HALLS조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 로봇과학관 건립 설계용역

영문 : Robot & Science Museum construction design

과제 팀명

HALLS (호올스)

지도교수

이주나 교수님

개발기간

2019년 3월 ~ 2019년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 건축공학부·과 2016871047 박천호(팀장)

서울시립대학교 건축공학부·과 2013872036 조웅전

서울시립대학교 건축공학부·과 2014871028 이석인

서울시립대학교 건축공학부·과 2014871038 현온별

서울시립대학교 건축공학부·과 2014871046 이상준

서울시립대학교 건축공학부·과 2016871050 우성원

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

2030 서울 플랜의 일부로서의 창동과 상계 지역의 도시재생활성화 플랜 중 경제중심지로 도약하기 위한 지식형 첨단산업, 문화산업의 중심이 되는 건축물 설계

개발 과제의 배경

• 최상위 계획인 2030 서울 플랜을 통해 자족기능 강화와 고용창출로 동북권의 발전방향을 제시하였음
• 중간 단위 계획인 서울 생활권 플랜은 활력있고 살고 싶은 수도권 창동, 상계 지역을 광역 중심으로 지정하여 동북 2권의 미래상을 제시하였음
• 이 서울 생활권 플랜을 실현하기 위해 도시재생활성화 플랜으로 해당 사업지를 선정하여 다음의 목표를 이루고자 함
  • 1. 경제 활력창출 - 신경제 중심지
  • 2. 문화 생활 인프라 확충
  • 3. 광역 및 지역 인프라 구축을 하고자 함.

개발 과제의 목표 및 내용

위에서 말한 세 가지의 방법 중 첫 번째 1.경제적 활력창출 을 위해 이에 부흥하는 로봇과학관 건립

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

신경제 중심지로서 작용하며 사람들을 끌어 모으는 공간 또한 국내 최초의 로복과학관으로서 이후 건립될 건축물들에게 좋은 예시가 될 수 있는 로봇과학관을 설계 하고자함

설계

설계사양

제품의 요구사항

(1) 설계범위 : 기본 및 실시설계

  ① 대지면적 : 2,500.1㎡

  ② 시설규모
   ◦ 건축면적 : 법정 건폐율 준수
   ◦ 연 면 적 : 6,053㎡(±5% 범위 내 조정가능)
   ◦ 층    수 : 지하1층/지상4층
   ◦ 주차대수 : 법정 주차대수 충족
  ③ 시설용도 : 문화 및 집회시설

(2) 예정공사비 : 21,791백만원(부가세 포함)

(3) 설계용역비 : 1,095백만원(부가세 포함)

  ※ 녹색건축, 에너지효율, B/F 등 관련한 수수료 등은 설계비에 반영되어 있음

(4) 설계기준

  ① 시설의 구성 
 ‘로봇과학관’은 1개 필지의 대상지에 신축 건축물과 외부공간으로 구성되며,복합문화공간 및 전시공간, 교육공간, 지원공간, 기타공간(공용공간)으로 구분된다.
   a. 복합문화공간 및 전시공간
    ◦ 로봇과학관 방문객 및 지역주민을 대상으로 포럼·경진대회·특별전시 등이 가능한 다목적 문화공간
    ◦ 전시 주제에 따라 전시물을 관람, 조작, 체험할 수 있는 공간
   b. 교육공간
    ◦ 전시연계 교육체험 및 자유학기제 교육, 메이커스페이스, 도서(자료)실 등 과학교육 프로그램을 운영하는 공간
   c. 지원공간
    ◦ 시설의 효율적 운영을 위한 사무실·유지보수 등을 위한 공간
   d. 편의공간
    ◦ 카페, 뮤지엄샵, 의무실, 수유실, 사물함, 운영요원실, 근로자 휴게실 등 방문객 및 직원 편의를 위한 공간
   e. 기타공간
    ◦ 로비, 홀, 엘리베이터, 복도, 화장실, 전이공간 등의 공용공간과 기계·전기 통제실
   f. 주차장
    ◦ 법정 주차대수 이상을 확보한 주차시설

  ② 시설규모 기준(안)
   a. 설계를 위한 스페이스 프로그램의 기준(안)은 아래와 같다.  
   b 실의 구성, 면적, 층수 등 공간계획은 설계자의 의도에 따라 관련 법규, 향후 관리의 용이성, 공사비 등을 고려하여 추가계획 및 세부용도 조정이 가능하다.(전체 연면적의 ±5% 범위 내)

