에너지 효율에 대한 지식 디자인(Knowledge Design)

지속가능한 디자인은 최근에 디자인과 건축에서 가장 많이 이야기되는 주제인데, 보통 이에 관련한 논의가 나오면 가장 먼저 나오는 대안들은 보다 질 좋은 단열재와 외벽재료, 빛은 효과적으로 투과시키면서도 열 방출은 차단하는 유리창, 열효율을 높인 환기시스템, 햇빛을 효과적으로 차단시키는 자동 블라인드 시스템 등 첨단 기술을 사용한 방법들이다. 그런데, 최근에 이에 관련한 인상 깊은 연구결과 발표가 있어서 소개하고자 한다. 건물의 에너지 효율을 높이기 위한 연구가 덴마크 공대(DTU)의 연구 팀과 헤닝 라슨 아키텍츠의 시느 콩에브로가 이끄는 지속가능 디자인팀의 공동연구로 발표되었는데 연구 결과에 따르면 놀랍게도 건축물에서 절약할 수 있는 에너지의 40~50퍼센트는 위에서 열거한 신기술이 아니라 디자인 방법에 의해 결정된다고 한다. 연구결과는 공저인 '지식으로 하는 디자인(Design med Viden)'으로 발표 되었다.

 

이 연구를 위해 덴마크 공대 팀과 헤닝 라슨 아키텍츠에서는 4년 동안의 프로젝트를 통해 건물의 위치, 방향, 디자인을 바꾸어 가면서 사용한 다양한 실험을 진행하였다고 한다. 이 연구의 좋은 점은 연구가 이러한 아카데믹한 연구에 그치지 않고, 얻어진 결과를 실제 건물에 적용한데 있다.

 

연구 과정에서 관찰한 중요한 점들 중의 하나는 에너지 효율을 높이기 위한 가장 좋은 방안은 디자인의 초기 단계에서 건축가와 디자이너 그리고 엔지니어들이 함께 협업하면서 자유롭게 의견을 교환하는 것이라고 한다.

 

건물의 에너지 효율을 결정하는 가장 중요한 세가지 요소는 건물의 기하하적 구조, 낮동안의 햇빛을 조절하는 것, 그리고 건물 기능을 효과적으로 배치하는 것이라고 한다.

 

햇빛을 효과적으로 유입 혹은 차단시키는 것은 건물의 느낌과 분위기 그리고 디자인에 활기를 넣기 위해 아주 중요한 요소이다. 에너지 절약의 관점에서 보자면 햇빛을 사용함으로써 낮동안 전등사용을 줄인다는 명백한 잇점도 있지만, 이러한 활기있는 디자인은 건물 사용 효율을 높이는 중요한 잇점을 제공한다. 가끔 이용하는 미팅룸들을 건물의 남쪽 햇빛이 잘 드는 곳에 배치함으로써 난방을 최소화하고 사용시에는 자연광을 즐길 수 있도록 하는 것이라든지 컴퓨터실을 건물의 그늘진 곳에 배치함으로써 냉방비를 최소화하는 것과 같이 기능에 따라 위치를 결정하는 것은 에너지 효율 증대를 위한 중요한 요소라고 할 수 있다.

 

이러한 에너지 절약을 위한 디자인은 단일 건물 디자인에만 적용될 수 있는 것은 아니다. 헤닝 라슨이 이러한 에너지 절약 아이디어를 적용한 좋은 예가 사우디아라비아의 수도인 리야드의 금융지구이다. 건물 배치를 고층건물을 가운데에 배치하고 주변으로 갈수록 점차 높이를 낮추는 동시에 건물들 밀도를 높이는 지구 계획을 통해 뜨거운 모래바람이 건물 사이로 스며드는 대신에 전체 건물군을 타고 넘도록 디자인했다고 한다. 뜨거운 모래바람이 차단되고 건물들 사이에 그늘이 지도록 함으로써 건물군의 사이의 온도는 주변보다 6~8도가 낮아지는 효과를 만들어 내었다고 한다.

 

북유럽에서는 이와 반대의 디자인이 요구된다. 건물들 사이의 거리를 넓힘으로써 햇빛이 가장 저층에 도달하고 그늘이 지지 않도록 하는 것, 넓은 창을 통해 햇빛이 최고로 투과 될 수 있도록 하는 것이 디자인의 핵심 요소가 된다.

 

이러한 에너지 절약을 위한 디자인 아이디어가 적용된 헤닝 라슨의 최근 대표적 디자인으로는 노보 노디스크의 본사 건물과 노르데아의 본사 건물이 손꼽힌다.

 

 

햇빛을 효과적으로 들이는 아트리움 구조

 

노보 노디스크는 덴마크에 본사를 둔 제약회사로 인슐린 제제를 최초로 상업화 한 회사로 현재도 전세계 인슐린 제제 생산의 60~70퍼센트를 차지하는 회사이다. 헤닝 라슨 아키텍츠는 2011년 국제 공모전에서 노보 노디스크 본사 설계에 당선되었는데, 건물은 6층의 실린더 모양의 구조를 하고 있다. 실린더 구조는 외부 면적을 최소화 함으로써 난방효율을 극대화할 수 있는 구조이다. 또한 중앙의 아트리움을 통해 햇빛이 건물 전체에 유입될 수 있도록 함으로써 햇빛이용을 최대화 할 수 있는 구조이다. 중앙의 아트리움은 유리로 덮힌 실내이지만 외부 날씨에 따라 다른 느낌을 줄 수도 있다.

 

 

노보 노디스크 본사 건물

 

 

실린더 구조는 빛을 효과적으로 들이면서도 보온에 유리하다.

 

덴마크의 평균적 상업 사무실 건물들의 현재 에너지 소비는 연간 제곱미터 당 95kwh라고 한다. 노보 노디스크 본사는 건물의 디자인을 통해 이러한 에너지 소비를 71kwh까지 낮출수 있었고 이에 더해 에너지 절약형 유리창과 사용자 유무에 따라 자동으로 켜지고 꺼지는 LED 전구등과 같은 첨단 기술을 사용함으로써 제곱미터당 연간 에너지 사용을 42kwh까지 낮출수 있었다고 한다. 실제로 42kwh는 2015년 이후 건축되는 덴마크내 건물들이 에너지 절약형 건물로 분류되기 위한 기준이다.

 

 

노보 노디스크 본사 평면도

 

헤닝 라슨의 또다른 디자인은 북유럽 최대 은행인 노르데아이다. 코펜하겐 남부의 신도시인 외어스탤 지구에 건축중인 노르데아 건물은 40.000제곱미터의 전체 면적에 5.500제곱미터의 트레이딩 플로어를 가지고 있는데 역시 중앙의 아트리움 구조가 특징적이다. 이 디자인은 노보 노디스크 본사 건물처럼 햇빛 이용을 최대화하는 구조로 미국 그린빌딩 카운슬에서 부여하는 LED최고 인증을 획득하였다.

 

 

코펜하겐의 신도시 지구인 외어스탤에 지어질 노르데아의 본사역시 내부에 햇빛을 받아들이는 구조를 하고 있다.

 

 

노르데아의 본사

 

 

노르데아 본사 평면도

 

http://www.designdb.com/dreport