에너지 순환을 위한 접근방법
- 에너지 소비 감소를 위해서 건물은 가능한 한 밀집형태 로 하여 외표면의 면적비율을 감소시켜야 한다.
▪ 태양에너지 이용을 통한 에너지 절감
- 액티브 솔라 시스템 : 태양광 발전시스템, 태양집열기시스템 - 패시브 솔라 시스템 : 아트리움, 온실
< 남향 전면에 유리창문 배치>
▪ 단열성능 강화를 통한 에너지 절감
- 고단열화, 건물 외부의 열 차단장치로서 차양, 블라인더, 넝쿨식물 등을 이용한다
- 패시브 하우스(Passive House)
: 건물의 창호부와 벽면부의 고단열·고기밀 시공과 전열교환기 및 지열을 접목하여 중요한 난방에너지를 공급한다
: 삼중단열유리, 20cm 이상의 단열재
3) 물순환을 위한 접근방법
- 빗물, 지붕녹화, 저장조, 저류시설
4) 재료순환을 위한 접근방법
- 거주자의 쾌적성과 건강에 유해한 성분을 방출하지 않는 방법으로 제작된 재료를 이용한다.
- 재료를 생산, 운송, 사용하는 과정에서 적은 에너지 를 소비하며 유해물질을 방출하지 않는 재료를 이용 한다.
- 재생 가능하고 재활용이 가능한 재료의 이용이다.
(2) 친환경단지의 접근방법 ▪ 지형변화의 최소화 계획
- 자연지형을 이용한 주거공간의 구성 및 다양한 형태의 공간구조계획, 기존 녹지의 절토 및 성토를 방지하기 위한 구릉지형 주거공간계획, 경사지 내 테라스하우스계획, 생태계 훼손을 최소화하는 계획
▪ 물순환 확보계획
- 투수성 포장, 우수의 집수 ▪ 자원 순환계획
- 자연발효 화장실 또는 부엌쓰레기의 퇴비화 장치
- 폐자재의 재료를 신축건물의 포장재 나 외부의 조성재료로 사용
- 폐타이어와 같은 비건축 폐자재를 바닥재나 친환경 포장재료로 사용
11-3 친환경 주거단지사례
▪ 비스마르크 태양에너지 주거단지 - 1997년, 단지면적 약 4ha,
단독주택과 연립주택 총72세대로 구성
- 태양에너지를 이용한 에너지 절약형 주거단지로 조성하기 위하여 동-서 축을 중심으로 하여 건축물을 남향으로 배치하였다.
- 단지 북쪽에 박공지붕형태의 29세대와 남쪽에 5세대는 콘크리트 양식 으로 건설되었고, 달개지붕형태의 건축물은 콘크리트 양식 16세대와 목재 양식 22세대로 건설되었다
- 각 건물마다 5m²의 태양전지와 태양열 집열판 설치
- 옥상녹화, 통풍시설, 바람통로
- 빗물침투와 이용시설을 두어 정원 및 화장실 용수로 빗물을 사용
- 단지 서쪽에는 우수 저류연못을 두어 빗물유출을 저감하고 생태적으로
빗물을 정화하도록 하였다
- 보행도로와 놀이시설을 우선하고, 주차시설은 외곽으로 배치하였다
< 북쪽의 단독주택단지 > < 남쪽의 연립주택단지 > < 건축물에서의 태양에너지 이용 >
11-4 새로운 대안으로서의 친환경단지
- 오늘날 한 시대의 사조처럼 되어버린 친환경단지는 합리적인 철학관과 디자인 이론을 배경으로 해서 인간과 환경 사이의 바람직한 질적인 관계를 설정하는 건설방법이다.
