3-2. 생태건축의 개요 및 설계방법에 대하여 설명하시오.

1. 생태건축의 개요

생태건축(Ecological Architecture)은 건축물이 건설되고 사용되는 과정에서 자연 환경과 인간에게 미치는 부정적인 영향을 최소화하고, 나아가 자연 생태계와의 조화와 공생을 추구하는 건축의 철학이자 실천적인 방법론입니다. 이는 단순히 에너지를 절약하는 수준을 넘어, 건물의 전 생애 주기(기획, 설계, 시공, 운영, 해체 등)에 걸쳐 자원 소비 및 환경 부하를 최소화하고, 주변 생태계와의 관계를 고려하며, 거주자에게 건강하고 쾌적한 환경을 제공하는 것을 목표로 합니다.

생태건축은 다음과 같은 핵심 가치를 추구합니다.

• 환경 보전: 자연 자원 및 에너지 소비 최소화, 오염 물질 배출 감소, 생태계 및 생물 다양성 보전.
• 인간 건강 및 쾌적성: 유해 물질 사용 최소화, 자연 채광 및 환기 활용, 건강한 실내 환경 조성.
• 지속가능성: 건물의 장수명화, 재활용 및 재사용 고려, 미래 세대를 위한 자원 보존.
• 생태계와의 조화: 주변 자연 환경과 어우러지는 디자인, 대지 특성 존중, 녹지 공간 확보.

생태건축은 '지속가능한 건축(Sustainable Architecture)', '녹색 건축(Green Building)', '환경 친화적 건축' 등과 개념적으로 연결되지만, 생태계와의 적극적인 상호작용 및 생물 다양성 보전에 더욱 큰 의미를 두는 경향이 있습니다.

 

2. 생태건축의 설계 방법

생태건축의 설계는 건물의 초기 구상 단계부터 해체에 이르기까지 전 과정에 걸쳐 환경 영향을 고려하는 통합적인 접근 방식을 요구합니다. 주요 설계 방법은 다음과 같습니다.

