건축설비

1. 개념 및 정의

1) 건축설비의 정의

인간들은 자신을 보호하기 위한 셸터의 역할을 할 수 있는 여러 가지 구조물을 만들어왔으며 이는 외부적 환경에 대해 적절한 방어를 하기 위한 목적을 띠고 있다. 물리적 건축 환경을 구축한다는 의미는 설계부터 시공에 이르는 전반적인 과정에서 건축을 둘러싼 각 분야 간의 상호보완적인 관계를 통해 이루어짐을 뜻한다.

특히 현대사회는 급변하는 사회적 패러다임에 발맞추기 위한 기술적인 변화가 빠르게 이루어지고 있으며 이러한 변화적 양상을 현실적으로 구현하기 위한 건축설비체계는 더욱 전문화되고 구체화되고 있다. 즉, 건축과 건축설비(建築設備, building equipment)는 상호보완적인 역할을 분담하는 동시에 하나의 프로세스로 통합 관리되어야 함을 의미한다. 건축설비의 역할은 안전 및 신뢰도 확보, 합리적인 에너지이용, 효율적인 시스템을 통한 배관, 공기의 정화 및 환기, 전기에 관련된 이용 및 기타 편리한 공간 이용을 위한 시설계획을 건축적 환경에 맞추어 최적화하도록 하는 것이다.

건축설비의 기본적 개념은 건축물의 실내 환경과 기능을 향상시키기 위해 설치하는 시설물을 의미하며 여기에는 전기, 전화설비, 초고속 정보통신 설비, 지능형 홈 네트워크 설비, 가스, 급수·배수(配水)·배수(排水), 환기, 난방, 소화(燒火), 배연(排煙) 및 오물처리의 설비, 굴뚝, 승강기, 피뢰침, 국기 게양대, 공동시청 안테나, 유선방송 수신시설, 우편함, 저수조, 그 밖에 국토해양부령으로 정하는 설비를 말한다.1)

2) 건축설비학

건축과 건축설비는 하나의 방향성을 가지고 통합 관리되어야 하는 만큼 설계 초기 단계부터 지속적인 협의와 조정 단계를 요구한다.

건축설비학에서는 쾌적하고 안전한 건축 공간을 구축하는데 있어 필요로 하는 설비 관련 분야의 설계-시공-유지관리에 관련한 기초적인 지식을 습득함과 동시에 응용함을 목적으로 한다.

전문적인 지식을 바탕으로 건축 환경 요소, 기계적 요소 등을 하나의 건축계획에 적용시킴으로써 쾌적성과 효율성을 높이고 요구 성능을 향상시키기 위한 설비계획을 가능하게 하기 위한 학문이다.

2. 기술적 발달에 따른 분류

건축설비 설계 시 우선적으로 고려해야 할 사항은 효율성과 안전성이라는 측면이다. 최근 초고층 건축물들이 등장하면서 에너지 사용량이 사회적 문제점으로 대두되고 있다. 이에 따라 사회발전에 따른 쾌적한 삶에 대한 요구와 에너지 소비량 감소를 충족시키기 위한 새로운 설비기법의 연구에 대한 기대가 높아져가고 있는 실정이다. 최근 설비적 측면에서 에너지 사용을 절감할 수 있는 방식에 대한 연구는 패시브 건축(passive architecture)과 액티브 건축(active architecture)으로 크게 나누어 볼 수 있다.

1) 패시브 건축

패시브 디자인이란 설계 시 별도의 기계장치를 활용하지 않고 복사, 대류, 전도가 구조에 의해 자연스럽게 이루어지도록 하여 열의 흐름을 조절함으로써 냉난방 효과를 얻고자 하는 디자인이다. 건축물 자체가 설비 시스템의 일부분인 것이 큰 특징이다.

자연에너지(natural energy)를 이용하여 에너지 절감을 유도하고 쾌적한 내부 환경을 조성하고자 하는 의도로 에너지뿐만 아니라 건축 재료와 자원 재활용 등의 디자인도 포괄적으로 포함한다고 정의2)하고 있다

패시브 요소는 배치, 향, 형태 등과 같은 계획요소와 차양, 창호와 같은 기술요소와 결합되어 나타나는데 이를 정리해 보면 다음과 같다.

