Team Smith
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프로젝트 개요
과제명
창동 상계 창업 및 문화산업단지 조성사업
작품명 / 팀명
Matrix / Team Smith
지도교수
계 획 : 이주나 교수님
구 조 : 권기혁 교수님
환 경 : 허정호 교수님
건설사업 : 현창택 교수님 이현종 교수님
개발기간
2018년 3월 ~ 2018년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 건축공학과 2012871033 정택원(팀장)
서울시립대학교 건축공학과 2013871016 박준형(팀장)
서울시립대학교 건축공학과 2013871006 김민석
서울시립대학교 건축공학과 2013871020 유기현
서울시립대학교 건축공학과 2013871022 이명훈
서울시립대학교 건축공학과 2013871040 최윤성
서론
과제 개요
과제 요약
(1) 위치 : 서울특별시 도봉구 마들로 11길 74(서울특별시 도봉구 창동 1-일원)
(2) 대지 면적 : 10,746㎡
(3) 시설규모
◎ 건축 면적 : 현행 법규 적용 ◎ 연면적 : 40,000㎡ 기준 (±5% 범위 내 조정가능) ◎ 건폐율 : 60% 이하 (현행 법규 적용) ◎ 용적률 : 800% 이내 (현행 법규 적용) ◎ 층 수 : 지역·지구중심 최고 층수 50층 이하 ◎ 주차대수 : 설계 면적 200㎡ 당 1대의 주차대수 ◎ 용도지역 : 일반상업지역, 가로구역별 최고높이 제한지역 ◎ 주요용도 : 문화창업시설(문화산업오피스, 청년창업오피스, 문화산업인프라)
과제의 배경
서울시는 창동·상계 일대를 '수도권 동북부 일자리, 문화 신경제 중심지'로 조성하는 것을 목표로 일자리 창출을 위한 산업기반 구축, 문화예술기반 및 생활·여가 인프라 확충, 대규모 공연시설 및 고용기반 지원을 위한 광역·지역 인프라 구축을 위한 활성화계획을 수립하여, 98만㎡를 '도시재생활성화지역'으로 지정하고 단계적으로 사업을 실행할 계획이다. '창동·상계 창업 및 문화산업단지'는 공공의 단기간 사업 추진이 가능한 시유지(현 공영주차장)를 적극 활용하여 창동 일대를 동북권의 창업 및 문화산업 생태계 기반으로 구축하고자 한다.
창동·상계 일대는 서울 동북부 4개 구의 입지적 중심이며, 지하철 1, 4, 7호선과 경원선, 동부간선도로 등이 교차하는 동북권의 광역교통 중심이다. 도봉구, 노원구, 강북구, 성북구 서울 동북 4구에만 서울시의 약 27%에 해당하는 15개의 종합대학들이 입지해있어 서울에서 가장 많은 대학, 인적·기술자원을 보유하고 있다. 동북권 배후인구 약 350만 명의 입지적 중심지이나 경제활력이 낮은 지역이며, 이전적지 활용으로 동북 4구와 주변 도시들의 성장을 견인할 수 있는 잠재력을 보유하고 있다.
과제의 목표 및 내용
1. 일자리 창출을 위한 공공 창업인프라 조성
‘창동·상계 창업 및 문화산업단지’는 다양한 주체들이 참여할 수 있는 창업문화 시설을 바탕으로 지역의 산업 및 고용 기반의 역할을 해야 한다. 선도 진행 중인 ‘동북권 창업센터와 50+ 캠퍼스 등 세대융합형 복합화 사업’와 연계하여 인큐베이팅 된 창업기업이 자리잡을 수 있도록 창업기반시설을 제공하여야 한다. 따라서 문화창업시설 (청년창업오피스, 문화산업오피스, 문화산업인프라)은 공간·기능적으로 연계되어 인적·정보 공유가 활발히 일어나는 아이디어 소통 공간으로의 조성이 필요하며, 창의적이고 복합적인 창업기반시설을 계획하여, 창업기업의 성장과 성공가능성을 높일 수 있어야 한다.
2. 지역 주민을 위한 커뮤니티 친화형 복합 문화공간으로 생활 여가 인프라 조성
상동·상계 지역은 문화산업 및 생활·여가 공간이 부족한 지역으로 문화·생활·여가 활동을 지원할 수 있는 인프라가 필요한 실정이다. 따라서 ‘창동·상계 창업 및 문화산업단지’에 계획된 ‘문화집객시설’은 인접부지의 도입시설과 연계하여 시너지효과를 일으킬 수 있어야 하며, 기존의 상업적인 시설이 아닌 문화가 결합된, 다양한 라이프 스타일, 경험, 그리고 감성을 제공하고 자극 할 수 있는 공간 계획 및 구성이 필요하다. 이를 통해 문화 생태계를 형성할 수 있는 가능성을 갖고 있는 문화시설 계획이 필수적이다.
