투고일_2019.08.10 심사기간_2019.09.01-14 게재확정일_2019.10.17
친환경 건축의 외피 표현 요소에 관한 연구 - 리드 인증 건축 사례를 중심으로 -
A Study on the Exterior Expression Elements of Green Building Envelope - Focused on the Case of LEED Certified Architecture -
정은희_국민대학교 테크노디자인 대학원 건축디자인학과 겸임교수 / 윤재은(교신저자)_국민대학교 조형대학 공간디자인학과 교수 Eun Hee Jung, Adjunct Professor, Kookmin University, Graduate School of Techno Design, Dept. of Architecture Design / Jae Eun Yoon(Corresponding author), Professor, Kookmin University, Collage of Design. Dept. of Space Design
차례 1. 서론
1.1. 연구 배경 및 목적 1.2. 연구의 범위 및 방법
2. 이론적 고찰
2.1. 친환경 건축과 LEED 인증
2.2. 현대 건축과 친환경 건축의 외피 개념
3. 친환경 건축의 외피 표현 요소 3.1. 선행 연구 분석
3.2. 환경 요소에 따른 외피 구성 표현 요소
4. 종합 분석
4.1. 분석 대상 및 방법 4.2. 사례분석
4.2.1. 41 쿠퍼 스퀘어 4.2.2. 팡차오디
4.2.3. 캘리포니아 과학 아카데미 4.2.4. 토레 레포르마
4.3. 소결
5. 결론
참고문헌
친환경 건축의 외피 표현 요소에 관한 연구 - 리드 인증 건축 사례를 중심으로 -
A Study on the Exterior Expression Elements of Green Building Envelope - Focused on the Case of LEED Certified Architecture -
정은희_국민대학교 테크노디자인 대학원 건축디자인학과 겸임교수 / 윤재은(교신저자)_국민대학교 조형대학 공간디자인학과 교수 Eun Hee Jung, Adjunct Professor, Kookmin University, Graduate School of Techno Design, Dept. of Architecture Design / Jae Eun Yoon(Corresponding author), Professor, Kookmin University, Collage of Design. Dept. of Space Design
요약 20세기 말에 들어서면서 한국사회에도 친환경, 그린, 녹색, 웰빙 등의 단어가 등장하게 되었다. 이러한 현상은 현대 건축에서도 친환경과 경제적 측면의 개념을 바탕으로 모든 건축적 요소들이 통합적으로 진행되도록 건축 의 방향을 변화시켰고, 그에 따른 다양한 인증 제도와 가이드라인이 활용되고 있다. 이에 본 연구는 최근 해외 LEED인증 건축물을 대상으로 친환경적 외피 디자인의 표현 요소 특성을 분석하여 그 경향을 파악하는 것을 목 적으로 한다. 연구의 방법으로는 친환경 건축과 LEED 인증 제도의 개념, 현대 건축의 외피 개념과 친환경 건축 적 외피 개념을 고찰하고 친환경 건축적 외피 개념에 대한 선행 연구를 통해 자연 환경적 요소를 고려한 외피 표현을 파악하고 그에 따른 세부적 친환경적 외피 요소를 추출 하였다. 그 추출한 요소를 바탕으로 해외에서 건 축된 리드(LEED) 인증을 받은 건축물을 대상으로 외피 표현 요소를 분석하고 그 특성을 파악하여 결론을 정리 하였다. 그 결과 LEED 인증 건축물은 자연의 환경적 요인들 중 열에너지와 빛에너지를 고려한 다양한 외피 요 소들을 활용한 외피 계획을 세우고, 이를 효율적으로 활용하여 자연 채광, 자연 환기, 에너지 관리 및 절감을 중 점적으로 실현하고 있었다. 그러나 바람에너지를 적용한 외피 표현 사례는 상대적으로 부족한 것으로 나타났다.
그리고 환경적 요인을 활용한 외피 표현의 경향이 평균적으로 외피 요소 전체의 50% 이상이 적용되고 있는 것 으로 나타나 LEED 인증 친환경 건축물에서 친환경적 외피 표현 요소가 건축 전체에서 필수적으로 차지하는 비 중이 적지 않음을 알 수 있었다. 이러한 결과를 통해 앞으로 국내에서 진행될 친환경 건축이 건축 내부의 구조 적, 기술적 측면 외에 건축 외피 분야도 함께 고려되어야 하며 친환경적 접근과 시도가 통합적으로 계획되고 진 행 되어야 한다는 것을 보여 주었다, 더불어 본 연구의 결과가 향후 국내 친환경 건축물의 친환경적 외피 구성 계획을 위한 세부 표현 요소를 고려함에 있어 그 자료로 활용 될 수 있을 것으로 생각된다.