① 자연채광: 채광계획, 광덕트, 광선반 등의 기법
② 차양: 루버, 블라인드 등 차양계획
③ 고성능 외피구조: 고단열 외벽, 창호, 고기밀, 열교 차단계획 등
④ 자연환기: 맞통풍, 환기용 굴뚝, 돌출지붕
⑤ 건물녹화: 식물을 이용한 벽면, 지붕, 데크녹화
⑥ 축열체: 축열벽, 축열 슬라브 등

2) 액티브 건축

대지나 기후적 특징들을 채광, 환기, 통풍, 냉난방에 효율적으로 이용할 수 있도록 물리적 요소를 디자인하는 패시브 건축과 달리 액티브 건축은 열 흡수장치, 풍력발전, 조력발전 등의 적절한 기계장치를 건축물에 활용함으로써 에너지를 적극적으로 생산하여 소비하는 형태를 띤다.

액티브 건축은 어떠한 기계장치를 이용하느냐에 따라 다음과 같이 나누어볼 수 있다.

① 태양열: 건축물의 외피에 태양 전지판을 부착하여 전지판이 태양광을 받으면 전자 의 흐름으로 직류전기가 발생하는 원리를 이용하여 에너지를 생산해 낸다.
② 풍력: 풍차의 회전에너지를 이용하여 전기를 생산해 내는 방법을 말한다.

3. 건축설비 분류체계

건축설비의 종류에는 냉방·난방·환기 등을 담당하는 공기조화설비, 급수·급탕·배수·소화 등을 다루는 급배수·위생설비, 조명·전원·통신 등을 다루는 전기설비 등으로 크게 분류해 볼 수 있다.3)

1) 공기조화설비4)

공기조화설비(空氣調和設備)는 실내 환경을 쾌적하게 유지하기 위한 냉방설비, 난방설비, 환기설비 및 이를 효율적으로 제어하기 위한 자동제어설비를 의미한다.

외국에서는 이 분야를 HVAC system(Heating, Ventilating and Air Conditioning system)이라고 하며 건축설계자나 일반인들에게는 냉방, 난방, 환기라는 용어로 주로 이용되며 이 분야는 다른 설비보다 건축계획에 많은 영향을 미치고 있다.

공기조화설비계획은 건축계획의 초기단계부터 함께 고려되어야 하며 실시설계에 필요한 공조방식과 열원방식에 따른 기계실의 위치와 크기, 덕트, 배관 샤프트의 위치와 크기에 대한 세부적인 계획이 이루어져야 한다.

또한 일사조절 방법, 유리, 지붕, 벽 등의 단열계획 및 결로 방지 대책 등 에너지 절약적 접근 및 건축의장적인 접근, 설비장치의 하중에 따른 건축구조적인 접근 등 다양한 방향에서의 고려를 통하여 설비계획이 이루어진다.

2) 급배수·위생설비

급배수설비계획은 실내에서 이용하는 생활용수 또는 공장 등 생산시설에서 필요한 물을 적절한 수압, 수질, 수량으로 공급하기 위한 계획방법이다. 또한 사용된 물은 건축물 안에 장시간 체류하지 않고 신속하게 배출되어야 환경적 위생이 유지될 수 있다. 건물에서 물의 사용량은 계절, 기후, 요일별로 다양하기 때문에 건물에 필요한 사용수량을 충분히 확인하고 산정하여야 한다.

급배수·위생설비를 계획할 때 고려되어야 하는 사항은 크게 생활에 필요한 상수를 공급하기 위한 급수설비, 취사, 세면 등에 필요한 적절한 온수를 공급하기 위한 급탕설비, 사용된 물을 배출하기 위한 배수설비, 수전·배수구·세면기·욕조·대소변기 등 위생기구설비, 오수를 정화시킨 후 방류하기 위한 오수처리설비, 가스설비, 소화설비로 나누어진다.

3) 전기설비

초고층 빌딩이 늘어나면서 건축물이 갖춰야 할 기능들이 복잡화되고 첨단화되어 이러한 기능을 충족시키기 위한 전기설비의 중요성이 증대되고 있다. 적절한 조도의 조명은 업무능률을 향상시키며 전화·통신설비 등은 디지털 시대에 매우 중요한 역할을 담당하고 있다. 건축설비 전반을 작동하는 주요 동력원이 전기임을 감안할 때 건축설비 설계 시 전문적인 지식을 가지고 다루어져야 한다.