3. 주변과의 연계 및 관계 구축
주변에서 진행될 ‘도시재생활성화계획’을 고려하여, ‘복합환승센터~대상지~서울아레나’ 연계에 대한 장기적 이고 통합적인 계획이 필요하다. 따라서 대상지 주변으로 건립예정인 ‘복합환승센터’, 2017년 진행된 ‘동북권 창업센터와 50+ 캠퍼스 등 세대융합형 복합화사업’, 그리고 진행중인 ‘서울아레나’는 공간적·기능적 연계에 대한 아이디어를 필요로 한다. 또한, 그 규모와 위상으로 보아 도시재생활화지역뿐만 아니라 동북권의 문화중심지로서의 상징이 되는 지역의 랜드마크로서도 작동될 수 있어야 한다.
과제내용 분석
설계대상의 기존 문제점 및 요구사항
1. 기존 창업시설은 사회지원, 사회정의, 공동체 복지 등 수익성을 추구하지 않는 입주단체들이 많아 지역주민 등 이용자와의 교류 접점이 부족 2. 또한 창업센터 조직의 범위와 사업주제가 방대하여 정체성을 갖추는데 불리 3. 새로운 창업시설은 창업지원시설 기능에 추가적으로 문화․경제 산업의 중심지 역할을 수행해야 함
설계컨셉
'VR'을 통한 창업 및 여가 인프라 조성 - 창업 소재를 크게 2가지 ➀ VR, ➁ 문화․예술 로 한정하여 시설의 정체성 확보 - 즐거운 여가생활 문화의 새로운 가치를 만들어감과 동시에 문화 중심지 역할을 수행
기대효과
1. 시장 전망이 밝고 성장 가능성이 높은 VR산업이 활용되어 높은 수익을 기대할 수 있다. 2. 시설 정체성이 주변 건물(서울아레나, 창동복합환승센터)과 긴밀히 연결되어 서로간의 더 큰 시너지 효과를 기대할 수 있다.
설계
건축계획
건축 개요
설계 목표
1. 상징성 & 랜드마크
VR을 떠올릴 때 자연스럽게 창동의 Matrix를 연상할 수 있도록 상징성을 부여하여 결과적으로 서울 동북부 일자리, 문화 중심지로서의 상징적인 역할을 할 수 있게 한다.
2. 주변과의 연계성
설계 대상 건축물의 대지는 복합환승센터와 서울 아레나 사이에 위치해 있다. 그러므로 '교통 요충지'와 '한류 중심지' 사이에 위치한다는 지리적 이점이 존재한다. 이러한 지리적 이점을 활용하여 공간적 기능적 연계를 극대화하고 접근성을 증대시킨다.
3. 창업과 문화의 융합
창업 소재인 VR은 게임, 음악, 스포츠 등 다양한 문화와 어우러질 수 있고, 이들이 융합하여 생산된 신선한 컨텐츠를 통해 기존에 없던 새로운 문화, 가치를 창출할 수 있다. 따라서 VR과 문화를 융합해낼 수 있는 최적의 공간을 구성하여 창업과 문화의 중심지로서의 본질적인 역할을 완벽히 수행해낼 수 있도록 하였다.
조닝
1. 존
(1) 체험존 : 가상세계를 즐기고 경험할 수 있는 VR체험실과 VR기기, 콘텐츠 등을 판매하는 샵이 있는 존. (2) 교육존 : VR 체험을 넘어 개발에 관심을 가진 대중들이나 IT관련 학생, 전공자를 교육하는 공간으로, 동북권의 풍부한 인적, 기술적 자원을 활용하기 위해 지원하는 시설. (3) 개발존 : 교육존에서 교육받은 창업자들 또는 개발을 위해 입주한 창업자들이 컨텐츠를 개발하고 생산하는 존.
2. 수직조닝
인구의 유동이 많은 저층부에는 호기심을 자극하고 끌어들일 수 있는 체험존을 두어 주변 창동 환승센터나 아레나 등을 이용하는 사람들의 유입을 유도한다. 고층부는 프라이버시를 보호할 수 있고, 아이디어 구상과 개발에 집중하기 적합한 환경으로 계획하여 개발존을 두었다. 그 중간에 교육존 - 북라운지를 두어 개발자와 일반 대중이 소통할 수 있는 공간을 부여하였다.