By the end of the 20th century, there were words like eco-friendly, green, green and well-being in Korean society. This phenomenon has also changed the direction of architecture so that all architectural elements proceed in an integrated manner based on the concept of eco-friendly and economic aspects in modern architecture, and various certification systems and guidelines are being utilized accordingly. The purpose of this study is to analyze the characteristics of the expression elements of eco-friendly cladding designs for the recent LEED-certified buildings overseas. As a method of research, the concept of eco-friendly architecture and LEED certification system, the concept of outer skin of modern architecture and the concept of eco-friendly architectural envelope were reviewed, and the detailed environmental-friendly cladding elements were extracted through prior study of the concept of eco-friendly architectural envelope. Based on the extracted elements, the elements of cladding expression were analyzed and their characteristics identified for buildings certified as lead (LEED) constructed overseas, and their conclusions were summarized. As a result, LEED-certified buildings were focused on natural lighting, natural ventilation, energy management, and savings by making plans for outer skin utilizing various elements considering thermal and light energy among the environmental factors of nature. However, the number of cases in which wind energy is applied is relatively insufficient.
On average, more than 50 percent of the entire cladding elements are applied to the surface using environmental factors, indicating that eco-friendly shell expression elements in LEED-certified eco-friendly buildings account for a significant portion of the entire building. The results showed that the future eco-friendly architecture in Korea should be considered in addition to the structural and technical aspects of the building, and that eco-friendly approaches and attempts should be planned and carried out in an integrated way. In addition, the results of this study are thought to be used as data in considering detailed expressive elements for future plans for the composition of eco-friendly buildings in Korea.
중심어
친환경 건축 건축 외피 표현 요소 리드 인증
ABSTRACT Keyword
public architecture
ecological concept
architectural expression
1. 서론
1.1. 연구 배경 및 목적
20세기 말에 들어서면서 과도한 개발과 성장 일변도의 한국사회에도 친환경, 그린, 녹색, 웰빙 등의 단어가 등장하게 되었고, 최근에는 이러한 환경 친화적인 개념이 언급되지 않는 분야를 찾기 힘들 정도로 대중적인 관심이 높아진 상태이다. 이러한 대중적 요구에 따라 정치, 경제, 사회, 문화 역시 환경 문제를 우선으로 상정하고 그에 대한 해결과 대안을 적극적으로 제시하 고 있다. 이러한 경향은 건축 분야에서도 예외 없이 나타나고 있고, 현대에 이르러서는 환경 하나만의 요인을 고려하기 보다는 환경에의 영향과 경제적 측면을 함께 고려한 건축적 방안들 이 각 국가별로 활발히 연구 개발 되고 있는 상황이다. 이러한 결과로 현대 건축은 기본적으로 친환경과 경제적 측면의 개념을 바탕으로 모든 건축적 요소들이 통합적으로 진행되어야 하고, 해당 건축물에 대한 친환경적 측면의 검증은 이제 필수적이라 하겠다. 이에 따라 건축물의 친환경 성능에 대한 평가를 위해 다양한 인증제도들이 각국에서 등장하였고 국내에서도 자체 개발된 녹색건축물 인증 G-SEED 를 비롯해 다양한 인증 제도와 가이드라인이 활용되고 있 다. 그 중 미국 그린빌딩 협의회 (U.S. Green Building Council)의 LEED인증 제도는 가장 국제적으로 적용되고 있는 인증 제도로 LEED 인증을 받은 건축물들이 전 세계에 고르게 환산 분포 되어 있다. 최근 들어서는 국내 건축물들도 리드 인증을 고려하여 계획 및 설계에 착수하 여 건축을 완료하고 LEED 인증을 받아 국제 기준에 맞는 친환경 건축을 완성하고 있다. 국내 친환경 건축물의 디자인 및 기술은 과거 구조와 설비 등 기술적 부분에 부분적으로 도입되던 시기에서 건축 내외부의 통합적인 친환경적 접근의 단계로 옮겨가고 있는 상황이다. 최근 국내 에서 지어지고 있는 친환경 건축물들도 통합적 계획과 설계로 새로운 외피 디자인과 내부 구조 와 설비를 선보이고 있다. LEED 인증을 관할하는 USGBC의 통계에 의하면 LEED 인증이 국내에 소개되기 시작한 2010년 이후 최근 10년여 간 인증을 받은 전 세계 건축물의 수는 52,525개로 최고 등급인 플래티넘 5,472개, 골드 17,731개, 실버 15,533개, 인증 13,785개이 다. 이와 같이 LEED 인증은 건축물의 계획 단계에서 다양한 환경적 요소가 고려되어 설계되고 완성되는지를 검증하는 국제적인 기준의 인증 제도라 할 수 있다. 이에 본 연구는 LEED 인증 이 국내에 도입된 후, 국내 건축 매체에 해외 LEED 인증 우수 건축물로 소개되어 조명을 받았 던 LEED 인증의 최고 등급인 플래티넘 등급의 해외 건축 사례를 대상으로 친환경적 외피 디자인의 표현 요소 특성을 분석하여 그 경향을 파악하는 것을 연구의 목적으로 한다. LEED인 증 건축의 우수 사례들의 통합적인 친환경 외
피 디자인의 표현 특성 분석을 통한 본 논문의 연구 결과가 향후 국내 친환경 건축물의 친환 경적 외피 구성 계획의 세부 적용방법 선정에 있어 기초 자료로 활용될 수 있기를 기대한다.
