일본의 지속가능한 건축 (8) : 와세다대학 산학보육센터

● Incubation on Campus Honjo Waseda
와세다 대학(일본어: 早稲田大学)은 일본의 명문사립 대학교이다.
대학 본부는 도쿄 신주쿠 구 니시와세다(西早稲田)에 위치하며, 설립년도는1882년이며, 학생수는 학부 45,192명 (2008), 대학원: 8,609명 (2008)에 이른다.
본 건물은 사이타마현 혼조시에 있는 연구소로 산업체와 공동으로 연구개발하여 생산단계까지 개발하는 창업보육센터의 기능을 가지고 있다.

(건물은 주변지형과 어울리도록 원호로 배치되었다.)

(계곡에서 불어오는 바람은 건물을 향하게 되게 배치되어 환기에 유리한 배치이다.)

● Project Outline / 개요 
- 이 복합시설은 울창한 자연환경에 둘러싸여진 와세다대학 혼조캠퍼스에 위치하고 있다.
- 대학원 연구실과 개별 회사 간에 공동으로 연구하기 위한 시설로서, 특별히 환경과 정보의 관계를 연구하기 위해 지어졌다.
- 센터의 목적은 대학에서 만드는 새로운 산업을 창업하는데 있어서 대학과 지역산업이 협력을 강화하기 위하여 만들어졌다.
- 지속가능한 건축으로서 나아가 우리는 환경에 전혀 영향을 미치지 않는 건물이 되며, 자연환경과 조화를 이루는 것을 목적으로 한다.

(A동과 B동은 실험연구동 v동은 공동작업자을 배치되어 있다.)

(경사형 테라스와 솔라 굴뚝이 특징이다.)

● Basic Information / 건물개요
[CASBEE rank] S ()
[CASBEE tool used] CASBEE for New Construction (2004 edition)
[Location] Honjo City, Saitama Prefecture
[Completion date] February, 2004
[Site area] 18,493m2
[Total floor area] 8,160m2
[Structure] RC, part S
[Floors] 3F above ground
[Owner] Organization for Small & Medium Enterprises and Regional Innovation,
Japan (SMRJ)
[Designer] Nihon Sekkei, Inc.
Corporation [Contractor] Toda Corporation, Kyudenko Co., Inc., Shinryo Corporation

(처마녹화와 복도측의 솔라굴뚝, 천정의 격자형 목제노출 천청을 볼 수 있다.)

● Special Features/ 건물의 특징
Q-1 Indoor Environment / 실내환경
-  실내 온도를 복사효과를 반영하여 조절한다.
-  복사냉난방 판넬 + 팬코일 유닛에 의한 자연환기를 혼용한 공조방식
-  녹음 처마와 브라인더에 의해 태양광 차단
-  일정하게 바람의 양을 조절하는 슬릿을 사용
-  오염원을 없애고, 옥상을 통해 배기

Q-2 Quality of Service / 서비스의 질
- 60VA  / 연구실 A동, B동
- 천정고 3.3M
- 내진성을 25% 강화
- 빗물을 다목적으로 사용하고 물절약형 위생기구
- 주 연구실의 허용하중 800Kg/m2
- 장래 변화성을 확보를 위한 바닥배관 
- 목조 가구식 천정내에 일체화된 배선계획

Q-3 Outdoor Environment on Site / 대지내 외부환경
- 처마부분에 녹화와 옥상녹화를 통해 새들의 생태서식지 조성
- 원래의 계곡의 지형을 따라 건물과 조경계획
- 녹화와 건물의 형태는 지역적 특성과 조화를 이루도록 계획
- 옥상녹화의 분포와 처마부분의 녹화계획은 지형선과 일치가 되도록 계획

LR-1 Energy
- 모든 건물에 처마녹화와 옥상녹화를 적용하였다.
- 솔라 굴뚝을 사용한 자연환기, 공용지역에 천장을 적용
- 암모니아 냉각수를 사용한 가스 히트펌프와 방출열 온도를 재사용(COP 1.8)
- BEMS (Building Energy Management System)

LR-2 Resources and Materials
- 빗물 이용탱크 160톤
- 암모니아 냉각수를 열원 설비에 사용

LR-3 Off-site Environment / 외부의 환경
- 후퇴된 부분에 잔디로 마감된 부분은 새들을 위하여 고려
- 건물의 조경은 주변 지역과 조화를 이루도록 함

● Other Features / 기타 특징
- 솔라 굴뚝은 다목적으로 사용할 수 있다. 자연환기를 시키는, 빛을 모아주는 장치로서, 장차 배관피트로서의 가능성과 실험연구소의 닥트 등으로 사용된다.

