외피시스템의 원리 및 적용사례

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본문내용: 외피시스템의 원리 및 적용사례
-건물 외피의 개념
-건물 외피의 일반적 구성 체계
-환경 친화 건축과 외피구성
-환경 친화 건축의 외피구성 요소와 특성
-환경 친화적 외피의 종류 및 사례
1) 이중 외피 시스템
2) 커튼월
‘외피(envelope)의 사전적 의미
내부 볼륨을 감싸는 건물의외부부분
비, 바람 등의 외부 자연조건에 대응하기 위한 요구와 안전, 보안 등 인위적인 요구에 의해 결정되는 건물의 외피는 외부환경으로부터의 보호기능과 더불어 내부공간과 외부환경 사이에 균형유지기능을 갖추어야 한다. 이러한 점과 더불어 건물의 외피는 기능과 그 특성을 구성하는 요소로 이루어지기 때문에 건물의 스킨이라고도 할 수 있다. 또한 외피는 구조적 역할을 함께 수반할 수도 있는데, 이러한 경우에 건물의 자체 하중이나 풍하중, 적설하중, 지진하중 등을 충족할 수 있도록 디자인되기도 한다.
건물 외피의 개념
하나의 건물은 구조, 외피, 설비, 인테리어 이렇게 네 가지의 시스템으로 나누어 볼 수 있다. 이 네 가지 시스템은 다양한 방법으로 조합되어 건물에서 친환경적인 요소뿐만 아니라 시각적인 조형미에도 기여하게 된다.
이 중, 건물의 외피는 불투명 벽체, 개구부 및 음영조절 장치, 지붕의 세 가지로 구성 되며, 건물의 외형에 가장 큰 영향을 주는 요소라고 할 수 있다. 외벽과 지붕은 시각적 으로 가장 크게 와 닿는 부분이기에, 건물의 이미지를 좌우하는 요소들이며, 주변의 맥 락 속에서 그 건물만의 아이덴티티를 갖게
할 수 있는 디자인 요소로서 작용할 수도 있는 요소들이다.
지붕은 구조물의 보호, 태양광의 도입 등을 가능하게 하고, 유지관리 와 화재예방을 가능하게 하는 기능을 하며, 외부 기후변화에 가장 심하게 노출되는 외 피의 요소라고 할 수 있다. 또, 벽체는 자연이나 도시의 맥락 내에서 가장 주된
디자인 표현수단 이지만, 조망, 태양조절, 건물 시스템 보호 등의 기능과 상충되는 요소를 지닌 요소라고 할 수 있다. 이러한 건물의 외피가 환경 친화적으로 구성되기 위해서는, 단지 내부공간의 쾌적성에 국한되는 것이 아니라, 외부환경과의 조화되도록 고려해야 한다.
건물 외피의 일반적 구성 체계
환경 친화 건축과 외피구성
친환경 건축을 실현하는데 건물의 표피는 단순히 외부환경을 차단하기 위한 기후 차폐 막으로만 보지 않고, 내 외부간의 상호관계를 갖는 요소로써 환경적으로 반응할 수 있 는 필터로서 디자인되어야 한다. 즉 건물의 외피는 신선한 공기를 전달해주고 나쁜 공 기를 배출시키는 역할과 열과 빛을 전달하고 차단시키는, 바람을 동반한 비와 폭우로부 터 건물을 조절할 수 있는 가변성을 가진 필터의 속성을 가지고 있어야 하므로 외피, 그 자체 디자인에서 다중적인 기능을 포함하여야 한다.
또한 친환경 건축에서 외피의 역할은 일반적인 건축물에서의 외피의 기본적인 역할인 쉘터(shelter)로서의 보호기능뿐만 아니라 건축물도 인체와 마찬가지로 실외 환경 기후 와 끊임없이 열 교환 이루어지므로 인체를 보호하는 의복의 기능과 마찬가지로 건물의 외피는 기후의 영향을 조절함으로써 인간에게 쾌적한 환경조건을 제공하는 역할을 하고 기후 조건이나, 계절에 따라 대상건물에 어떤 환경에너지 요소를 활용할 것인가 결정 한다.