1.2. 연구의 범위 및 방법
본 연구는 친환경 건축과 친환경 건축의 글로 벌한 인증 제도인 LEED 인증, 현대 건축과 친 환경 건축의 외피 개념을 고찰하고, LEED 인 증이 국내에 도입 된 이후 국내 건축 매체에 해외 LEED 인증 우수 건축물로 소개되었던 사례들을 대상으로 자연의 환경적 요소에 따 른 친환경적 외피 표현 요소를 세부적으로 분 류하여 사례분석을 하고자 한다. 본 연구의 사 례는 미국 뉴욕 맨하튼의 41 쿠퍼 스퀘어, 중 국 베이징의 팡차오디, 미국 샌프란시스코의 캘리포니아 과학 아카데미, 맥시코 맥시코시
1장 연구배경 및 목적 연구범위 및 방법
2장
이론적 고찰
친환경건축 현대건축의 외피표현
리드인증제도 친환경 건축외피
3장
친환경적 외피 표현요소 선행 연구 분석
친환경적 외피 계획 환경 요소 추출
열에너지 빛에너지 바람에너지
환경 요소별 외피 구성 표현요소 추출
리드 인증 건축물의 친환경적 외피 표현요소 분석
4장 사례 분석 및 결론
<표 1> 연구 흐름도
티의 토레 레포르마, 총 4가지의 건축물로 모두 미국 그린빌딩 협의회 (U.S. Green Building Council)의 LEED인증 중 플래티넘 등급을 받은 건축물이다. 본 연구의 방법으로는 첫째, 친환 경 건축과 LEED 인증 제도의 개념에 대해 고찰하고 기존 문헌을 바탕으로 현대 건축의 외피 개념과 친환경 건축적 외피 개념을 살펴본다. 둘째, 친환경 건축적 외피 개념에 대한 선행 연구를 통해 자연 환경적 요소를 고려한 외피 표현을 파악하고 그에 따른 세부적 외피 요소를 추출한다. 셋째, 이론적 고찰을 통해 도출된 환경적 요소에 대응하는 친환경적 외피 표현 요소 들을 통해 최근 10년 내외에 건축되어 국제적 친환경 인증제도로 활용되고 있는 미국 그린빌 딩 협의회 (U.S. Green Building Council)의 리드(LEED) 플래티넘 등급 인증을 받은 해외 건축물을 대상으로 자연의 환경적 요소를 활용한 친환경적 외피 표현 요소를 통해 LEED 인증 건축물의 친환경적 외피 표현 요소를 분석한다. 넷째, 분석을 통하여 LEED 인증 건축물의 친환경적 외피 표현 요소의 특성을 파악한다,
2. 이론적 고찰
2.1. 친환경 건축과 LEED 인증
기계론적 전통에 입각한 사고를 바탕으로 진행된 산업 사회의 발전은 심각한 생태계 및 환경 파괴를 초래한 결과 비로소 환경 문제에 대한 관심이 부각되면서 인간 중심적 환경 윤리관에 근거하여 자연 환경 파괴에 대한 비판과 합리적 극복에 대한 논의가 필연적으로 등장하게 되었 다. 이는 현대 과학 기술 문명을 반성적으로 재평가하는 한편 기존 과학의 틀을 넘어 모든 생명의 일체성, 다양한 자연 현상들의 상호 의존성과 변화와 변형의 순환성 등을 통해 새로운 모델을 구축하고자 하는 자연 환경의 중요성을 강조하는 경향으로 나타나게 되었고, 리우 환경 회의를 기점으로 지구 환경 문제와 에너지 소비 측면에서 환경과 건축의 상관관계에 대한 논의 와 고민은 더욱 가속화 되었다.
1)친환경건축은 자연 환경과 인간 생활의 유기적 관계를 지속 적으로 유지하면서 자연 환경을 보전함과 동시에 위생 건강 면에서 쾌적한 인간 생활을 추구하 는 것으로 인간 생활에 영향을 주는 자연적 측면 환경 자원 에너지 등 에 대한 적극적 반영과 이해를 통해 환경성능이 높은 건축적 결과물을 만듦으로써 궁극적으로 인간 생활 삶의 질 을 높이는 데 그 목적이 있다.
2)20세기 말부터 전 세계적으로 환경문제에 대한 의식이 고취되면 서 친환경 건축에 대한 사회적 요구가 점차 증대되고 있다. 이러한 친환경 개념은 인증 제도를 등장시켰으며 국내의 경우 2002년 친환경 건축물 인증제도(GBCC)를 도입하여 운영하고 있 다.
3)4)
LEED(Leadership in Energy and Environmental Design) 인증제도는 미국 그린빌딩 협의회 (U.S. Green Building Council)를 통해 개발되고 발전되어 오고 있다. 기본 목표는 건물 에너 지 절약이산화탄소 배출량 절감, 실내 환경 향상, 운영 비용절감 등의 건물 성능 향상을 주요 목표로 하고 있다. 이는 건축가, 엔지니어, 건축주 및 사용자가 그린 빌딩 디자인, 건설, 운영에 대한 실질적 이면서도 구체적인 방안을 제시하고 있으며, 전체적인 그린 빌딩에 대한 툴과
1) 서원덕, 「환경친화형 건축의 인텔리전트 외피 디자인 표현특성과 적용에 관한 연구」, 경북대학교, 박사학위논문. 2007, p.9 2) 박순관, 「친환경건축의 개념적 함의와 기법적 양상에 관한 연구」, 한국농촌건축학회논문집, 2004, p.25
3) 윤정은, 임영환, 「친환경 건축물 인증제도와 가이드라인의 관계 연구」. 대한건축학회 논문집, 2011, p.156
4) 백경민, 「친환경 인증이 오피스 빌딩의 임대 선호도에 미치는 영향에 관한 연구」, 홍익대학교, 석사학위논문, 2014, p.14
<그림 1> LEED Level (등급)4)
건물 평가 방안을 보여주고 있다.
