친환경건축 구현을 위한 패시브디자인 요소기술의 통합설계에 관한 연구 = A study on Integrated Design to Compose Technical Elements of Passive Design to realize Sustainable Architecture

국문 초록 (Abstract)

최근 '친환경 건축'에 대한 관심이 높아짐에 따라 친환경 건축을 구현하기 위한 다양한 접근 방법에 대한 논의가 활발히 진행되고 있다. 선진 각국에서는 환경 친화적이고 지속가능한 개발의 개념을 도입한 환경 친화 건축, 지속가능한 건축, 그린 빌딩, 생태건축 등 다양한 이론과 개념으로 지구환경 문제에 대처하면서 보다 쾌적하고 인간적인 건축물을 창출하기 위한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.
따라서 본 연구에서는 친환경 설계에 대한 긍정적 인식과 더불어 기 연구된 계획요소 및 이에 따른 기술들을 통합하여 설계에 직접 적용할 수 있는 방법을 연구하고자 하였다. 또한, 친환경 건축 계획에 있어 설계자의 측면에서 패시브 디자인의 요소기술을 통한 통합적 설계방안을 제시함으로써, 향후 친환경건축의 발전 방향을 제시하고자 하였다.
이를 위해 친환경 건축의 디자인 기법, 즉 패시브 디자인과 액티브 디자인의 특성 및 프로세스, 차이점 등에 대해 예비적 고찰을 선행하였고, 패시브 디자인의 중요성을 인지하였다. 결과적으로 기존의 친환경 건축은 ① 열의 차단 및 순환, ② 통풍 및 환기, ③ 채광 및 일조의 세 부분에 주로 영향을 받고 있으며, 친환경 건축 계획을 위해 이를 조절하는 방법을 모색해 왔음을 알 수 있었다.
본 연구에서는 이러한 일반적 논리에 의해 다음의 패시브 디자인 요소기술을 도출하였다. 그리고 ① 대지 환경 및 향(배치계획 및 주변 컨텍스트 고려), ② 건물의 형태(3D 매스 및 2D 평입단면), ③ 이중외피, ④ 차양 및 루버(채광포함), ⑤ Eco Shaft 및 아트리움, ⑥ 단열 및 기밀시공, ⑦ 인공녹화의 패시브 디자인 요소기술을 바탕으로 1970년대 이후 노만 포스터의 17개 주요 작품 분석하였다.
그 결과 노만 포스터의 건축 역시 일반적 친환경건축 논리에 의해 분석이 가능함을 밝힐 수 있었고, 패시브 요소기술의 다양하고 구체적인 활용성 역시 인지할 수 있었다. 또한 이들 요소가 각각 분리되어 작용하는 것이 아니라 각기 다른 요소기술에 서로 영향을 미치며 상호작용하고 있음을 확인할 수 있었다. 뿐만 아니라 패시브 디자인 요소기술은 액티브적 요소기술과 분리된 것이 아니라, 함께 적용, 활용될 때 그 효과가 배가됨도 연구 결과로 도출할 수 있었다.
결과적으로 연구 결과를 바탕으로 친환경건축물의 매스, 외피, 재료, 공간디자인의 4가지 부분에 대하여 통합적 디자인 방안을 제안하였으며, 기존의 친환경 건축물계획에서의 패시브 디자인의 한계점 및 문제점을 밝히고 통합디자인 개념 및 프로세스에 의한 개선점도 도출하였다.
본 연구는 패시브 디자인 요소기술이 통합설계라는 새로운 관점에서 초기 설계 단계부터 완공 후 사용에 이르기까지 여러 방향으로 통합적 계획을 모색해야 함을 밝힘으로써 향후 친환경건축설계의 발전 방향을 제시함에 의의를 갖는다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The study of various approaches, realizing the 'Sustainable Architecture', is briskly discussed in order to reflect the recent interest toward the 'Sustainable Architecture'. In developed countries, they continue to study that can be used to create more comfort and to seek more humanity so that they can effectively solve the environmental crisis using various theories and notions such as Environmental Friendly Architecture, Sustainable Architecture, and Green building, Ecological Architecture.
Therefore, The purpose of this study is raising a positive recognition about the 'Sustainable Architecture' and at combining pre-studied planning factors and corresponding technologies to apply directly to the design work. And this study suggests, in Architect's perspective, the direction where the 'Sustainable Architecture' must be headed in the future by showing the Integrated Design method that could be explained by the factors of passive design.
To achieve this purpose, prestudy was fulfilled to find the processes, the characteristics ,and the difference between 'Active Design' and ' Passive Design', making us to recognize the importance of 'Passive Design'. As a result, the existed Sustainable Architecture is strongly affected by three factors , such as ① control of heat, ② ventilation, and ③ natural lightings, and have found the way to control such factors throughout the Sustainable Architecture planning.
This study relies on general logic process to draw a Technical Element of 'Passive Design', and seventeen of Norman Foster's major work were analyzed by seven important passive design factors, such as ① Building site's environment and Direction(Consideration of the site plan and the context around), ② The form of building(3D mass and 2D drawing), ③ Double skin System, ④ Solar-screen and louver(Including natural lighting), ⑤ Eco Shaft and atrium, ⑥ Insulation and Air tight construction, ⑦ Artificial Greenery
Throughout these analyses, It is evident that Norman Foster's works could be analyzed not only by general Sustainable Architectural Logic but also by specific factor technology of Passive Design, which applies not by differentiated from Active Design but by combined with it, thus making a better result.
In conclusion, using the result obtained by such procedures, this study suggests Integrated Design method of Sustainable Architecture that includes mass, skin, material, and space design, limitation and problem, and development through concept and process of Integrated Design.
This study has a meaning because it showed 'Passive Design' concept that suggested Integrated Design plan by observing process from pre-design phase to after service phase, leading the right direction where the Sustainable Design must be headed.

