CHAPTER 14

Future Directions

Sustainable Construction

1. Articulating Performance Goals for Future Green Buildings

• 고성능 그린빌딩의 목표를 명확하게 하라

1) Factor 10: 자원소비를 1/10 로 줄임

2) Ecological footprint: 건물 단위면적당 대지면적으로 표시

3) Ecological rucksack: 재료 생산에 소비된 자원의 총량

4) Life-Cycle Assessment(LCA) 의 상시적용

- 재료생산과 관련된 총입력량과 출력량

2. The Challenges

• 미래의 건축을 정의할 때의 주요과제 - 차세대 기술적 도약을 따라잡기 (Taking the next technology leap)

- 건설산업의 재창조 (Reinventing the construction industry)

- 건설 생산물의 재고 (Rethinking the products of construction)

2-1. 기술의 도약 (Technology Leap)

• 기술 : 기초과학과 수학적 발견을 실용적 목적으로 인간과 자연을 위해 사용하는 것

• 미래의 건축에서의 과제 : 기술의 혜택은 크게 하고 그 영향은 작게 하는 것

- 방 법 1) Vernacular vision( 토속건축적 관점 )

2) High technology approach( 첨단기술적 접근 )

3) Biomimetic model( 자연을 흉내 내는 모델 )

2-1-1. The Vernacular vision: Relearning the past( 과거를 배운다 )

• 토속건축이야말로 현대의 생태건축에 가장 가깝다 .

• 예 :

1) Florida 의 Cracker architecture – comfort ventilation

2) 미국 남서부 및 멕시코의 Adobe architecture

- Convective Cooling (Thermal Mass)

• 지역에서 얻을 수 있는 재료를 사용한 것은 오늘날 LEED 와 같은 평가기준이 됨

• 토속건축적 접근은 현대 건축에 자연형에너지 (Passive energy design) 를 도입하는 훌륭한 시발점이 됨

Figure 14.1

Vernacular architecture in north Florida (Cracker architecture)

Figure 14.2

New Mexico adobe architecture

2-1-2. The High Technology approach

• 자원의 부족과 환경적 문제들을 새로운 기술을 개발함으로써 해결 가능

• 예 :

1) 선택적 투과유리 및 가스가 충전된 유리

2) 외기와 실내조건을 고려하여 에너지 사용량을 최적화 하는 제어 및

컴퓨터 시스템

3) 현열과 수분 ( 잠열 ) 을 동시에 회수할 수 있는 열회수 시스템

4) 산업폐기물과 소비자 폐기물을 이용하여 만든 건축자재

• 이상적인 고성능 건물의 주요 특징은 다음의 분야에 대한 현재의 기술

수준을 점진적으로 발전시키는 것에 기인함 1) 에너지 (Energy)

- 궁극적 고성능 건물은 현재 건물의 에너지의 1/10 을 소비함 - 외부에서 생산된 재생가능 에너지만을 사용하거나 건물 전체 에너지를 위해 단지내에서 재생 가능한 에너지원으로부터 에너지 생산 2) 물 (Water)

- 이상적 고성능 건물은 현재 건물의 1/10 에 해당하는 식수를 사용

- 식수 이외의 용도로는 중수나 우수 사용 3) 재료 (Materials)

- 궁극적 고성능 건물의 모든 재료는 재활용 가능 - 건설자재는 분해가능하며 , 구성재료는 쉽게 분리되어 재활용

가능 - 건물은 해체 가능 및 구성요소는 재사용 또는 재활용 가능

4) 자연시스템과의 접속 (Natural systems interface)

- 고성능 건물은 자연시스템과 통합되어 상호간에 이로운 방향으로

서비스와 영양분을 교환 - 자연시스템 ① 폭우를 빨아들이고 저장 ② 냉난방 효과 ③ 쾌적성 ( 즐거움 ) 제공 ④ 먹거리

제공 ⑤ 폐기물 처리 5) 디자인 (Design)

- 이상적인 고성능 건물은 생태에 근거를 둔 원칙에 의해 설계됨 - 건축가 , 조경건축가 및 엔지니어는 건물의 복잡성을 최소화하고 적응성과 유연성을 극대화하기 위하여 협력한다 .

6) 인간의 건강 (Human health)

- 고성능 건물의 모든 실내환경을 신중하게 고려함 → 공기질 , 소음 , 조명의 질 , 온습도 조절 - 오직 VOC 무방출 재료만 허용

2-1-3. Biomimetic Model

• Janine Benyus “Biomimicry: Innovation Inspired by Nature”, 1997.

