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2011. 12. 23. 08:00

Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(6)외피: 이중외피

이중외피 즉, 외부 벽면(글레이징)을 두겹으로 사용하는 것입니다.
다시 말해 건물 정면에 투명하거나 대체로 투명한 부분에 사용된 다수(2개이상)층의 벽 조립재료라 할 수 있습니다.
매우 어려운 설명인것 같지만, 실제 우리 주거에 많이 사용되고 있기도 합니다. 단지 기계적 설비를 동반하지 않는다는 것이긴 합니다.


위 그림에서 보는 것 처럼, 실외측 파사드, 중공층, 그리고 실내측 파사드입니다.
우리 아파트로 치면, 외부샤시, 베란다, 내부샤시로 구성된 것입니다.

실외측파사드(외부샤시)는 1차적으로 건물을 보호하는 기능을 하며 소음차단의 1차 방어선이 됩니다.
중공층(베란다)는 실내에 대한 열 충격을 완화시키기 위해 이용됩니다.
즉, 더운날에는 가운데 공기를 환기시키고 시원한 날에는 실내 공간으로 데워진 공기를 내부로 유입할 수 있는 공간이 됩니다.
중공층(베란다)부에 차양장치가 설치된다면 최적의 열차단의 기능을 충분히 해낼수 있습니다.

아래 사례는 독일 프랑크푸르트, 웨스트헤이븐 타워의 이중외피구조 내부에 있는 완충공간부입니다.


영국 런던, Arup 사무소 건물인데, 외부 유리창 파사드 전면을 덮고 있는 사례입니다.



독일 GAAG 건축 전시관의 외부 파사드로 외부파사드 안쪽으로 중공층과 박스형 창문의 실내측 파사드입니다.



다음은 매사추세츠 캠브릿지의 효소연구소 커튼월과 그 내부에 복도형으로 구성된 중공층 내부 공간 사례입니다.



이중외피 시스템은 대부분 채광을 최대화 하면서 태양열 흡수를 제어하도록 설계되는데 이는 실내 열획득이 지배적인 사무실 건물에서 전형적으로 나타납니다.
가운데 공간(완충)은 바람의 피해와 기후에 노출로 인한 차양장치의 보호 역할을 합니다.
차양장치는 흡수된 태양열 에너지를 외부파사드에 설치된 한쌍(두개소)의 개구부를 통해 가열된 공기를 환기하거나 파사드 전체의 굴뚝환기(Stack Ventilation)에 의해 외부로 반출하는 기능을 합니다.

이러한 시스템적인 잇점과 더불어, 도시환경에서의 방음기능이 월등합니다.
효과적인 이중외피는 환기공기의 유입이나 방음 장치를 잘 수행하는지가  관건입니다.

이에 추가적으로 겨울철, 데워진 완충공간의 공기를 거주공간으로 끌어들여 건물을 직접 따뜻하게 하거나, 그늘진 노출부분으로 입사된 에너지를 이동시키는 기능이 있을수 있습니다.

유럽국가들 중 특히 독일의 경우 건축규정과 문화적 전통이 외부공기에 대한 개별통제가 가능하도록 내부 유리창의 많은 부분을 운용할 수 있는 방식으로 설치하도록 하고 있습니다.

하지만, 이중외피 시스템의 효과성에 대해 논의가 분분하기도 합니다.
파사드 비용에 대한 단순비교는 이용가능한 실내바닥의 면적, 구조적 시스템의 비용, 기계실의 규모와 복잡성, 전체 건물 에너지 흐름 및 장기 유지관리 비용 등에 관한 비교 없이는 의미가 없다는 것입니다.

따라서 전반적인 환경의 질과 에너지 효율성을 높이기 위한 그린빌딩 설계의 주전략이 아닌, 보조적인 장치로 사용하여야 한다는 것입니다.
파사드 창은 채광획득을 최적화 하도록 설계되고 실외 환경과의 연계성을 제공해야만 합니다.

이중외피의 설계절차는 다음과 같습니다.

1. 열적, 시각적 쾌적, 에너지 효율성 및 기후제어 시스템 등을 고려한다.
2. 이중 외피파사드를 적용한 건물 디자인의도와 관련 설계기준을 표현한다.
   (예를들면, 이중외피파사드를 통해 주광율 (  )%제공과 에너지효율 (  )% 달성에 도움이 될 것이다.)
3. 다양한 유형의 이중외피 시스템과 시공전략을 고려하며 외도된 성능을 전달할 수 있는 건물 평면도, 벽 단면도(시스템)을 스케치한다.
4. 거주공간에서의 개별제어 고려하며, 소음차단 등에 대한 요구를 고려한다.
5. 위 사항들에 대한 체크리스트 작성 및 평가를 시행한다.
   - 자연채광 개선? 겨울철 열손실 감소? 이중외피의 환기기능? 등
6. 모형(물리적 또는 CG를 활용한 시뮬레이션)을 통한 시스템을 분석한다.




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