마츠다히라타 설계 오사카사업소 환경설비설계부장

교토시 후시미구 종합청사는 헤이안 시대부터 번영하던 구가도나 죠카마치 사찰인 몬젠마치로서, 발전한 구후시미시 구역 안에 설치되고 있다. 이 지역은 카츠라가와, 우지가와, 카모가와, 키즈가와가 합류하는 수륙의 요충지로, 양질인 지하수를 풍부하게 얻을 수 있기 때문에 전국 유수의 청주 산지로도 알려져 있다. 이러한 지역 특성을 충분히 파악해 ‘경관성’, ‘기능성’, ‘이콜러지·친환경’, ‘방재·안전성’, ‘경제성’에 배려한 계획을 실시함과 동시에 시·구민이 희망하는 의견도 워크숍을 통해서 계획에 반영시켰다.

외관 디자인은 기단·판자벽·흰벽으로 된 술창고를 이미지화했다. 또한 후시미의 풍부한 물을 수반·수로에 이용, 버드나무의 가로수와 복숭아꽃의 심벌 트리를 청사 주위에 배치했다. 구내 통로 침투성 포장을 설치해, 빗물의 지하수 환원까지 고려했다. 서쪽 외벽 창쪽에는 상가를 이미지화한 세로 격자에 합성목재의 루버를, 그 외 술창고의 독특한 통로 형상을 이미지화한 창에는 차양을 설치했다. 옥상의 녹지 조성과 함께 일사 부하의 경감도 도모했다. 청사 중앙부의 안뜰에는 수반을 배치하고, 그 상부에 대규모 통풍 공간을 설치함과 동시에, 꼭대기 부분에 배기구를 갖춘 오픈 계단을 배치함으로써 중간기 등의 자연 환기를 용이하게 하고 있다(사진 2~5, 그림 1~3).

건축 개요

■ 명칭：교토시 후시미구 종합청사

■ 소재지：교토시 후시미구 타카죠마치 39-2

■ 사업주：㈜교후시미(SPC)

■ 설계·감리：㈜마츠다히라타 설계

             ㈜타카마츠신 건축설계사무소

■ 시공

• 건축：후지이·마스다 특정 건설공사 공동 기업체
• 전기：코우진흥업㈜
• 공조·위생：타이세이 온조㈜
• 승강기：미츠비씨전기 빌테크노서비스㈜

■ 용도지역：도시계획지역, 시가화구역, 준공업지역, 준방화지역

■ 부지 면적：7,580.29m2

■ 건축 면적：4,391.50m2

■ 바닥 면적：14,772.60m2

■ 구조：SRC조

■ 층수：지상 4층, 옥탑 1층

종합청사 개축에 적용되는 친환경 설비계획

태양광발전 설비

청사 옥상에는 40kW 상당의 태양광발전 패널이 설치되었다. 자연에너지의 적극적인 활용을 실시함으로써 수변전 설비와의 계통 연계를 실시했다. 또한 1층에 발전량을 표시한 패널을 설치해 시민·구민에 대해 환경 계발을 실시하고 있다(사진 6, 사진 7).

전등 설비

청사 내부는 종래의 FL형에 비해 고효율형인 Hf형 형광등으로 계획했다. 집무 구역은 조도센서에 의한 자동조광, 화장실과 계단은 인감 센서에 의한 자동 점멸·감광을 채용함으로써 에너지 소비의 저감화를 도모했다. 또한 재해 시에는 대책실 및 대책실까지 이르는 통로 등에 비상 전원을 공급해 정전 시에도 점등할 수 있게 했다(사진 8).

공조열원 설비

에너지 절약성, 자원의 유효 활용, 이니셜·런닝코스트의 저감을 목표로, 재해시의 백업 체제를 고려해 공조 열원을 크게 3가지로 나눔과 동시에, 전기와 도시가스를 동력원으로 한 열원기를 채용함으로써 베스트 믹스인 공조 열원을 실현시켰다.

일반 집무실의 외조기 및 체육관 등의 대공간 공조기 계통에는 앞에서 기술한 것처럼 양질인 동시에 풍부한 연간 15~16℃로 안정된 수온의 지하수를 이용한다. 이를 통해 열을 회수 할 수 있는 정수(井水) 열원 히트 펌프 칠러를 계획했다.