5)LEED 인증 제도는 현재까지 입증된 환경평가기술을 토대 로 건물전체의 관점에서 환경성능을 평가하고 건축시장을 활성화시키기 위해 시행하고 있는 환경 성능 평가제도로서 신축 및 기존의 사무소, 호텔 등의 상업용 건물, 교육용 건물, 그리고 고층공동주택을 평가하기 위해 마련된 자기인증 시스템으로 그린빌딩 인증을 받기 위해 신청 한 건물은 먼저 기본 요구조건을 만족해야 한다.
LEED(Leadership in Energy and Environmental Design) 그린빌딩 인증은 다음의 <그림 1>
과 같이 4종류로 구성되어 있으며, 건설업자와 개발업자는 LEED 인증을 받음으로써
『LEEDTM』라는 로고를 사용하여 건축물의 상품가치를 차별화시킬 수 있다. LEED 인증제 도는 여러 지방자치단체들의 건축물 설계 가이드라인으로 활용 중에 있다.
6)2.2. 현대 건축과 친환경 건축의 외피 개념
외피는 ‘바깥쪽을 덮고 있는 겉껍질’이라는 사전적 의미를 갖고 있다. 또한, 공간의 내부를 감싸고 보호하는 막이며, 물리적으로는 건축물과 자연의 경계를 짓는 부분이고, 구조적으로는 내력벽과 기둥과 같은 구조체와 외부 입면의 표피로 정의된다.
7)건물의 외피는 외부로 부터의 자연환경에 대한 보호기능과 내부와 외부의 균형을 유지하는 역할을 한다. 건물의 외피는 불투 명 벽체, 개구부 및 음영조절 장치, 지붕의 3가지로 구성되며, 건물의 외형에 가장 큰 영향을 주는 것들이라고 할 수 있다. 특히 외벽과 지붕은 외부에 건물의 이미지를 심어주며 인근 건물 들과의 사이에서 인지성을 높일 수 있는 건축디자인 요소이다.
건축물의 외피는 벽체(wall)와 지붕(roof)으로 구분할 수 있고, 벽체에 부속되어 있는 구성 요소에 개구부(fenestration)와 음영 조절장치(shading devices)가 포함된다. 이러한 외피 구 성 요소들이 건물의 외관을 구성하여 주변 환경의 물, 빛, 열, 바람, 소리와 같은 요소들과 영향을 주고받는다. 지붕은 구조의 보호, 개구부의 제공, 주광 도입을 가능하게 하고 유지 관리 와 화재 예방을 가능하게 하는 기능을 갖는 외부 기후 변화에 가장 심하게 노출되는 외피의 요소이다. 벽은 자연이나 도시의 컨텍스트 내에서 가장 주된 디자인 표현 수단이지만, 조망, 주광 도입, 태양 조절, 건물 시스템의 보호 등의 기능과 상충되는 요소를 지닌 복합 체제라고 할 수 있다.
8)근대 이전 건축에서 외피는 구조의 일부로 구조의 구축성 표현과 강조를 위한 장식의 모습으로 나타나고 있으며 ‘외피’라는 개념이 명확하지 않았다. 근대 건축 철과 유리의 대량 생산화는 외피 표현에 가능성을 열어주었으며 그 후 등장한 도미노 시스템은 외피를 구조에서 독립시키 게 되었다. 구조에서 독립된 외피는 표현의 자율성을 획득하였다.
근대 이후 극적 발전을 하던 외피는 현대 시대의 사회 패러다임과 재료 기술의 비약적인 발전 을 통해 현대 건축에서 외피는 공간과 같은 독립된 성격이 부여되기 시작하였으며 다양한 표현 이 나타나기 시작한다.