환경 친화 건축의 외피구성 요소와 특성
친환경 건축과 외피와의 관계를 살펴보면 건축물에 환경에너지를 활용한
다양한 노력 이 대두되고 있으며, 외피구성이 그 중 가장 대표적인 부분으로 건물형태에 직접 또는 간접적으로 표현되고 있다.
건물의 배치 / 형태
배치는 건물을 기후, 즉 대지가 위치한 지역의 개괄적인 데이터-태양의 방위각, 고도, 기온, 습도, 높이 차이에 따른 바람의 세기나 방향 온도변화 등의 미세한 부분까지를 고려함으로서 환경에너지를 최대한 이용할 수 있는 근거를 마련하고 형태를 만드는 인자로 활용한다. 각 기후에 따라 고려해야할 요소가 변화하고 이에 따라 형태도 변 화하는데 한랭기후의 경우는 바람, 냉기, 적설하중에 대한 고려가 필요하며 온난 기후 의 경우는 비, 눈, 차가운 바람, 여름의 더위와 겨울의 추위, 고온건조 기후의 경우는 일사, 모래, 먼지, 바람, 건조, 더운 여름에 대한 고려가 필요하며 고온다습 기후의 경 우는 비, 열, 습기, 일사에 대한 각별한 고려가 요구되어진다.
< 기후권에 따른 건물 최적 방위 >
한랭기후 온난기후 고온건조기후 고온다습기후
한냉 기후 온난기후 고온건조기후 고온 다습기후
건물 형태는 단순한 입방체 형상이면 열손실이나 일사량을 줄일 수 있다. 따라서 북방형의 주택에서는 입방체 형상이 열 부하 저감의 효과가 크다. 남방형의 주택에서는 통풍, 환기에 의해 여름의 냉방부하를 경감시키거나, 표면적이 크고 요철이 있는 형상의 건물이 표면온도를 낮추는 효과가 있으며 환기에 활용되는 기류유형은 바람의 효과, 굴뚝효과, 베르누이 효과의 세 가지 유형이 적용된다.
건물의 배치 / 형태
*베르누이 효과
공기나 물과 같이 흐르는 유체가 표면에 미치는 힘은 흐르는 속도가 클수록
작아지는 효과를 베르누이 효과라고 한다. 베르누이의 효과로 비행기가
날 수 있고 분무기로 물을 뿜을 수 있으며 야구공나 축구공이 휘어져
날아가게 되는 것이다.
바람, 열과 빛을 채광효과를 이용해 전달하고 단열효과를 이용해 차단시키고 건물을 조절할 수 있는 가변성을 가진 필터의 속성을 가지고 있어야 하므로 그 자체 디자인에서 다중적인 기능을 포함하여야 한다. 외벽 구조적 단일외벽, 이중외벽, 다중 외벽 등의 형태로 나타나고 있다. 건축물을 감싸는 외피와 관련된 계획 기법으로 외벽시스템, 외벽 구조와 재료, 구조체 냉각 고정 차양, 가동 차양과 스크린 등이 여기에 해당하는 계획 기법이며 주로 열에너지와 관련하여 자연환기와 자연채광을 보완하는 복합적인 역할을 한다. 또한 건축의 구조적, 구축적인 기술이 가장 많이 접목된 부분이며, 미적인 측면에서 파사드의 디자인 요소로 많이 응용된다.
외벽 / 지붕
외벽 / 지붕
건물외피를 외부환경변화에 적극적으로 대응할 수 있게 하기 위하여 외피 구조체 일부 또는 전체를 시스템화하는 기법이 주로 적용되고 있다. 다양한 외피시스템으로 열, 공기, 빛, 음 환경을 비롯한 기타의 쾌적성 향상이 기대되지만 무엇보다도 열 환경과 일사조절이 차지하는 비중이 매우 크다.
첫째, 조망의 확보, 일광소독 등을 위한 투명한 외피를 건물에 적용할 수 있고,
둘째, 건축가의 자유로운 디자인으로 인한 에너지 과부하를 줄일 수 있고,
셋째, 장기적인 건물유지비용을 고려할 때 비용절감 효과를 보기 위해서이다.

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