일반 집무실의 내부 발열 처리용으로서 각 부서, 각 방에서 다양하게 사용할 수 있는 가스 히트 펌프(GHP)를 계획했다. GHP는 발전기능을 겸비하는 하이 파워 엑셀을 채용해 공조 시 하루 평균 30kW 정도의 발전량을 기대할 수 있어 태양광발전, 마이크로 코제네레이션을 합친 트리플 발전으로 청사 내부의 공용부 조명용 전원의 보조로서 이용하고 있다.

또한 재해 시에 직원을 소집해 대책할 수 있는 여러 사무실이나 24시간 이용되는 관리실 계통에는 전기식 히트 펌프 멀티 방식(EHP) 등을 채용했다. 재해를 포함한 정전 시에도 72시간 발전기로부터의 전원 공급을 받아 연속 운전이 가능하도록 한 것으로, 공조 정지가 없도록 하겠다는 계획이다(사진 9, 사진 10).

공조기기 설비

각 집무실은 전열교환기 내장의 외조기와 GHP 또는 EHP의 편성으로, 공조를 실시할 수 있도록 계획 하고 있다. 창구 업무를 실시하는 성격상, 집무 구역의 대부분에서는 칸막이가 없는 대공간화 되어 있어 창가에 페리미터레스(Perimeterless)를 설치해 강제 기류를 일으키게 했다. 여름에는 일사 차단, 겨울에는 콜드 드래프트의 방지를 목표로 한 페리미터레스 공조를 실현했다(그림 4). 더불어 유아 및 아동이 이용하는 1~2층의 플레이 룸에는 전기식 축열형의 마루 난방을 배치했다.

환기 설비

일반 집무실 계통은 전열교환기를 편성시킨 외조기를 채용해 작은 방에도 전열교환형 환기팬을 이용함으로써 에너지 절약을 고려한 환기 방식을 채용했다. 바깥 공기는 안뜰 통풍기 부분에 설치한 미닫이로부터 들어오며, 쿨·히트 피트를 개입시켜 예랭·예열을 실시해 각층 기계실의 각 외조기에 도입함으로써 냉난방 에너지의 경감화를 도모하고 있다. 더욱이 외조기 계통은 환기(還氣)되는 CO2 농도에 의해 바깥 공기 도입량을 조정해 에너지 절약 운전을 실시할 수 있도록 하고 있다(그림 4).

중앙 감시 설비 및 자동 제어 설비

통신 방식을 이더넷/IP로 한 기간 네트워크를 구축해, 1층 빌딩 관리실에 설치한 중앙 감시 장치에서 전기설비, 공조설비, 위생설비 등 각종 감시·제어가 실시되도록 했다. 중앙 감시 장치는 시스템의 오퍼레이션 가이드로서 그래픽 표시가 가능하고, 복수의 그래프나 데이터를 감시·조작하기 용이하도록 멀티윈도우 표시도 실시할 수 있는 것을 채용했다.

자동 제어 설비를 통해 정수를 퍼 올려 히트 펌프 칠러에서 열교환한 후, 수반 및 수로에 공급, 잡무용수로서의 이용 등 일련의 동작 제어 외(그림 6), 각 외조기의 온실도 제어, CO2 제어, 중간기 바깥 공기 냉방 제어, 과금 시스템 등의 각종 제어·측정이 가능하다.

또한, BEMS 기능에 의한 설비의 보수관리 적정화와 더불어 각 구역에서의 시설 에너지 소비량의 모니터링을 실시해, 실적 데이터를 관리자가 확인함으로써 운용시의 적정화를 도모할 수 있고, 동시에 각종 에너지의 계량, 과금도 순조롭게 실시할 수 있도록 하겠다는 계획이다.

급수 설비

청사내의 급수를 식수용, 잡무용의 두 계통으로 나눠, 식수용은 교토시 수도 본관으로부터 끌어들인 상수에서, 잡무용은 빗물의 유효 활용과 공조 열원으로서 이용한다. 이용 후에는 정수를 통해 각각 필요한 개소에 공급할 계획이다.

식수용은 1층 기계실에 설치된 수수조를 경유한 후, 인버터 제어에 의한 가압 급수 방식으로 공급된다. 잡무용은 빗물을 지하 피트를 이용한 빗물 저장조에 모아 여과 장치에서 정화한 후, 잡무용 수조를 경유해 식수용과 같은 인버터 제어에 의한 가압 급수로 공급한다(그림 5). 또한 잡무용의 보급수로서 공조기는 히트 펌프 칠러에서 열교환에 이용된 정수를, 중간기는 우물에서 직접 퍼 올린 정수를 이용할 수 있도록 했다.