• 대지 선정 및 계획:
  • 환경 영향 최소화: 생태적으로 민감한 지역(습지, 야생 서식지 등)이나 비옥한 농지 개발을 피하고, 기존 생태계 파괴를 최소화할 수 있는 대지를 선정합니다.
  • 대지 특성 활용: 대지의 지형, 기후, 향, 풍향, 기존 식생 등을 면밀히 분석하여 건물 배치 및 형태에 반영하고, 자연 지형 변화를 최소화합니다.
  • 접근성 고려: 대중교통과의 연계성을 고려하여 차량 의존도를 줄일 수 있도록 계획합니다.
  • 빗물 관리: 빗물 유출량을 줄이고 지하수 함양을 위해 투수성 포장, 침투 시설, 저류 시설 등을 계획합니다.
• 패시브(Passive) 디자인 전략 활용: 기계적인 설비의 사용을 최소화하고 자연적인 에너지를 최대한 활용하는 설계 방식입니다.
  • 건물 향(Orientation): 태양 에너지 이용 및 차단을 고려하여 건물의 주된 방향을 결정합니다 (북반구에서는 남향이 유리).
  • 외피 성능 극대화: 고단열, 고기밀 설계 및 시공을 통해 건물 외피를 통한 열 손실 및 열 취득을 최소화합니다. 열교(Thermal Bridge) 발생을 철저히 방지합니다.
  • 자연 채광(Daylighting): 창문의 크기, 위치, 형태 등을 조절하여 자연광을 실내 깊숙이 유도하고 조명 에너지 사용을 줄입니다. 눈부심 방지 계획도 중요합니다.
  • 자연 환기(Natural Ventilation): 건물 형태, 창문 및 개구부 배치, 내부 공간 구성 등을 통해 외기의 신선한 공기를 실내로 유입시키고 오염된 실내 공기를 자연적으로 배출(굴뚝 효과, 바람 효과)하여 기계 환기 의존도를 낮춥니다.
  • 차양(Shading): 처마, 루버, 외부 블라인드, 식재 등을 활용하여 여름철 높은 고도의 태양광을 차단하고, 겨울철 낮은 고도의 태양광 유입은 허용하도록 계획합니다.
  • 축열 성능 활용: 콘크리트, 조적 등 열용량이 큰 자재를 실내 공간에 면하도록 배치하여 낮 동안의 태양열이나 난방열을 흡수했다가 밤에 방출하도록 하여 실내 온도 변화 폭을 줄입니다.
• 액티브(Active) 디자인 전략 (고효율 설비 활용): 패시브 디자인으로 부족한 부분을 보완하기 위해 고효율 설비 시스템을 도입합니다.
  • 고효율 기기 선정: 에너지 효율 등급이 높은 냉난방기, 펌프, 송풍기, 조명 등을 선정하고 적정 용량으로 설계합니다.
  • 신재생에너지 시스템 적용: 태양광(전기), 태양열(열), 지열(냉난방), 소형 풍력 등 신재생에너지 설비를 적용하여 화석 연료 사용량을 줄입니다.
  • 폐열 회수 시스템: 환기 시 버려지는 배기 공기의 열을 회수하는 전열교환기/현열교환기 등을 적용하여 외기 도입 부하를 줄입니다.
• 친환경 자재 선정:
  • 내재 에너지(Embodied Energy) 고려: 자재 생산, 운송, 시공, 폐기 과정에서 소비되는 에너지 및 환경 부하가 낮은 자재를 우선 선정합니다.
  • 재활용 자재 사용: 폐기물이나 산업 부산물을 활용한 재활용 자재(재생 콘크리트, 재생 목재, 재활용 금속 등) 사용을 확대합니다.
  • 지역 자재 활용: 가능한 한 건물 대지 주변에서 생산되는 지역 자재를 사용하여 운송 거리를 줄이고 지역 경제 활성화에 기여합니다.
  • 지속가능한 산림 자재: 지속가능한 방식으로 관리되는 산림에서 생산된 목재를 사용합니다.
  • 무독성 자재: 실내 공기질을 저해하는 유해 물질(휘발성 유기 화합물, 포름알데히드 등)을 방출하지 않는 친환경적이고 인체에 무해한 자재를 사용합니다.
  • 장수명 자재: 내구성이 뛰어나 유지보수 및 교체 주기가 긴 자재를 선정하여 자원 소비와 폐기물 발생을 줄입니다.
• 물 관리:
  • 절수 설비: 절수형 변기, 샤워기 헤드 등 물 사용량을 줄이는 설비를 적용합니다.
  • 빗물 활용: 지붕 등에 떨어진 빗물을 모아 조경 용수, 청소 용수 등으로 활용하는 시스템을 구축합니다.
  • 중수도 시스템: 세면대, 샤워실 등에서 나온 비교적 깨끗한 오수(중수)를 처리하여 변기 세척수, 조경 용수 등으로 재활용합니다.
• 녹지 및 생물 다양성:
  • 옥상 녹화 및 벽면 녹화: 건물의 옥상이나 외벽을 녹지 공간으로 활용하여 단열 성능 향상, 도시 열섬 현상 완화, 빗물 관리, 생물 서식처 제공 등 다층적인 효과를 얻습니다.
  • 기존 식생 보존 및 활용: 대지에 존재하는 나무나 식물을 최대한 보존하고 건물 및 조경 계획에 통합합니다.
  • 생물 서식 공간 조성: 지역의 자연 생태계를 고려한 식재 계획, 연못 등 수공간 조성 등을 통해 다양한 생물들이 서식할 수 있는 공간을 만듭니다.
• 폐기물 관리:
  • 해체 용이 설계(Design for Disassembly): 건물 수명이 다했을 때 해체가 용이하고 부재나 자재를 분리하여 재사용 또는 재활용할 수 있도록 접합 방식 등을 고려하여 설계합니다.
  • 건설 폐기물 최소화: 효율적인 설계 및 시공 계획, 자재의 규격화 등을 통해 건설 과정에서 발생하는 폐기물 양을 줄입니다.
  • 재활용 시스템 구축: 건물 사용 단계에서 발생하는 폐기물을 분리 수거하고 재활용할 수 있는 공간 및 시스템을 계획합니다.

생태건축은 위의 다양한 설계 방법들을 단편적으로 적용하는 것이 아니라, 프로젝트의 특성, 대지 조건, 요구 성능 등을 종합적으로 고려하여 최적의 조합을 찾는 통합적인 설계 과정입니다. 이를 통해 환경 부하를 최소화하고 인간과 자연이 공존하는 건축물을 실현할 수 있습니다.