● 복사열 냉온 판넬과 팬코일 유닛을 조합한 냉난방
- 덕트와 팬이 필요 없는 냉온 판넬을 팬코일 방식을 접목시킨 장수명 공조방식을 적용하여 새로운 실내 환경을 조성
- 냉난방 방열판넬은 창측에서 실내온도를 자유롭게 조절할 수 있도록 세로로 설치
- 외부 공기 흡입구 근처에 그것을 설치하여 냉각과 제습이 가능하도록 하였으며, 자연환기와 복합된 가변적 종합 공조방식
- 외부 공기 흡입구는 일정한 바람이 흡입할 수 있는 세로홈/ 일정한 조건에서 폐쇄하여 환기를 조절할 수 있는 개구부를 적용하였다.
- 실제 계측을 통해서 에너지 절약효과와 창주변의 환경이 개선됨을 확인하였다.

(복사판넬에 15도시 유지시,하절기에 냉방효과가 크다.)

(창측설치된 복사판넬)

(복사판넬 설치시 냉방효과)

● 솔라굴뚝을 통한 자연환기와 자연채광
- 전체 건물에자연 환기 도입
- 건물의 중심축에 따라 일정 간격으로 배치된 15개의 솔라 굴뚝에 의하여 굴뚝 효과에 의해 공기의 상승흐름을 증진시킨다.
- 이것은 바람이 없는 경우에도, 건물의 대부분의 지역에서 환기효과를 가질 수 있다.
- 자연환기 뿐만 아니라, 솔라 굴뚝은 실내 복도에 자연채광을 가능하게 하여 다소 어두운 부분을 개선하는 효과를 가진다.
- 솔라 굴뚝은 건축적 환경적 계획 두 가지 측면에서 결합되었다.
- 그것은 파이프 작업이나 덕트 공간으로서 사용될 수 있으며, 장래 실험 실습실의 공기 배출을 위한 추가적인 설비공간으로 사용될 수 있다.
- 최종적으로 그것은 비상 상황시 복도로부터 연기 배출구의 기능으로서 계획되었다.

(솔라굴뚝의 흡입효과로 무동력 자연환기 개념도)

(솔라 굴뚝과 천정마감이 없는 노출형 구조모습)

(복도에 설치된 솔라굴뚝 : 청색부분)

● 돌출측벽과 처마녹화를 사용하여 옥상조경과 태양광 차단효과

(처마녹화와 차양)

(태양광 차단을 위한 돌출벽)

- 처마녹화와 옥상녹화는 주변 새들의 서식지 환경을 보호할 수 있도록 사용되었고, 건물내에 유입되는 태양열부하와 온도부하를 저감하는 효과
- 처마녹화의 구조는 조경박스에 아이비를 녹화가 철망에 의해 보호
- 테라스의 빗물은 조경박스에 직접 연결되어 있으며, 이것은 별도의 관수설비가 요구되지 않는 자유로운 유지관리
- 여러 차례의 연구 후에, 이 계획은 콘크리트 화단박스가 하절기에 태양 직사광을 차단
- 간절기에 처마녹화를 통해서 빛을 여과함으로서 실내 환경을 부드럽게 함
- 결과적으로 처마녹화와 돌출 벽은 전체 건물의 입면 디자인에 적극적으로 반영
- 뿐만 아니라 건물 외측면의 부하를 207,4MJ/m2수치로 훌룡한 결과를 낳았으며, 주변 환경과 훌룡한 조하를 이루는 건물을 만들어 내었다.

(시간대별, 수직 수평차양시설의 효과검토 그림)

(처마와 돌출벽이 일조차단에 미치는 영향을 계절별, 시간대로 체크를 통해 크기와 위치를 조절한다.)

● 목재 가구식 천정방식
- 자원을 절약하고 변경에 대해 쉽게 대응할 수 있는 구조이다.