목차 (Table of Contents)

• 제1장. 서론 = 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 = 1
• 1.1.1 연구의 배경 = 1
• 1.1.2 연구의 목적 = 4
• 1.2 연구의 범위 및 방법 = 5
• 1.2.1 연구의 범위 = 5
• 1.2.2 연구의 구성 = 7
• 1.2.3 연구의 방법 = 9
• 1.3 선행연구 고찰 = 9
• 제2장. 이론적 배경 = 12
• 2.1 환경 문제와 지구 온난화 = 12
• 2.2 에너지 위기와 건축 = 20
• 2.2.1 태양 에너지 = 21
• 2.2.2 풍력 에너지 = 23
• 2.2.3 생물자원(바이오매스) 에너지 = 24
• 2.2.4 조력 에너지 = 25
• 2.2.5 지열 에너지 = 25
• 2.2.6 수력 에너지 = 26
• 2.2.7 재생가능 에너지와 기술주의 = 28
• 2.3 패러다임의 전환 = 29
• 2.3.1 생태건축 : 에너지문제에 대한 고찰 = 30
• 2.3.2 환경보존도시 = 31
• 2.3.3 지속가능한 발전 (Sustainable Development) = 32
• 제3장. 친환경건축의 개념 및 디자인 기법 = 34
• 3.1 친환경건축의 개념 및 특성 = 34
• 3.1.1 친환경건축의 개념 및 의의 = 34
• 3.1.2 친환경건축의 특성 = 38
• 3.2 친환경건축의 디자인 기법 = 39
• 3.2.1 패시브 디자인 = 39
• 3.2.2 액티브 디자인 = 45
• 제4장. 패시브 디자인 요소기술에 따른 사례분석 = 51
• 4.1 분석기준 = 51
• 4.2 패시브 디자인 요소기술 = 63
• 4.2.1 대지 환경 및 향 = 63
• 4.2.2 건물의 형태 = 69
• 4.2.3 이중외피 = 75
• 4.2.4 차양 및 루버 = 82
• 4.2.5 Eco Shaft 및 Atrium = 86
• 4.2.6 단열 및 기밀시공 = 91
• 4.2.7 인공 녹화 = 99
• 4.3 소결 = 106
• 제5장. 패시브 디자인 요소기술의 통합적 설계 = 108
• 5.1 통합적 매스디자인 = 110
• 5.2 통합적 외피디자인 = 115
• 5.3 통합적 재료디자인 = 120
• 5.4 통합적 공간디자인 = 125
• 제6장. 結論 = 128
• 참고문헌 = 133
• ABSTRACT = 138
• 감사의 글 = 141