설계 사양

(1) 건축계획

  ① 건축개요
   a. 연면적 : 4135㎡ (지하층2000㎡ 제외)
   b. 과업기간 : 착수일로부터 360일
   c. 건폐율 : 60% 이하
   d. 용적율 : 400% 이하
   e. 용도 : 문화시설

  ② 목표 및 컨셉
   a. Hole : 빨아 들이는 구멍과 같이 흡입력 있는 건축물을 의미함
   b. Hall : 사람들이 모이는 공간을 의미함
   c. Whole : Hall과 Hole이 만나 '로봇은 특정 세대의 전유물이 아닌 모든 이를 위한 공간으로 다가올 4차 산업 시대를 온전히 받아들일 수 있는 공간'을 의미함

  ③ 조닝 및 스페이스프로그램
   a. 개방성에 따른 조닝
    ◦ 수평 조닝 : 건물의 외각은 닫힌공간 중심은 열린공간으로 건물 내부로 들어올수록 개방감 확보
    ◦ 수직 조닝 : 건물의 하부는 닫힌공간 상부는 열린공간으로 건물 상부로 올라갈수록 개방감 확보
   b. 공간의 성향의 정도
    ◦ 문화,전시 : 문화와 전시를 다루는 컨텐츠의 정도가 건물의 하부에서는 Deep하고 상부는 Light하게 하여 집중 
    ◦ 교육 : 교육을 위한 컨텐츠의 정도가 건물의 하부에서는 light 하고 상부는 Deep하게 하여 집중
   c. 결과
    ◦ 교육존 과 문화,전시존을 건물의 외각으로 배치함
    ◦ 복합문화(홀)존을 1, 3, 6층에 배치함
    ◦ 로봇을 처음 접하는 아이들부터 전문가까지 다양한 사람들이 자신에게 적합한 교육, 문화전시를 경험할 수 있음

(2) 구조계획

  ① 목표 및 해결 과제
   a. 목표 :
    ◦ 개방감을 주는 구조체
    ◦ 구조체를 통한 랜드마크화
    ◦ 내부공간의 동선을 방해하진 않는 개방적 구조설계
    ◦ 구조체의 독특한 형태를 통한 온세대의 관심과 흥미 유도
    ◦ 개방적인 구조로 자연스럽게 사람들을 건물로 유입
   b. 해결 과제 : 
    ◦ 홀 구연: 건축 컨셉에 맞도록 홀에 사람들이 모이는데 불편함이 없는 구조
    ◦ 방사형 외관을 가지고 있는 건물로서 위로 갈수록 커지는 형태가 가능한 구조

  ② 해결 방안
   a. 다이아그리드 :
    ◦ 구조체의 독특한 형태를 통한 온 세대의 관심과 흥미를 유도하는 역할
    ◦ 내부공간의 동선을 방해하지 않는 개방적 구조 설계
    ◦ 다이아그리드 사용시 내부기둥이 없어져 내부 개방성과 활동성 증가
    ◦ 하중 분산이 유리하여 대형기둥 제거 가능
   b. 경사 기둥 : 
    ◦ 구조체의 독특한 형태를 통한 온세대의 관심과 흥미유도
    ◦ 일자 기둥 사용시 건축 컨셉 'Hole'을 충분히 살리지 못한다고 판단
    ◦ 방사형 디자인으로 인하여 발생한 인장력을 반대쪽으로 경사진 경사기둥의 인장력으로 상쇠시켜 구조적 이점 발생
   c. 홀 구현 - 무주공간 : 
    ◦ 개방적인 구조로 자연스럽게 사람들을 건물로 유입
    ◦ 6층짜리 건물중 3층 슬라브를 제외한 나머지 슬라브는 제거함으로 개방감 확보
    ◦ 3층에 위치한 슬라브를 지지 하기위한 기둥, 인장케이블 등을 사용하려 했으나 15m의 스팬은 철골구조에서 장스팬이 아니기 때문에 일반적인 교차보를 사용 무주공간을 실현

(3) 환경계획

  ① 목표 및 해결 과제
   a. 목표: Embracing Building(자연, 첨단을 모두 포용하는 설비)로 4차 산업을 널리 알릴 첨단 과학관이지만 Active System만이 아닌 Passive System을 적극 활용하여 자연과 첨단기술이 잘 어우러지는 설비를 설치함
   b. 해결과제: 
    ◦ 커튼월로 인한 높은 냉방부하 문제
    ◦ 3층 홀의 좁아지는 형태로 인한 채광 문제
    ◦ 큰 체적으로 인한 환기문제, 냉난방부하 문제