9)환경 친화적인 외피는 단순히 외부 환경으로부터의 차폐나 보호를
5) 상게서 p.12
6) 서영훈, 「국내 업무용 건물의 친환경 외피시스템 적용실태 조사연구」, 한양대학교, 석사학위논문, 2008, p.21~22 7) Kenneth Framton, 『Studiesin Tectonic Culture』, MIT Press, 1996, p.16
8) 이충미, 「주거건축에 적용된 환경친화적인 외피구성기법 분석」, 전남대학교, 석사학위논문. 2006, p.7
시기 구분 내 용
원시시대 ~ 19세기 이전 주위환경으로부터 보호 → 경계의 의미. 사적 영역의 구분 → 전시 및 장식적 개념 → 건물과 분리되기 시작하며 심미적 목적 생성
19세기 이후 근대 새로운 재료의 대량생산 및 규격화, 기술 발달로 구조체와 표피 분리 시작 → 도미노 시스템의 등장으 로 외피의 독립적 표현 가능 → 구축적 장식으로 단순하고 자유로운 표현 등장
현대
과학적 패러다임의 등장 → 재료와 기술의 비약적 발달로 실험적 시도를 통해 외피에 다양한 성격을 부여(비물질성, 투명성, 초표피, 결량성 등) → 도시 랜드마크적 오브제 역할 부여 → 환경생태학적 패 러다임 등장
<표 2> 시대에 따른 건축 외피의 의미 변화
위한 것이 아닌 내외부의 환경적 인자들 간의 상호 이동 및 적절한 차단 등을 통해 인간에게 쾌적한 환경 조건을 제공하고 최종적으로는 건물 자체에서 발생하는 환경 부하를 줄이는 효과 를 갖는 것을 목표로 한다.
10)3. 친환경 건축의 외피 표현 요소 3.1 선행 연구 분석
친환경 건축의 외피 표현에 관련된 선행 연구를 살펴보면 안문찬(2000)과 서영훈(2008)은 친환경적 외피 구성을 위한 설계 방법으로 건축 디자인, 재료 사용, 건물 녹화, 설비적 수단을 보조적으로 이용하는 것을 제시하였고, 서제성(2001)과 이충미(2006), 박정근(2010)은 건
축물에 영향을 미치는 환경 요소로 물, 빛, 열, 바람, 소리의 5가지 요소를 중심으로 세 부 표현 요소를 분석하였다. 또한 양수웅 (2017)은 자연 환경 요소 중 친환경 건축을 통해 에너지 부하를 감소시킬 수 있는 재생 가능한 환경 요소를 빛(일조), 열(기온), 바 람(공기), 녹(수목)로 구분하였다. 앞선 선 행 연구에서 분류한 다양한 측면의 친환경적 외피 계획 요소들을 분석하여 종합한 결과 다음 <표 2>
11)와 같다.
3.2. 환경 요소에 따른 외피 구성 표현 요소 열을 이용한 에너지 활용 측면의 외피 요소 로는 단일, 이중, 다중의 다양한 외벽 시스템 과 온실 효과를 이용한 아트리움, 부착형 온 실, 냉각효과를 위한 수목설치, 지붕 경관 녹 화를 이용한 단열 시스템이 있고, 지붕이나 외벽의 열에너지를 수집하는 솔라 콜렉터와 난방 조절을 위해 지열을 이용한 시스템을 들 수 있다.
빛에너지를 이용한 외피 요소로는 채광의 측 면에서는 일조를 위한 향 배치와 형태, 채광 을 위한 아트리움, 옥상, 천창, 인공 지반을 활용한 테라스, 채광을 이용한 발코니, 일광 욕을 위한 선룸, 내부로 일사유입을 위한 광 루 설치, 빛 차단 및 조절을 위한 외벽 외부 와 내부, 또는 외벽 사이의 설치하는 루버, 스크린, 블라인드형 차양, 돌출형 차양, 처 마, 태양 빛의 입사각에 따라 실내에 유입되 는 빛의 각도를 조절하는 브리즈 솔레이, 외 벽에 식재를 활용한 차양 설치가 있다.
바람을 이용한 외피 요소로는 자연적인 환기를 위해 풍향을 이용한 외피 형태와 배치, 굴뚝을 이용한 천장 개폐 아트리움과 환기 효과를 위한 수직창 개폐 아트리움, 실내공기 압력차에 의한 풍루 설치, 자연 환기를 위한 필로티 구조, 아트리움의 환기를 위해 설치하는 굴뚝 시스템
9) 이광욱, 「현대 건축의 외피에 나타나는 투명성 표현 방법에 관한 연구」, 경기대학교, 석사학위논문, 2010, p.19 10) 신재은, 「초등학교 외피의 환경친화적 특성에 관한 연구」, 서울시립대, 석사학위논문. 2010, p.15
11) 서제성, 「환경에너지 활용을 위한 친환경 건축의 외피구성에 관한 연구」, 한양대학교, 석사학위논문. 2001, p.25 참조 환경요소 활용전략 외피 구성 표현 요소
열
단열
외벽
단일 외벽 이중 외벽 다중 외벽 고단열 외벽
아트리움 온실형
부착형 수목 설치 지붕 녹화
열 에너지원
솔라 시스템
지붕 솔라 콜렉터 외벽 솔라 콜렉터 지열 시스템
빛
채광
배치/형태 천창 아트리움
테라스 옥상 발코니
선룸 광루
차양
차양 장치 (돌출형 차향, 루버, 조리개, 스크린, 블라인드)
외벽외부 차양 외벽내부 차양 외벽사이 차양 처마
브리즈 솔레이 외벽 수목 활용
바람 환기
배치/형태
아트리움
굴뚝효과 이용 천장 개폐 환기효과 이용 수직창
개폐 풍루 필로티 환기용 굴뚝
풍력 지붕 풍차
<표 3> 친환경 건축의 외피구성 계획 기법에 따른 분류표
이 있고, 지붕에 풍차를 이용한 풍력 발전 시스템이 있다. 선행 연구 분석을 통해 나타난 다양 한 친환경 외피 표현 요소들을 환경 요소에 따른 적용 시스템의 유형별로 종합하여 <그림 2>과 같이 본 연구의 사례 분석의 기준을 위한 요소들을 추출하였다.