3. 선순환 구조의 조닝
개발존에서 개발한 컨텐츠를 체험존에서 대중에게 선보여 체험자 입장에서는 재미있고 신선한 아이디어들을 즐기면서 VR에 더 많은 관심을 가지게 되고 개발자는 이를 통해 빠른 피드백이 가능하다.
구조
세부 설계목표
1. 구조를 통한 랜드마크성 부여 2. 주변과의 연계를 고려한 구조설계
구조적 문제점
개방감과 휴식공간을 위한 넓은 공간을 위해 통로 상단에 각각 36m, 27m, 19m의 장스팬 형성
구조설계 제한 조건: - 통로사이 기둥 설치 제한
- 입면 훼손 최소화
구조설계과정
1안. 단순보 구조
간단하고 효율적이지만 하지만 일반적인 보의 춤으로는 설계하중을 지탱할 수 없음
2안. 4층부 메가트러스 + 상층부 단순보 구조
4층에 메가트러스를 설치하여 메가트러스에서 상층부 하중까지 부담하는 방법. 하지만 입면을 정해진 입면을 훼손하게 됨.
3안. 6층부 메가트러스 + 저층부 인장기둥
6층에 메가트러스를 설치하고 저층부 보와 메가트러스를 인장기둥을 이용하여 연결. -> 개방감 있는 통로와 역계단식 입면을 훼손하지 않고 추가적으로 6층부의 36m 메가트러스로 흥미로운 외관 형성 하중전달흐름: 저층부의 하중 -> 인장기둥 -> 메가트러스 -> 원형기둥
3안 채택
구조세부설계
계산을통해 사재와 상하현재 중 가장 크리티컬한 부재를 기준으로 부재설계를 진행.
환경설비
세부 설계목표
Energy Saving : 건물 부하를 감소시키고 신재생에너지를 적극 도입하여 에너지를 절감
패시브 디자인
통로
곡면형태의 통로입구 입면 → 여름철에는 그늘이 지고 겨울철에는 빛이 드리워지는 효과
(1) 월별, 시간별 일영분석
아트리움
아트리움은 북라운지와 코워킹스페이스가 있는 3층 ~ 6층 중앙에 위치해있음, 본 건물은 장방형 형태로 채광과 환기에 불리하며, 중앙부에 아트리움을 도입함으로서 이를 해소할 수 있음. 또한 아트리움을 통해 실 이용자에게 쾌적한 환경 제공가능
(1) 환기
자동 개폐창을 이용해 환절기 및 여름철 야간시간대에 외기를 실내로 유입하여 냉•난방 부하 감소
(2) 채광 1) 집광부 : 태양위치를 추적하는 Heliostat[일광반사장치]를 이용하여 아래와 같이 빛을 반사시켜 빛을 유입2) 확산부 : 층에 따라 창면적과 반사면 조정하여 자연채광 성능 향상
- 상층부 : 창면적 ↓ 반사면 ↑ - 하층부 : 창면적 ↑ 반사면 ↓ 3) 통로 천장 도입
→ 균제도 개선
신재생에너지
(1) 태양광에너지 태양광 발전시스템을 도입하여 건물 외면에 태양광패널을 설치함으로써 전력생산을 가능케 하고 발주자인 서울시의 도시계획 비전중 하나인 ‘2022 태양 도시, 서울’의 도시재생지역 태양광 특화지구 조성 추진 정책을 반영하여 태양광 패널로 벽면을 구성하여 대중에게 태양광발전을 환기시킬 수 있도록 설계함 1) 태양광 발전량 옥상에는 3000 바닥면적에 남향을 향해 고도각 30°로 설치하였으며 남측벽면전면, 동서향 벽면 일부에 태양광 패널(BIPV)을 설치하였으며, 발전량 산정을 위해 서울시햇빛지도와 PVSyst를 이용해 연간 발전량을 산출해 정리한 결과를 다음의 표로 제시함2) 남측면 태양광패널 남측면의 태양광 패널들은 결정질과 비결정질 유닛들을 사용해 실내의 채광을 가능하게 하며 설계 컨셉(VR)을 반영하여 입면을 구성 3) ESS 태양광 발전을 통해 생선된 전력의 활용 방침은 기본적으로 REC 판매이지만 판매가 불가능 할 경우 ESS를 활용하여 사용량 대비 초과생산분을 배터리팩에 저장하여 태양광 발전의 효율을 높임 ESS용량 : PCS 200kW + 배터리 1200kWh
(2) 지열에너지 1) 지열 히트펌프 지열 히트펌프를 설치하여 체험존의 열원으로 활용함으로써 냉난방 부하를 줄일 수 있도록 설계2) 수축열조 심야시간대 지열에너지 생성분을 수축열조를 활용해 에너지 저장 후 피크시간대에 에너지 사용량을 절감할 수 있도록 설계
