친환경 초고층 주거 건축물 설계 연구

Abstract

20세기 들면서 산업과학의 발달 및 도시화는 지구 대기오염, 오존층 파괴, 지구 온난화, 기상이변, 자원의 고갈 등 지구 생태계의 평행을 위협하는 현상이 도처에서 발생하고 있다. 따라서 환경문제의 해결은 사회 모든 분야에 요구되어지고 있으며 건축 또한 자연 에너지를 적극적으로 활용하여 화석연료의 소비를 억제하는 방향으로 변화하기 시작하였다. 과거 자연주의 건축의 시대에는 건축은 자연의 형태를 직접 디자인에 표현하는 방법으로 자연을 도입하였다. 알바 알토는 핀란드의 대표적인 자연인 호수의 형태를 디자인 요소로 적용하였고, 안토니오 가우디는 자연의 종려나무 잎 모양과 야자수 나무 등의 자연의 형상을 디자인에 직접적인 형태적 요소로 사용하였다. 이러한 자연의 도입은 1970년대 이후 나타난 환경 친화적 건축의 흐름으로 발전 되면서 자연의 시스템을 분석하고 자연의 구조를 파악하여 그 기능적인 시스템을 건축물에 적용하는 시대로 발전되고 있다. 현재 건축의 발전의 방향은 지구의 자연 시스템에 순응하고 자연의 원리에 따라서 적응하는 것이다.

1990년대 이후로 서울의 도심을 중심으로 등장한 초고층 주거 건축물은 고밀화 및 고층화로 거주자의 주거성능에 많은 문제를 발생시키고 있으며 현재는 보다 환경친화적 주거건축물이 요구되고 있는 시기이다. 초고층 주거 건축물의 집중화된 평면 구조 때문에 일조량의 부족, 자연채광, 자연환기, 자연통풍의 문제가 대두되기 시작했으며, 이런 자연 에너지 이용의 한계에 따른 결점을 기계식 공조의 도입을 통해 해결함으로써 과중한 유지비 지출을 입주자 부담하였다. 이러한 현실에서 초고층 주거건축물의 문제점들을 개선 할 수 있는 환경친화적 초고층 주거 건축물의 필요가 절실히 요구되고 있다. 현재까지의 국내의 현실은 초고층 주거 건축물의 환경친화적 계획 방향에 관한 연구만이 이론으로만 제시될 뿐 실질적으로 이러한 이론을 적용하여 친환경 초고층 주거 건축물을 직접 설계로 발전시킨 사례가 전무하였다. 그러므로 본 연구에서는 환경친화적 초고층 주거 건축물의 특성 및 계획요소를 도출하여 적용 가능한 계획 방향을 정립하고 구체적 디자인으로 발전시켜 환경친화적 초고층 주거 건축물의 주동 설계안을 제시하고 설계된 주동평면과 기존의 초고층 주거 건축물의 주동평면과 주거 성능을 비교하여 환경친화적 정도를 분석하고 그 가능성을 제시하는 것을 목표로 한다.

본 연구에서 환경친화적 계획요소를 분석 한 결과 자연에너지를 적극 활용하는 자연채광 구조, 자연통풍, 환기 및 냉각 구조, 우수의 활용, 건축녹화(수직조경), 공중보행로 등의 환경친화 계획요소를 도출 할 수 있었고 건축 형태적으로는 필로티구조, 보이드공간, Skycourt, 옥상정원 등의 유형으로 분석되었고, 그리고 국내사례를 통하여 초고층 주거건축물의 문제점을 분석한 결과 일조량의 부족, 자연채광, 자연환기, 자연통풍의 문제 등이 분석되었다. 그러므로 이러한 문제를 해결하는 방향으로 환경친화적 계획요소를 적용한 설계안을 제시하였고 계획된 주동평면의 주거특성을 분석하면 설계안으로 제시된 10호 조합의 주동평면의 특성은 단위세대 10호 모두가 3면 개방구조 형태로 세대 간 마주치는 각도가 120도 이상 확보되어 일조량이 극대화되었고, 10호 단위세대 모두가 내부의 보이드 공간으로 맞통풍 구조로 자연통풍, 환기, 냉각을 할 수 있는 형태로 디자인되었고 내부의 보이드 공간으로 바람길 및 햇빛 통로의 역할을 하는 Skycourt를 각층에 도입하여 지상에서 옥상까지 연속해서 수직조경이 가능한 구조로 디자인 되었다. 또한 Skycourt의 식물은 건물의 온도와 습도를 조절하며 쾌적한 공기정화 작용을 한다. 설계안의 주동평면(10호조합)을 기존의 국내사례의 초고층 주거건축물의 주동평면(10호조합)과 주거성능을 비교한 결과 향 분석, 면개방 분석, 통풍구조 분석을 종합 분석한 결과로는 설계안이 기존 사례안(10호조합)보다 176% 나은 주거성능을 가진 것으로 분석되었고 대안인 주동평면(8호조합)은 기존 사례안(8호조합)보다 145% 나은 주거성능을 보였다.

그러므로 앞으로 설계에 가장 먼저 도입되어야 할 환경친화적 계획요소로는 건물 내부에 보이드 공간을 도입하는 설계방법이라 할 수 있을 것이며 앞으로 진행되어져야 할 친환경 초고층 주거건축물 설계의 방향이라 할 수 있을 것이다.