- 인간을 위한 제품과 서비스를 위한 기본으로서 자연에서의 디자인과

생산과정을 본받자 - 기본적 개념 : 자연을 관찰하고 재료와 에너지 시스템의 기본을 자연을 관찰한 결과로부터 얻음 - 예 : 조개껍질 vs 벽돌 ⑴ 조개껍질 - 상온의 수온에서 아무런 폐기물 없이 생산되어 껍질 안의

생명체를 보호하는데 완벽하게 기능함 ⑵ 벽돌 - 수천도의 온도에 의해 생산되면서 방대한 양의 에너지를 소비하고 공기 , 물 및 토질을 오염시키는

물질 배출 - 또한 재료의 장거리 수송에도 추가적인 에너지 소비

기타 예 :

- 탄소동화작용 ( 태양빛 → 화학적 에너지로 변환 )

- 신경과 세포의 정보저장 및 전달능력 - 고강도 , 초경량 재료 - 강력한 접착제 (홍합 -mussels) 등

2-2. Reinventing the construction industry

• 건설산업이란 : 건물의 설계 (design) → 시공 (Construction) →

사용 (Operation) → 갱신 / 수리 (Renovation) → 폐기(Disposal)

• 기존의 건설산업의 주안점 - 초기비용을 낮추는 것 - 고품질의 디자인에 별 관심 없음 - 저비용 재료 및 시스템 →최소한의 성능발휘 - 시공은 공기단축을 최우선적으로 고려하여 실행 - 노후 건물은 철거하여 매립

• 미래의 고성능 건물의 생산을 위한 변화

1) Technology

- 자원소비와 건물의 환경적 영향을 최소화 하는 기술이 개발되어야 함

2) 정책 (Policy)

- 건물은 생애비용을 기반으로 건설되어야 함

3) 동기부여 (Incentive)

- 정부는 고성능 건물에 재정적 인센티브 제도를 도입해야 함

4) 교육 (Education)

- 건설산업관련 모든 직종에 대해서 고성능 건물의 필요성 ,

생산방법에 대해 교육해야 함

- 건축주 , 건축가 , 엔지니어 , 조경건축가 , 실내디자이너 , 시공관리자 ,

하청업자 , 건설재료 및 제품 제조업자 , 보험 및 채권업자 ,

부동산 중개업자 , 건물 시운전 컨설턴트 등

5) 성능기반 설계비 (Performance-based design fees)

- 자원소비와 환경에의 영향에 대한 목표치를 초과할 수 있도록

설계 및 시공업자에 대한 인센티브 제공

- 목표치

① 에너지 및 물 사용량 ② 건물의 건강성

③ 건설 폐기물 ④ 대지내의 자연적 자산 보호

⑤ 기타 건물의 성능향상을 위한 목표

6) 시공과정 (Construction process)

- 시공과정에서 자연에의 영향을 최소화 해야 함

① 건설폐기물 양을 줄임 ② 재활용 ③ 자투리 재료의 재사용

④ 부지의 침식을 효과적으로 제어하는 방법을 이해

⑤ 시공과정에서 대지내의 식생과 동물 보호

⑥ 시공과정에서 토지의 다짐을 최소화

⑦ 재료를 저장할 때 오염되지 않도록

2-3. Rethinking the products of construction

• 각각의 건물을 건설하고 운전하는데 사용되는 자원 이외에도 건물의 배치도 자연에 부가적인 영향을 미친다 .

1) 건물들을 용도지구별로 구분 ( 주거지역 , 상업지역 , 산업지역 , 행정지역 ,

문화지역 ) 함으로써 교통량 증가시킴

- New urbanism 또는 traditional neighborhood development

: 건물의 종류와 용도를 혼합시키고 도로와 동네를 도보가 가능하도록 설계 ○ 목표 : 개인주택에서 10 분 거리내에 모든 일상생활에 필요한 건물배치

2) 건물 자체를 건설하고 사용하는데 방대한 양의 자원이 필요하므로 다음사항을 고려해야 함

- 과연 건물을 지어야 하나 ?

- 이미 필요한 공간이 확보되어 있는 것은 아닌가 ?

- 건물을 더 작게 지을 수는 없는가 ?

- 기존의 건물을 다른 용도로 변환 시킬 수는 없는가 ?

3. Revamping Ecological Design( 생태적 설계의 개선 )

• 현재의 생태적 설계는 실제 생태와 매우 약한 연관성을 갖고 있다 .