  ② Passive System
   a. 경사진 외벽으로 인한 일사감소효과
   b. 원형 외형으로 인한 기류의 순환이 발생하여 1층에 조성된 쉼터의 효율을 극대화 하며, 일반적인 사각형 건물보다 많은 자연환기량을 확보함
   c. 자연기류를 활용하기 유리한 디자인
    ◦ 실내 홀- 높은 층고 아트리움의 상승기류로 인해 자연환기에 유리한 건축 디자인 
    ◦ 실외 홀 - 마주보는 출입구로 인한 자연환기 극대화 가능한 건축 디자인
   d. 냉방부하저감 대책 - 
    ◦ BIPV: 
     ㄱ. 일사가 가장 강한 서측에 설치하여 효율 극대화 
     ㄴ. 실내로 들어오는 직사일사 저감 
     ㄷ. 독특한 외형으로 인한 로봇과학관의 랜드마크 효과 증가 
    ◦ 이중외피: 
     ㄱ. 하절기 중공츨 내의 데워진 공기를 실외로 배기하여 냉방부하 감소 
     ㄴ. 동절기 중공층 내의 데워진 공기를 시내로 급기하여 난방부하 감소 
     ㄷ. 빈공간으로 인한 하절기 직접적인 일사 감소
    ◦ 지하 쿨튜브: 
     ㄱ. 쿨튜브를 통하여 온도가 낮아진 외기를 이중 외피에 급기하여 이중 외피 효율 증가 
     ㄴ. 쿨튜브를 통하여 온도가 낮아진 외기를 건물 내부 각 실
     ㄷ. 3층 홀에 급기 온도가 올라간 외기를 3층 홀로 배기 
   e. 홀 문제 해결방안:
    ◦ 1층 홀 자연기류 증가 유도: 바람 유입구폭을 조절하여 자연환기 성능 증가로 인한 냉방부하 저감
    ◦ 3층 홀 광포탈 적용: 홀의 집중도 향상을 위해 사용

  ③ Active System
   a.열원설비: 
    ◦ 냉열원 설비로 빙축열 시스탬을 채택 
    ◦ 온열원 설비로 태양열 시스템을 채택
   b. 공조설비:
    ◦ 공조 설비로 쿨튜브 시스템을 활용: 
     ㄱ. 공조기에 인입되는 공기를 쿨튜브를 통하게 하여 1차적인 부하량 감소