더욱이 단수 시에도 재해 대책 요원에 대해 급수가 가능하도록 상수 수수조에 긴급 차단 밸브가 부착되었다. 잡무용 수수조는 내진성을 고려한 구체 수조에, 각각 추정 대책 요원수의 3일분 이상의 수량을 확보할 수 있도록 했다.

급탕 설비

급탕 부하가 높은 2층 보건부 계통은 마이크로 코제네레이션(6.6kW 상당)으로부터의 폐열과 연결형 가스 급탕기에 의한 센츄럴 급탕 방식으로 공급하고 그 외의 주방, 온수실은 가스 순간 온수기 또는 전기 저탕식 온수기에 의한 국소 급탕 방식으로 계획하고 있다(그림 5). 마이크로 코제네레이션의 채용에 따라 청사 내에서 사용하는 도시가스 요금 단가가 저렴해져 러닝코스트의 저감화를 도모할 수 있도록 했다.

위생기구 설비

변기 세정용의 플래시 밸브는 터치센서식 절수형, 손씻기·세면기용의 수전도 자동센서식, 여성용 변기에는 효과음 장치를 설치하는 등, 각 필요한 개소에 설치하는 위생 기구는 절수형을 기본으로 채용해 에너지 절약·자원 절약화를 도모했다. 또한, 각층 설치의 다목적 화장실에는 오스트메이트 대응의 급탕기 부착 물내림을 설치했다.

수순환 수경 설비

청사 안뜰의 수반, 서쪽 입구에 배치한 시냇가 수로용으로서 수순환 설비를 구축했다. 수원은 빗물 및 주로 공조 열원으로서 사용된 후의 정수로, 잡무용 수조에 저수되고 있는 용수를 1층 기계실에 설치한 순환 펌프에서 송수해, 수반 또는 수로에 공급한 후, 빗물 저장조에 반송, 여과 장치에서 정화·멸균한 후 다시 잡무용 수조 경유로 송수하는 순환 이용을 하도록 했다.

이 수결 설비를 통해 양질의 풍부한 지하수원을 가진 후시미구는 ‘후시미다움’을 빗물·우물물인 자연수를 절수 순환이용하고 있는 것을 관청 방문객이나 주변 주민에게 어필하는 동시에 온화함을 느낄 수 있게 하겠다는 계획이다.

또 하절기에는 옥상 살수와 옥외 차로 살수를 실시해 뿌린 물의 효과로 청사 주위 온도의 저감화, 공기조절 부하의 저감화를 도모할 계획이다. 게다가 옥상 살수의 일부를 태양광발전용 패널에 살수함으로써 패널 표면의 세정과 함께 발전 효율의 향상을 예측하고 있다(그림 6, 사진 11~16)

광열수 사용량 예측과 실측치

2010년 1월에 실질적으로 가동된 교토시 후시미구 청사에서 설계시의 전력 매전 및 발전, 가스, 상수, 정수의 각 사용량 예측치와, 올해 1~8월까지의 실측치를 지수(설계 시 채용 시스템으로 한 안건의 각 예상치 평균치를 100으로 하고, 그 예상치 평균치로부터 종래 시스템안과 실측치를 각각 지수화) 비교한 것을 그림 7에 나타낸다.

각 사용량에 대해서는 당초 채용안으로써 예측한 매월 사용량 추이와 거의 같은 움직임이었지만 무더위, 한파 등의 영향으로 예측 사용량보다 높은 수치가 된 달도 있다. 향후 2~3년 정도의 각 사용량 계측치와 청사내의 사용 상황, 실태 조사를 실시해 에너지 절약화로의 분석과 함께 최적 운전 방법을 이끌어 나가고 싶다.

환경 모델 도시에 걸맞은 청사를 실현할 것

구민 서비스의 한층 더 나은 충실화와 지역 활동의 활성화에 결합된 기능을 가진 21세기의 후시미구의 심볼이 될 선진적인 청사, 또 여러 가지 친환경으로의 대처에 의해 교토시가 목표로 하는 ‘환경 모델 도시’에 걸맞은 청사 실현을 목적으로 계획해 이번 공사를 마쳤다. 이 계획을 준비하면서, 교토시 문화시민국 시민생활부 구행정추진과 및 도시계획국 공공 건축부 기획 설계과, 도시계획국 공공 건축부 공무 감리과, 쿄후시미즈, 시공에 관여해 준 각 관계사 등 많은 분들의 지도와 노력에 대해 감사를 드린다.

SOLAR TODAY 편집국 / Tel. 02-719-6931 / E-mail. st@infothe.com

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