4. 종합 분석
4.1. 분석 대상 및 방법
본 연구는 LEED 인증이 국내에 도입되기 시작한 2010년 이후 국내 건축 매체에 해외 LEED 인증 우수 건축물로 소개되어 조명을 받았던 리드(LEED) 플래티넘 등급 해외 건축물 <표 4>를 대상으로 하고, 선행 연구를 통해 열에너지, 빛에너지, 바람에너지와 같은 자연의 환경적 요소를 활용한 친환경적 외피 표현 요소를 추출하여 LEED 플래티넘 등급 인증 건축물의 친환 경적 외피 표현 특성을 분석하고자 한다.
No. 작품명 위치 리드 인증 등급 연도
1 41 쿠퍼 스퀘어 미국 뉴욕 맨하튼 플래티넘 2009
2 팡차오디 중국 베이징 플래티넘 2012
3 캘리포니아 과학 아카데미 미국 캘리포니아 샌프란시스코 플래티넘 2008
4 토레 레포르마 멕시코 멕시코시티 플래티넘 2016
<표 4> 사례분석 대상
4.2. 사례분석
4.2.1. 41 쿠퍼 스퀘어
사례 1. 41 쿠퍼 스퀘어
개요 소재지 건축가 연도
미국 뉴욕 맨하튼 톰 메인 2009
건축 이미지
분석 내용
고성능 이중 외피 사용으로 전체 공간의 75%에 자연채광이 들 수 있게 하였고, 여름엔 일사량을 높이고 겨울엔 단열효율을 높였다. 지붕과 옥상에 녹화와 빗물 재사용을 통해 열섬 현상을 완화시켜 여름엔 4℃ 저하, 겨울엔 1℃ 상승효과로 에너지 절감효과가 있다. 아트리움을 건물 내부 중앙에 설치하여 격층형 동선을 통해 5층에서 9층까지 라운지, 세미나실, 라커, 로비와 회의 장소 등 구름다리 형태의 계단을 통해 2~3개의 층을 1개의 공용
통로로 이용할 수 있도록 하였고, 천창을 설치하여 전체 공간에 자연채광의 효과를 높였다.
친환경 건축 외피에 영향을 주는 환경적 요소
<표 5> 친환경 건축의 외피 표현 요소 _ 41 쿠퍼 스퀘어 (□=0, ■=1)
<그림 2> 선행 연구를 통한 외피 표현 분석 요소 추출
4.2.2. 팡차오디
4.2.3. 캘리포니아 과학 아카데미
표현 요소
열에너지 빛에너지 바람에너지
외벽 (이중/복합/고단열) ■ 배치/형태 ■ 배치/형태 □
아트리움 (온실/선룸) ■ 천창 ■ 아트리움 (개폐천창/수직창) □
녹화 (벽면/지붕/옥상) ■ 베란다 (테라스/발코니) ■ 풍루/필로티 □
집열 (태양열/지열) □ 아트리움 (온실/선룸/광루) ■ 굴뚝 □
- - 차양 (차양/처마/브리즈 솔레이) ■ 풍력 □
- - 녹화 (외벽) □ - -
사례 2. 팡차디오
개요 소재지 건축가 연도
중국 베이징 이몰 2012
건축 이미지
분석 내용
건물 일체형 태양광 발전 시스템인 BIPV(Building Integrated PhotoVolatic)라는 신기술의 적용을 태양과 모듈 자체를 벽면, 발코니, 지붕 마감자재 등의 건축의 재료로 사용하였고, 이를 통해 생산된 태양광 에너지로 건물 자체의 전력수요를 충당한다. 자동 개폐가 가능한 천장 시스템을 적용하여 중앙 아트리움을 중심으로 건물 전체의
공기의 온도 조절과 자연 환기, 자연 채광을 통한 냉난방 부하를 감소시키는 효과를 나타내며 햇빛의 양에 따라 층별로 설치된 차양막이 자동 조절되는 시스템을 적용하여 채광과 단열 효율을 높였다.