(실내 격자형 천정)

- 사무실의 목재 격자형 천정은 장수명과 자원 절약을 위해서 디자인되었다.
- 실내에서 변경과 보수를 쉽게 하기 위해서, 천정은 주간선 전원이 있는 곳에 닥트 배관이 되어 있으며, 업무용 조명을 고정할 수 있게 되어있다.
- 뿐만 아니라 조명 설비와 배선은 IT설비를 위하여 선로가 잡혔다.
- 유사하게, 공조방식에서도 천정면에 급기구도 필요 없이, 벽이나 바닥에 설치하고, 그러나 복사 냉온판넬은 사용되며, 덕트와 팬이 없는 방식은 장수명과 유지관리를 쉽게 할 수 있게 한다.
- 더욱이 건물의 예상되는 생애주기와 설비, 자원 보존의 필요성에 대한 차별성을 고려하였으며, 천정은 특별한 구성에 구애받지 않는 유사한 형태로 되어있다.
- 이것은 목재 격자 천정은 움직임 없이 설비를 교체하거나 수선을 가능하게 한다.

(노출격자형 천정의 가변성 : 조명, 덕트 위치의 조정이 가능)

(노출 격자형 천정의 모습)

 

<< 참고할 만한 요소들 >>

1. '쏠라 굴뚝'이라는 새로운 요소 도입
:  이 요소의 가장 큰 장점은 빛을 실내에 부어주는 광덕트 기능을 가지며, 상부 개방에 의해 자연환기를 유도하는 환기덕트 기능을 가진다. 부수적으로 장래 기능변경에 따라 설비피트의 기능을 고려하였다고 한다.
장수명 건축이라 건물용도의 가변성을 고려한 설비공간의 확보를 통해 건물의 수리범위를 줄여주는 역할을 하게 됨에 따라 자원에너지를 적게 사용하도록 고려한 것이다.
단점은 공간을 점유한다는 것과, 층별 방화구획상의 애로사항이 있을 것 같다.
그러나 가장 큰 효과는 자연광 채광을 통해 복도의 쾌적한 환경조건을 만들 수 있는 좋은 예라고 할 수 있다.

2.  처마차양의 복합적 기능과 외피 디자인요소의 상징성
: 처마녹화는 획기적인 아이디어 인것 같다. 들새들의 서식지를 고려하였다니, 실내에서 새소리를 들을 수 있는 유쾌한 구조인것 같다. 또한 창밖 조망시 눈앞의 녹음은 시야를 즐겁게 해줄 수 있으며, 시건간에 좋은 요소인것 같다.
그리고 하절기 차양역할을 하게 되며, 일반 구조물 차양에서 야기되는 반사광을 줄일 수 있는 장점이 많은 구조이다.
처마녹화는 건물 외피에서 조형성 획득을 위한 요소로 반영되어진 듯하다. 세월이 흘러 건물과 주변지형이 자연스럽게 어울리는 단면구조와 매스의 구성이 훌룡한 건물이다.
무엇보다 디자인의 원천을 에너지 절감을 위한 건축요소에 의해 결정되었기에 환경윤리적으로 건강한 건물이미지를 쉽게 표현할 수 있는 구조인것 같다.
단 유지관리상의 애로사항은 조금은 있을것 같다.

<< 마무리 하면서 >>
무기물질인 건축물에 윤리성, 철학성을 대입한다는 것이 비약적인 상상일 수도 있지만, 건축물의 유지시 사용되는 에너지가 지구환경에 미치는 영향을 고려한다면 철학보다 더한 추상적인 개념을 적용한다고 하드라도 용서될 수 있을 것이다.
디자인 초기 단계에서 주변환경과의 조화, 주변 생태계서식지의 피해를 줄이기 위한 처마녹화에 의한 들새들의 서식처를 제공한다는 기본개념은 환경에 대한 윤리성을 잘 반영한 요소라고 생각된다.
다음 근무자의 쾌적한 환경조성을 위해 동력을 사용하지 않고 고정 시설물에 의한 '패시브 시스템'은 에너지 절약형 설계 수법에 해당된다.
자원을 적게 사용하기 위해서 노출천정을 하거나, 가변성을 고려한 배려는 장차 발생된 자원과 에너지 절약을 위한 배려한 청교도적 정신이 반영된 철학적, 윤리적인 건물이라 칭하여도 감히 누가 비판 할 수 있을까?  <<<