3) 연료전지 LNG를 이용해 전기에너지와 열에너지를 생산하여 전기부하를 감소시킴
액티브 디자인
열원설비
(1) 냉난방 부하 산정
→ 총 난방부하 : 1,286,800 kcal/h, 총 냉방부하 : 2,725,800 kcal/h
(2) 열원 흐름도
공조설비
(1) 공조 흐름도
층고가 10m인 1층 이벤트홀에 “바닥복사 + 벽면취출 + 측면취출 방식”을 이용하여 주거역 중심의 공조를 함으로써 에너지 사용량을 절감시킬 수 있도록 공조시스템을 구성
(2) Event Hall 공조 시스템
①바닥복사냉난방
▶ 결로 방지
바닥복사 냉방의 경우 수배관이 있는 벽면 또는 바닥면의 표면이 노점온도 보다 낮아 결로가 발생할 가능성이 있어 이를 방지하기 위해 온습도센서와 자동운전장치를 이용하여 급수온도를 조절할 수 있도록 설계
▶ 열원용량 감소
바닥복사 냉난방 시스템 가동 시 야간 축냉/축열에 의한 초기부하와 피크부하 절감 가능함, 그로인해 열원장비의 용량을 작게 설계하는 효과를 기대할 수 있으므로 최대 부하 전력비를 줄일 수 있고 건물의 수전용량을 초기 설계 시 감소시킬 수 있음
건설사업관리 및 시공
Value Engineering(VE)
Value Engineering 기법을 도입하여 최적의 비용으로 최상의 기능을 추구하는 개선안 제시
VE추진 단계
단계별 활동을 통한 VE결과 도출
VE팀 조직
VE팀을 조직후 업무를 분장하여 효율적으로 업무 추진
중점관리대상 선정
중점관리대상 : 신재생에너지 구성의 최적화
선정이유 1.VR을 소재로하는 건물 특성상 기기, 조명의 전기사용량이 많아 신재생에너지 전기 발전량 확대 필요 2.유지관리성, 효율성 등 다양한 관점에서의 검토 필요 3.설계컨셉에 부적절한 남측 입면의 개선 필요 4.이슈분석 결과 발주자의 '2022년 태양의 도시, 서울'계획에 부합하는 신재생 구성비율 도입 필요
[이슈분석]
[원안의 신재생 구성비율 및 남측 입면]
기능 정의
중점관리대상의 기능을 정의하고 4가지 항목으로 평가하여 주기능을 선정
주기능 1.피크부하를 절감한다. 2.열에너지를 생산한다. 3.전기에너지를 생산한다. 4.효율을 평준화시킨다. 5.외관을 형성한다.
아이디어 창출 및 개략평가
선정된 5가지의 주기능에 대해 아이디어 창출 후 경제성, 유지관리성, 미관, 친환경성 4가지의 항목으로 개략평가
아이디어 구체화
창출된 아이디어의 구체화를 통한 대안 선정 및 현실 가능성 검토
성능평가
평가행렬법을 통해 대안들의 성능을 평가
비용평가
LCC 분석을 통해 대안들의 비용을 평가
LCC분석절차
1.내용연수 산정 및 분석 범위 선정
생애주기 40년동안의 초기공사비, 수선교체비 및 에너지비를 대상으로 하여 비용 산출
2.실질 할인율 산정 국고채 10년 금리의 10년 평균값과 생산자물가지수 증감률의 10년 평균값을 이용하여 실질 할인율 산정
3.LCC비용 산출 방법 생애주기 40년동안 발생하는 초기공사비, 수선교체비 및 에너지비를 실질 할인율을 이용해 현가화 하여 대안별 비용산출
4.대안별 LCC비용
가치평가
성능평가 결과와 비용평가 결과를 바탕으로 대안별 가치를 평가
VE제안서
가치평가 결과 최상의 가치를 갖는 대안2를 최적안으로 제시
시공계획
VE결과로 제시한 신재생에너지 중 일부 공정에 대한 시공계획을 다음과 같이 제시
공정개요
전체공정순서 및 Logic
태양광 패널 설치 Zoning
태양광 패널의 원활한 설치를 위해 작업 구역을 A,B,C로 나누어 작업을 진행<공정상세계획>
결과
최종 작품
이미지
[매트릭스 조감도]
[매트릭스 조감도]
[매트릭스 조감도]
[매트릭스 실내사진]