친환경 건축 외피에 영향을 주는 환경적 요소
표현 요소
열에너지 빛에너지 바람에너지
외벽 (이중/복합/고단열) ■ 배치/형태 ■ 배치/형태 ■
아트리움 (온실/선룸) ■ 천창 ■ 아트리움 (개폐천창/수직창) ■
녹화 (벽면/지붕/옥상) ■ 베란다 (테라스/발코니) □ 풍루/필로티 □
집열 (태양열/지열) ■ 아트리움 (온실/선룸/광루) ■ 굴뚝 □
- - 차양 (차양/처마/브리즈 솔레이) ■ 풍력 □
- - 녹화 (외벽) ■ - -
<표 6> 친환경 건축의 외피 표현 요소 _ 팡차오디 (□=0, ■=1)
사례 3. 캘리포니아 과학 아카데미
개요 소재지 건축가 연도
미국 캘리포니아 샌프란시스코 렌조 피아노 2008(리모델링)
건축 이미지
분석 내용
1853년에 설립되어 2008년 보수와 리모델링을 거쳐 세계최대의 자연사 박물관으로 다시 개관하였고, 기존 건축물의 철거 폐기물을 건축 자재로 재활용하였다. 지붕 전체 녹화를 통해 주변 공원과 하나로 연결된 느낌을
<표 7> 친환경 건축의 외피 표현 요소 _ 캘리포니아 과학 아카데미 (□=0, ■=1)
4.2.4 토레 레포르마
4.3. 소결
최근 10년 내외에 건축되어 국제적 친환경 인증제도로 활용되고 있는 미국 그린빌딩 협의회 (U.S. Green Building Council)의 리드(LEED) 플래티넘 등급의 인증을 받은 친환경 건축물의 환경적 요소에 따른 친환경 건축 외피의 세부적 표현 요소 분석의 결과는 <표 9>와 같다.
그 결과 41 쿠퍼 스퀘어는 세 가지 환경적 요소 중 빛에너지를 이용한 표현 요소의 특성이 가장 높게 나타났고, 열에너지를 활용한 표현 요소 역시 그 특성이 높게 나타났다. 그러나 외피 표현 요소 중 바람에너지를 활용한 요소는 없는 것으로 나타났다. 팡차오디는 열에너지를 활용한 외피 표현 요소를 모두 활용하여 외피를 구성하여 그 특성이 높게 나타났고, 빛에너지 활용도 높게 나타나 빛 에너지를 활용한 표현 요소들의 특성 또한 높게 나타났다. 바람에너지 의 경우는 아트리움을 계획하여 활용하는 정도로 나타났다. 캘리포니아 과학 아카데미 역시
주며 건물 전체에 열차단 효과를 주어 박물관 내부 온도를 5~6℃ 낮춘다. 볼록 솟은 두 개의 돔에 개폐가 가능한 원형 창과 중앙 아트리움 역시 천창을 설치하여 실내의 자연 환기와 온도 조절을 가능하게 한다. 이로 인해 30%의 에너지 절감 효과를 얻고 있으며 실내 온실의 실물들에게 자연 상태의 생장 환경을 제공한다. 투명한 캐노피로 제작된 지붕 처마는 햇빛을 조절하기 위한 목적 외에 이중 유리 사이에 광전지가 삽입되어 있어 6만여
개의 전지판이 태양광 발전을 수행하고 있으며 이러한 시스템이 전체 건축물의 전기 사용량의 20%를 담당하고 있다. 또한 대부분의 외피 마감에 이중 외피 시스템을 적용하여 전체 채광에 소요되는 전기의 90%를 절감하였다.
친환경 건축 외피에 영향을 주는 환경적 요소
표현 요소
열에너지 빛에너지 바람에너지
외벽 (이중/복합/고단열) ■ 배치/형태 ■ 배치/형태 ■
아트리움 (온실/선룸) ■ 천창 ■ 아트리움 (개폐천창/수직창) ■
녹화 (벽면/지붕/옥상) ■ 베란다 (테라스/발코니) □ 풍루/필로티 □
집열 (태양열/지열) ■ 아트리움 (온실/선룸/광루) ■ 굴뚝 □
- - 차양 (차양/처마/브리즈 솔레이) ■ 풍력 □
- - 녹화 (외벽) □ - -
사례 4. 토레 레포르마
개요 소재지 건축가 연도
멕시코 멕시코시티 리 버리 아키텍쳐 2016
건축 이미지
분석 내용
남측 입면이 마치 책을 펼쳐 놓은 것과 같은 모양의 유리 파사드로 디자인 되어 이중 외피 시스템을 적용하였고, 과 층마다 차양 장치의 설치로 빛을 효과적으로 조절할 수 있게 하였다. 과거 문화 유산인 건축과 마천루를
천창으로 연결하여 로비 전체에 채광과 단열 효율을 높였다. 동측과 서측은 콘크리트 마감으로 열 손실을 줄이고 남쪽 타위 상층부와 중앙에 베란다와 녹화 공간을 설치하여 채광과 자연 환기에 도움을 준다.
친환경 건축 외피에 영향을 주는 환경적 요소
표현 요소
열에너지 빛에너지 바람에너지
외벽 (이중/복합/고단열) ■ 배치/형태 ■ 배치/형태 ■
아트리움 (온실/선룸) □ 천창 ■ 아트리움 (개폐천창/수직창) □
녹화 (벽면/지붕/옥상) □ 베란다 (테라스/발코니) ■ 풍루/필로티 □
집열 (태양열/지열) □ 아트리움 (온실/선룸/광루) □ 굴뚝 □
- - 차양 (차양/처마/브리즈 솔레이) ■ 풍력 □
- - 녹화 (외벽) □ - -
<표 8> 친환경 건축의 외피 표현 요소 _ 써리 공공 도서관 (□=0, ■=1)
열에너지를 활용한 외피 표현 요소들은 모든 종류가 외피에 활용되어 그 특성이 높게 나타났 고, 빛에너지를 활용한 외피 표현 요소도 다소 높게 표현되었다. 바람에너지를 활용한 표현 요소로는 팡차오디와 마찬가지로 아트리움을 통해 자연 환기를 유도하였다. 마지막으로 토레 레프로마는 빛에너지의 활용이 가장 많이 나타나 열에너지를 이용한 표현요소 특성이 높게 나타났고, 열에너지와 바람에너지는 각각 한 가지 표현 요소만 나타났다.
