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1. 패시브 건축의 개념과 특징
1.1. 패시브 건축의 개념
패시브 디자인이란 에너지 사용에 수동적인(passive) 개념의 건축 디자인을 의미한다. 이는 기계설비를 활용하여 에너지를 끌어들이는 액티브 디자인과 대비되는 개념이다. 패시브 디자인은 에너지 소비를 최소화하고자 자연에너지를 적극 활용하며, 냉난방을 위한 별도의 설비 없이도 채광, 환기, 단열 등 건축적 요소를 통해 쾌적한 내부 환경을 조성하는 것을 목표로 한다.
패시브 건축의 개념은 크게 두 가지로 요약할 수 있다. 첫째, 에너지 사용에 수동적으로 대응하는 개념이다. 액티브 시스템이 기계설비를 사용하는 것과 달리, 패시브 시스템은 인체발열, 일사열, 단열, 환기 등 건물 자체의 자연적 기능을 활용하여 에너지 사용량을 최소화한다. 둘째, 기후특성을 고려한 환경친화적 디자인이다. 패시브 건축은 지역의 기후조건을 바탕으로 자연에너지를 이용하여 에너지 절감과 쾌적한 실내환경을 추구한다. 자원순환 및 재활용 등을 통해 자연과 조화를 이루며, 거주자의 건강과 쾌적성 향상을 목표로 한다.
종합하면, 패시브 건축은 에너지 효율성과 환경친화성을 갖춘 지속가능한 건축 방식이라고 할 수 있다. 기계설비 없이도 자연에너지를 활용하여 에너지 사용을 최소화하고, 지역의 기후환경에 최적화된 설계를 통해 쾌적한 실내환경을 제공하는 것이 핵심 개념이다.
1.2. 패시브 건축의 특징
1.2.1. 자연채광
자연채광은 채광계획, 광덕트, 광선반 등의 기법을 활용하여 쾌적한 실내 환경을 조성하는 중요한 패시브 건축의 요소이다. 적절한 자연채광은 에너지 절약에도 크게 기여할 수 있다.
먼저, 채광계획은 창문의 크기와 위치를 고려하여 직사광선보다는 확산된 빛을 유입시켜 겨울철 열손실과 여름철 과열을 방지한다. 또한 외부 반사와 내부 반사를 고려하여 채광률을 높이기 위해 창문 높이와 밝은 색상의 마감재 사용 등을 계획한다. 창문 높이가 높을수록 약 1.5배 깊이의 조명효과를 얻을 수 있고, 밝은 색상은 천장에서 80%, 벽에서 50-70%, 바닥에서 20-40%의 일광 침투력을 향상시킨다.
광덕트는 건물 외부에 태양광 장치를 설치하여 모인 태양광을 실내로 전달하는 자연채광 시스템이다. 시흥 에코센터에는 직경 55cm의 광덕트 4개가 설치되어 있어 실내 조명부하를 낮추고 있다.
광선반은 창문 상단에 설치되어 태양광을 반사시켜 실내 깊숙이 유입시킴으로써 자연채광과 더불어 냉난방 부하 감소에도 기여한다. 벽면 녹화와 연계하면 자연채광 효과를 극대화할 수 있다.
이처럼 다양한 자연채광 기법은 조명 부하와 냉난방 부하를 동시에 저감하여 패시브 건축의 에너지 절약 목표 달성에 핵심적인 역할을 한다. 특히 건물의 향과 층고, 창면적비 등 건물 계획 요소와 밀접하게 연계되어 시너지 효과를 발휘한다.
1.2.2. 자연환기
자연환기는 건물의 자연적 환경조절의 핵심이다. 쾌적한 실내 공기질과 냉난방 부하를 개선하기 위해서는 건물 배치와 형태, 창호의 위치와 크기, 지형 등을 고려한 계획이 필요하다.
건물 내부의 따뜻하고 퀴퀴한 공기는 자연적인 대류 현상에 의해 위로 상승하여 천장의 틈새를 통해 건물 외부로 배출된다. 이때 건물 북측 파사드에 설치된 굴뚝을 통해 따뜻한 공기가 밖으로 빠져나가게 된다. 야간에는 창문이 자동으로 열리면서 시원한 외부...
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