태양과 바람을 고려한 건물의 배치계획

 

건물의 배치 계획

대지를 선택하고 대지의 외부 공간을 형성한 후에는 적절한 위치에 건물을 배치해야 한다. 일반적으로 건축계획 단계에서 태양과 바람의 영향을 고려하여 건물의 향을 결정하지는 않지만, 태양과 바람을 고려한 디자인 결정은 대지의 지속 가능성을 결정할 뿐 아니라, 난방, 냉방, 조명과 같은 건물 에너지의 사용을 줄일 수 있다. 따라서, 건물의 향을 결정짓는 것은 계획 단계에서 가장 기본적인 접근으로, 건물 에너지를 절약하기 위해 태양과 바람의 영향을 적극적으로 고려해야 한다. 

 

태양을 고려한 배치 방법

건물의 용도, 기능으로 고려하여 건물의 향을 결정하고, 건물의 일조를 해치지 않는 범위에서 건물을 배치한다. 겨울철에는 일사를 적극적으로 수용할 수 있고, 여름철에는 차단할 수 있어야 한다. 

배치계획에서 우선으로 가로망 정비를 사항을 고려해야 한다. 

-도로의 정비와 건물의 배치 

여름철에 태양은 북동쪽에서 떠서 북서쪽으로 지는 반면, 겨울철에 남동쪽에서 떠서 남서쪽으로 지고 태양의 고도는 낮다. 이러한 태양의 움직임으로 인해 건물이 충분한 일조와 일사를 얻기 위해서는 대지의 남쪽으로, 동서 방향으로 도로를 배치하는 것이 바람직하다. 따라서, 동서로에 접한 면을 최대화하기 위한 디자인이 필요하며, 부득이하게 건물이 남북로에 배치되면 일조 및 일사를 획득하기 위한 다른 디자인이 필요하다. 동서로에 배치된 건물은 맞은편 남쪽 건물의 일조를 방해하지 않도록 충분히 떨어져서 배치되어야 하며, 남북로의 건물은 어긋나게 배치함으로써 남북로에 면한 면의 길이에 짧게 하여 일조에 방해받지 않도록 계획하는 것이 바람직하다. 

건물들이 대각선 방향의 가로인 경우, 건물을 교차시켜 번갈아 가며 남쪽에 면할 수 있도록 배치하는 것이 바람직하다. 이러한 배치는 일조에 유익할 뿐 아니라 창문이 서로 마주 보지 않으므로 프라이버시의 보장에도 도움을 준다.   

-건물의 일조계획

건물의 일조 계획 시 우선적으로 고려해야 할 것은 일조권의 확보이다. 일조권은 일정한 인동간격을 유지함으로써 확보되며, 대지의 위도, 경사 방향 및 경사도와 같은 물리적 요소와 건물의 높이, 방위각, 개구부 높이 등 일조 계획적 요소에 의해 결정되므로 건물 높이만을 고려하여 일률적으로 규정할 수 없다. 주거단지를 계획할 때에는 상호 일영에 의해 일조를 방해받지 않도록 남북으로 적당한 간격을 두고 배치하지 않으면 안 된다. 집합주택의 경우 동지 때라도 하루에 4시간 이상의 일조가 되도록 남북 방향의 인동 간격을 유지하는 것이 바람직하다. 일조 조건을 최대화하기 위해서는 건물의 크기, 형태, 위치를 조정할 필요가 있다. 대부분의 경우 충분한 인동 간격을 확보하고 있기 때문에 동서가로의 남쪽 면에 보다 높은 건물과 나무를 심는 것이 좋다. 만약 충분한 공간을 확보하지 못했다면 지붕에서 일사를 받을 수 있는 고창을 사용하는 것이 좋다. 

 

 바람을 고려한 배치 방법

겨울철에 주된 풍향이 없는 지역에서조차 차가운 북풍은 차단되어야 하므로 남쪽에서 바람이 부는 여름철까지 겨울철 북풍의 냉각 효과를 감소시키기 위한 배치 계획이 필요하다.

겨울철에 바람을 막는 주요한 목적은 침기로 인한 열손실을 감소시키기 위함이다. 주거 건물에서의 침기는 일반적으로 전체 열손실의 ⅓ 정도를 차지하며, 펼쳐진 형태의 건물에서 바람이 강하게 불어올 경우에는 침기가 전체 열손실의 50%를 넘기도 한다, 

침기는 풍속의 제곱에 비례하므로 풍속이 약간만 줄어들어도 열손실은 크게 줄어들게 된다. 겨울철 바람을 막는 중요한 다른 이유는 건물 외피에 의한 열손실이 바람의 풍속에 의해 영향을 받기 때문이다. 건물의 출입구가 바람으로부터 보호되거나 외부에 노출되어 있는 개구부의 공간이 외기로부터 차단될 수 있다면 개구부의 개폐로 인한 열손실은 크게 감소시킬 수 있다. 

-여름철 방풍막의 배치

방풍막은 세 가지 방법으로 효과적으로 풍속을 감소시킬 수 있다. 바람을 반사시켜 경로를 바꾸는 것이 하나이며, 둘째는 난류를 일으키는 것이고, 마지막으로 마찰에 의한 지연 효과로 에너지를 흡수하는 것이다. 방풍막은 높이가 높을수록 바람으로부터의 보호구역이 커지며, 동일한 높이에서 충분한 효과를 얻으려면 바람막이의 가로 폭은 적어도 높이의 10배는 되어야 한다. 또한, 방풍막의 밀실한 정도는  보호구역의 길이와 풍속에 영향을 미친다. 

조밀한 방풍막은 풍속을 크게 감소시키지만 순풍의 적용 범위가 작아지므로 작은 대지에서 사용하거나 건물이 방풍막에 의해 가려져 있을 때에 사용되는 것이 바람직하며, 보다 덜 조밀한 방풍막은 높이의 4배 이상 떨어진 곳에 대하여 바람으로부터 보호하는 데 유리하다. 

-겨울철 바람을 유입하기 위한 배치  

여름철이나 더운 지역에서는 겨울철과는 반대로 바람을 적극적으로 건물 내로 유입할 수 있도록 배치해야 한다. 이 경우에는 적절한 위치에 식재를 배치하여 바람을 건물로 유입한다. 나무가 통풍 통로를 만들 수는 없으나, 바람이 건물 주위로 쉽게 빠져나가는 것을 막아 건물 내 통풍 효과를 증대시킬 수 있다. 이 경우는 바람이 주로 남쪽에서 불어오는 경우에 유용하다. 고온 건조한 기후 조건에서는 분수나 호수로부터 불어오는 바람을 건물로 유입하여 증발냉각 효과를 통해 쾌적한 실내 조건을 형성할 수 있다. 

비록 풍속이 크지 않거나 바람이 불규칙하게 부는 지역일지라도 건물의 형태나 건물의 배치를 이용한 바람의 유입은 냉방 비용을 감소하는 데에 효과적이다. 마찬가지로 방풍막은 겨울철 난방 비용을 현저히 감소시킬 수 있는 방법이다. 

생태적으로 유익한 해결책을 얻기 위해서는 건축 기본계획 단계에서 여러 가지 사항들을 확인해야 한다. 이런 측면에서 건물의 형태나 향은 중요하게 다루어져야 하며, 건물 구조체의 디자인과 각 건물의 배치는 적절한 환기를 유도하고 냉난방 부하를 줄일 수 있도록 계획되어야 한다.