분석 사례의 전체적인 환경 에너지 요소를 활용한 외피 표현 요소의 경향으로는 열에너지와 빛에너지를 활용한 친환경적 외피 표현 요소의 특성이 전체 표현 요소 중 75%로 높고 고른 경향으로 나타났고, 상대적으로 바람에너지를 활용한 친환경적 외피 표현 요소의 특성은 25%
의 저조한 적용 경향을 보였다. 사례 전체의 분석 결과로는 세 가지 환경적 요소를 활용한 모든 외피 표현 요소 중 58%의 적용 정도를 보여주었다.
5. 결론
본 연구는 LEED 인증이 국내에 소개되기 시작한 최근 10년여 간 친환경 건축물의 친환경 건축 외피 표현 요소 특성 분석을 위한 연구로 해외에서 LEED 플래티넘 등급의 인증을 받은 각국의 대표적 건축물 사례를 대상으로 3장에서 선행 연구를 통해 도출한 분석 단위를 통해 사례분석을 진행하였다. 선행 연구를 분석하여 종합한 결과 자연의 환경적 요소에 따른 친환경 적 외피 표현 기법을 세부적으로 분류하면 첫째, 열에너지를 활용한 외피 표현 요소로는 이중, 복합, 고단열 등의 외벽 표현, 온실, 선룸과 같은 아트리움, 벽면, 지붕, 옥상 녹화, 태양열과 지열의 집열 시스템이 있고, 둘째, 빛에너지를 활용한 외피 표현 요소는 건축물의 배치나 형태, 천창, 테라스, 발코니와 같은 베란다, 온실, 선룸, 광루와 같은 아트리움. 돌출형 차양을 비롯한, 처마, 브리즈 솔레이 등의 차양 장치, 외벽 녹화가 있다. 셋째, 바람에너지는 역시 건축물의 배치와 형태, 천창이나 수직창이 개폐되는 아트리움, 풍루 또는 필로티, 환기를 위한 굴뚝, 지붕의 풍력 시스템이 있다.
이와 같은 친환경적 외피 표현의 세부적 요소들을 통해 분석 대상으로 선정한 플래티넘 등급의 LEED인증 건축물을 분석한 결과 팡차오디와 캘리포니아 과학 아카데미가 열에너지를 활용한 친환경 건축 외피 표현 요소 모두를 건축에 적용하여 그 특성이 가장 높게 나타났고, 41 쿠퍼 스퀘어, 토레 레포르마 순으로 표현 요소의 특성이 나타났다, 빛에너지를 활용한 친환경 건축 외피 표현 요소는 41 쿠퍼 스퀘어, 팡차오디가 6가지 표현 요소 중 5가지를 활용하고 있어 빛에너지를 활용한 표현 요소의 특성이 높게 나타났고 뒤를 이어 캘리포니아 과학 아카데미와 트레 레포르마의 순으로 그 특성이 나타났다. 바람에너지를 활용한 친환경 건축 외피 표현 요소는 팡타오디와 캘리포니아 과학 아카데미 사례에서 아트리움의 개폐형 천창 형태로 활용 되었고, 토레 레포르마 사례에서는 최상층과 중간층에 베란다를 위치시켜 자연 환기가 가능하
환경적 요소 열에너지 빛에너지 바람에너지
합계 표현
요소 작품명
외벽 (이중/
복합/
고단열) 아트 리움 (온실/
선룸) 녹화 (벽면/
지붕/
옥상) 집열 (태양열
/지열)
합계 배치 /형태 천창
베란다 (테라스/
발코니) 아트 리움 (온실/
선룸/광 루)
차양 (차양/
처마/브 리즈 솔레이)
녹화
(외벽) 합계 배치 /형태
아트 리움 (개폐 천창/수
직창) 풍루/
필로 티
굴뚝 풍력 합계
41 쿠퍼 스퀘어 ■ ■ ■ □ 3 ■ ■ ■ ■ ■ □ 5 □ □ □ □ □ 0 8/15
(53%)
팡차오디 ■ ■ ■ ■ 4 ■ ■ □ ■ ■ ■ 5 ■ ■ □ □ □ 2 11/15
(73%) 캘리포니아
과학 아카데미 ■ ■ ■ ■ 4 ■ ■ □ ■ ■ □ 4 ■ ■ □ □ □ 2 10/15
(67%)
토레 레포르마 ■ □ □ □ 1 ■ ■ ■ □ ■ □ 4 ■ □ □ □ □ 1 6/15
(40%) 합계 열에너지 표현 요소 특성 12/16
(75%) 빛에너지 표현 요소 특성 18/24
(75%) 바람에너지 표현 요소 특성 5/20 (25%)
35/60 (58%)
<표 9> 환경적 요소에 따른 친환경 건축의 외피 표현 요소 분석 (□=0, ■=1)