(4) 시공계획

  ① 준비단계: 
   a. 품질 모델 :  사용자, 발주자 요구 측정을 통한 10개 항목 평가 (5점 만점)
    ◦ 상징성 - 4점
    ◦ 시공성 - 3점
    ◦ 친환경성 - 2.5점
    ◦ 사용성 - 4점
    ◦ 유지관리비 - 4.5점
    ◦ 초기투자비용 - 3.5점
    ◦ 쾌적성 - 4점
    ◦ 편의성 - 2점
    ◦ 미관성 - 4.5점
    ◦ 안정성 - 4.5점
     * 검토 대상 선정: 건축컨셉에 있어 가장 중요한 부분인 '홀' 부분 선정
  ② 분석단계:
   a. 기능 분석:
    ◦ 기능정의: 홀이 가지는 기능을 정의 함
    ◦ 기능분석: 기능정의를 통해 나온 기능들 중 critical 한 기능들을 추려서 고객중심 FAST도를 통해 기능을 정리함
     * 사람을 모은다. (주기능)
      ** 쾌적성을 제공한다. (부기능)
       *** 주변을 밝힌다.
        **** 광포탈을 설치한다.
        **** 천장을 만든다.
       *** 편의기능을 준다.
       *** 온도를 유지한다.
        **** 복사난방을 제공한다.
        **** 상승기류를 만든다.
      ** 흥미를 이끈다. (부기능)
       *** 컨텐츠를 제공한다.
      ** 각 실을 연결한다. (부기능)
       *** 대공간을 제공한다.
        **** 기둥을 줄인다.
       *** 층고를 높게한다.
        **** 상부 슬래브를 제거한다.
       *** 동선을 부여한다.
        **** 다리를 설치한다.
    ◦ 기능평가: 
     ㄱ. 고객중심 FAST도를 통한 기능평가 대상 산출(5개)
      * 쾌적성을 제공한다.
      * 컨텐츠를 제공한다.
      * 대공간을 제공한다.
      * 층고를 높게한다.
      * 동선을 부여한다.
     ㄴ. 상대적 강제 결정법을 통한 기능평가 진행: 개선대상 기능들
      * 쾌적성을 제공한다.
      * 컨텐츠를 제공한다. 
    ◦ 아이디어 창출 및 평가 (1st)
     ㄱ. 아이디어 창출: 최대한 많은 량의 개선의 아이디어를 도출함
     ㄴ. 개략평가
      * 3점 척도를 활용하여 각각의 개선 아이디어를 평가함
       ** 평가 항목은 평가모델 10개 항목중 상위 3개 항목을 기준으로 함: 안전성, 유지관리비, 미관성
      * 개선 아이디어 중 개략 평가 상위 2개를 재평가 함
       ** 커튼월 접합부 크기를 줄여 개방감을 준다.
       ** 목탄 마감을 통해 공기질을 향상 시킨다.
      * 채택된 대안이 구체적이지 못하여 대안이라 할 수 없기에 '커튼월 접합부 크기를 줄여 개방감을 준다.'를 중심개선 대상으로 생각하여 다시 아이디어를 창출함
    ◦ 아이디어 창출 및 평가 (2nd)
     ㄱ. 아이디어 창출
     ㄴ. 개략평가
      * 위와 같은 방식을 통해 채택된 상위 2개 안은 다음과 같음
       ** SPG Rib type 커튼월
       ** 기존의 유리를 스마트 유리로 변경

  c. 성능 상세 평가
    ◦ 평가모델의 7개 항목과 Matrix 평가표를 활용하여 다음과 같은 결과을 얻어냄
     ㄱ. 기존안
      * 초기비용(가중치 1) 3점
      * 사용성 (가중치 2) 2점
      * 상징성 (가중치2) 2점
      * 쾌적성 (가중치 3) 2점
      * 유지관리비 (가중치 7) 3점
      * 미관성 (가중치 7) 1점
      * 안전성 (가중치 10) 4점
      * 합계 81점 (상대 성능 100%)
     ㄴ. SPG
      * 초기비용(가중치 1) 2점
      * 사용성 (가중치 2) 3점
      * 상징성 (가중치2) 4점
      * 쾌적성 (가중치 3) 4점
      * 유지관리비 (가중치 7) 2점
      * 미관성 (가중치 7) 4점
      * 안전성 (가중치 10) 5점
      * 합계 115점 (상대 성능 141%)
     ㄷ. 스마트 유리
      * 초기비용(가중치 1) 5점
      * 사용성 (가중치 2) 4점
      * 상징성 (가중치2) 5점
      * 쾌적성 (가중치 3) 4점
      * 유지관리비 (가중치 7) 1점
      * 미관성 (가중치 7) 5점
      * 안전성 (가중치 10) 2점
      * 합계 118점 (상대 성능 145%)

  ③ LCC
   a. 기본가정
    ◦ LCC 분석기간 산정: LCC 분석기간 산정 시 공용수명으로 산정해야하나 본 프로젝트에서는 40년을 기준으로 설정
    ◦ 실질 할인율: 2.4%
     ㄱ. : (1+국고채 10년 금리 10년 평균값 배분율)/(1+물가지수 10년 평균값 백분율)-1=0.024
   b. LCC분석 결과 및 종합 평가
    ◦ 기존안 (상대 LCC = 1)
     ㄱ. 유지관리비 = 수선비용 = \32,311,157
     ㄴ. LCC = 초기 투자비 + 유지 관리비 = \93,631,995
    ◦ SPG (상대 LCC = 1.18)
     ㄱ. 유지관리비 = 수선비용 = \54,734,611
     ㄴ. LCC = 초기 투자비 + 유지 관리비 = \110,698,989
    ◦ 스마트 유리 (상대 LCC = 6.6)
     ㄱ. 유지관리비 = 수선비용 + 에너지비용 = \487,557,476
     ㄴ. LCC = 초기 투자비 + 유지 관리비 = \614,487,792

  ④ 결과
   평가모델 평가와 LCC 평가를 통해 SPG Rib type을 채택

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

파일:1층 보행시선.mp4

포스터