→ 거의 모든 고성능 건물이 생태학적 디자인을 참고하였다고는 하지만

실제로는 디자인에 생태를 응용한 증거는 거의 찾아보기 어렵다

따라서 , 전혀 새롭고 포괄적인 생태학적 디자인의 개념이 개발되어야 한다 .

• 일반적인 개선방안 (General): 15 항목 (PP. 413-414)

• 재료관련 사항 (Materials): 11 항목 (PP. 414-415)

• 디자인 관련 사항 (Design): 12 항목 (P. 415)

• 산업 생태 (Industrial Ecology): 5 항목 (PP. 415-416)

• 건설 생태 (Construction Ecology): 3 항목 (P. 416)

• 기타 이슈 (Other Issues): 4 항목 (P. 416)

4. The Cutting Edge- the South Dade Ecology Institute ( 최첨단 - 사우스 데이드 생태연구소 )

• 2004년 University of Florida 의 Jeffrey Huber 의 석사학위 설계 프로젝트

• Siting( 건물의 배치 )

- 건물이 부지와 잘 조화되도록 설계됨 - 건물용도 : 생태교육을 위한 건물로서 학생들이 수업기간 동안 머물

수 있도록 호텔을 포함 함 - 건물배치 : 기존의 수로 위에 배치 - 홍수피해를 피하기 위해 주요 구조체를 지상으로부터 띄워서 설계 - 지붕 : 농작물 밭과 공원화 - 주차장 : 투수 가능하도록

Figure 14.4

The building raised above the floodplain, the vegetative screens, and the close integration of

local agriculture with the building

Figure 14.3

The Surrounding agricultural area and the rainwater harvesting tower.

• Interior climate control( 실내 기후제어 )

- 에너지 소비 줄이기 위해 기계적인 방법보다는 건축적인 방법으로 실내기후 조절 - 건물 외벽에 식생으로 처리하여 태양열 취득 제어 - 모든 방에 개폐 가능한 고창 (Clerestory) 을 설치하여 자연환기 촉진 - 건물의 방위를 남동향으로 하여 더운 여름에 주된 동남풍을 이용할 수 있도록 설계 - 각실의 천장고를 높게하여 연돌효과 발생 - 건물외피의 식생과 지붕의 식생으로 인해 건물이 시원함 - 모든 공간이 연결되어 있어서 통풍 양호

※ 즉 , 대지의 기후 여건을 충분히 활용하여 냉방효과와 충분한 자연채광을 달성

Figure 14.6

View of the wastewater treatment anaerobic chambers and rainwater towers

Figure 14.5

The roof is used for growing food crops that also absorb stormwater and contribute to a thermally resistant roof system

Figure 14.7

View of upper-level exterior walkway, with biological screens

• Hydrologic cycle( 물 사이클 )

- 지붕에 설치한 수탑 (Water Tower) 에 의해 빗물 모으고 , 자외선 살균 및

여과 장치를 통해 처리된 물로 샤워 , 식기세척 , 지붕 정원수의 대부분을

해결하고 , 거물의 급수시스템 내에 정압 (Positive pressure) 유지하여

펌프가 필요 없음 - 중수시스템에 의해 처리된 물은 화장실 세정수와 지상의 농작물 경작에 사용 - 모든 물은 대지내에서 처리된 후 수로로 방류됨 - 과도한 양의 빗물은 수로로 보냄

• Site and Site Agriculture

- 건물 주변에서 야채 , 옥수수 등을 경작 - Biofuel(바이오 연료 ) 의 생산을 위한 발효시설 - 대중교통 (Bus) 과 자전거도로 설치하여 지역 커뮤니티에 접근 가능 - 건물 대지상에 일일 야채시장 운영

5. Beyond the Cutting Edge: Sustainable Geometries ( 최첨단을 넘어서 - 지속가능한 기하학적 형태 )

• 뉴멕시코 대학의 Kim Sorvig 교수 저서 - “Sustainable Landscape Construction”, 2000. 에서 생태 디자인으로의

가교로서 프랙탈 건축 (Fractal Architecture) 의 개념을 선보임

6. Summary and Conclustions

• 미래의 고성능 그린빌딩의 질적 수준을 구체적으로 설정하는 것은 이 분야의 실질적 발전을 위해 필수적이고 중요함

• 본 장에서 세가지 잠재적인 접근 방법을 설명함 1) Vernacular vision( 토속건축의 관점 )

2) Technological approach( 기술적 접근 )

3) Biomimetic model( 생태 따라하기 )

• 생태학적 디자인의 튼튼한 이론에 기초하여 자연과 인간이 물질과 에너지를 상호 교환하면서 공생할 수 있는 인간환경 개발