(1) 조명설비

실내의 적절한 조도는 업무공간에서 업무생산성과 밀접한 관계를 가지는 만큼 공간의 목적성에 알맞은 적정 조도의 선정이 필요하다. 조도만을 높이던 과거와 달리 에너지 절약과 쾌적한 환경 제공을 위한 합리적인 조명설비계획이 요구되고 있다. 조명방식은 기구 배치별 방식과 기구 배광별 방식으로 나누어지며 기구 배치별 방식은 전체 조도를 고르게 하는 전반조명과 필요한 부분에 집중적으로 조명하는 국부조명으로 분류된다. 기구 배광별 방식은 직접조명, 간접조명, 전반확산 조명으로 분류되며 이 외에 조명의 기능이 건축적 디자인과 조화를 이루게 하기 위한 건축화 조명방식이 있다.

(2) 배선설비

배선설비는 전기 기기에 전력을 공급하는 전원배선과 단말기에 정보를 전송하는 정보전송배선으로 나누어진다. 정보전송배선은 작은 전력으로 가능하지만 전원배선은 전력이 크기 때문에 주의가 요하며 배선방식별 간선의 종류에는 평행식, 나뭇가지식, 나뭇가지식 평행식, 나뭇가지 변형이 있다.

(3) 전원설비

전원설비에는 전력회사로부터 전력을 받기 위한 수전설비, 외부로부터 받는 높은 전압의 전력을 필요한 사용전압으로 낮추는 변전설비, 정전이 발생되었을 때 가동되는 비상용 발전기설비인 예비전원설비 등이 있다.

(4) 방재설비

방재설비는 소화설비와 다르게 화재에 대한 정보를 신속하게 탐지하고 통보하며 화재 시 실내 이용자가 안전하게 대피할 수 있는 설비 외에 피뢰 설비, 항공장애등 설비, 자동화재 탐지 설비 등이 있다.

(5) 정보통신설비

디지털 시대에 필수적인 정보통신기술을 의미하며 최근 급속하게 늘고 있는 인텔리전트 빌딩에서 요구하는 주요한 설비 중 하나이다. 정보통신설비에는 LAN(Local Area Network), 전화, 인터폰, TV 공청 등이 있으며 일반적으로 저전압, 약전류의 전기로 작동한다.

(6) 운송설비

운송설비는 사람이나 사물을 운반하는 설비로 엘리베이터, 에스컬레이터, 도서관이나 식당에서 서적이나 식품을 운반하는 덤웨이터(dumbwaiter) 등이 속하며 대형건물에 경우 조닝계획이나 설치대수 산정에 대한 고려가 요구된다.

4. 주요 용어 및 관련 직업군

1) 주요 용어

• 광덕트: 제한된 실내공간에서 공기를 이동시키기 위해 금속이나 아크릴판으로 사 각형 또는 원형의 형태로 덕트를 설치하게 되는데 여기에 자연채광이나 인공채광 을 더해 렌즈처럼 빛을 모아 실내에 뿌려주도록 만들어진 구조물을 가리킨다.

• 외피구조: 건축물 구조 중 가장 외부와 맞닿는 바깥층이다.

• 슬라브: 일반적으로 철근 콘크리트조 바닥판을 뜻하며 철근콘크리트 등으로써 바닥 또는 지붕 등을 만들기 위해서 만들어진 두께가 비교적 얇은 평면 구조이다. 부분 슬래브는 그 단면에서 볼 때, 춤이 낮은 보의 연속으로 생각할 수 있다.5)

• 실시설계: 기본 설계도에 입각하여 공사의 실시와 시공자에 의한 공비의 내역 명세를 작성할 수 있는 필요하고 충분한 설계 도서를 작성하는 설계 업무의 과정을 말한다.6)

• 인텔리전트 빌딩: 건물 내에서 공용하는 정보 통신 기능을 미리 장비한 건물을 말하며 복합적 기능을 갖는 전화교환기·LAN(근거리 통신망)·고속 디지털 전송 등을 통신 매체로 하여 대형 컴퓨터와 단말기·전화·전자우편·TV 회의·VAN 정보 시스템 등의 서비스를 건물 내 어느 장소에서도 받을 수 있다.7)

• 건축화 조명: 천장·벽·기둥 등의 건축 구조부에 광원이 내장되어 건축의 일부가 광화된 조명 방식을 말한다.