인도의 격자 건물은 에어컨 없이 어떻게 냉각됩니까?

수세기 동안 인도의 건축물은 복잡한 격자 구조를 특징으로 했습니다. 이제 현대 건축가가 건물을 시원하게 유지하는 더 나은 방법을 모색함에 따라 다시 돌아오고 있습니다. 

인도 북부 노이다에 있는 마이크로소프트 사무실에 들어서면 타지마할에 대한 건축학적 참조가 바로 눈에 띕니다.

상아빛 흰색으로 물들여지고 아름다운 아치와 " jaali " (천공된 격자 스크린)가 있는 사무실은 타지마할의 웅장함과 최첨단 작업장에 대한 시각적 찬가입니다.

빛의 흐름은 복잡한 jaali 스크린을 관통하여 조명과 깊이의 숭고한 효과를 만듭니다. 에너지 절약형 조명과 함께 이 건축적 특징은 건물의 탄소 발자국을 낮게 유지하는 데 도움이 되며 사무실이 미국 그린 빌딩 협의회(US Green Building Council)의 가장 높은 지속 가능성 인증 인 Leed(에너지 및 환경 디자인 리더십) 플래티넘 등급 을 받은 이유 중 하나입니다.

그물을 의미하는 jaali 라는 용어 는 중앙 아시아와 남아시아에서 사용됩니다. 대리석이나 붉은 사암을 장식 패턴으로 깎아 만든 jaali 는 16세기에서 18세기 사이에 인도의 독특한 건축 양식이었습니다 . 17세기 중반 인도의 도시 아그라(Agra)에 세워진 정교하게 조각된 타지마할(Taj Mahal)의 jaalis 는 솔리드와 보이드, 오목과 볼록, 선과 곡선, 빛과 그림자의 리드미컬한 조화를 만듭니다. 자이푸르 의 라지푸트 통치자가 1799년에 지은 하와 마할 또는 " 바람의 궁전 " 에는 부드러운 산들 바람을 허용하도록 설계된 격자 스크린이 있는 953개의 창이 있습니다.

건물에 예술적 감각을 더할 뿐만 아니라 이 격자 스크린 은 " 공기 순환을 허용하고 [건물]을 햇빛으로부터 보호하며 사생활 보호를 위한 커튼을 제공 합니다 . 지속 가능한 디자인.

이제 지속 가능한 냉각 솔루션을 찾기 위해 건축가들은 이 고대 디자인을 되살려 편안한 저탄소 건물을 짓고 있습니다.

대리석이나 붉은 사암을 장식 패턴으로 깎아 만든 jaali는 16세기에서 18세기 사이에 인도의 독특한 건축 양식이었습니다(Credit: Getty Images)

건축 부문은 심각한 기후 문제를 안고 있습니다. 2019년 건물의 배출량 은 전 세계 CO2 배출량의 38%를 차지하여 사상 최고 수준을 기록했습니다. 냉각 건물은 특히 에너지 집약적일 수 있으며, 에어컨의 수는 2050년까지 전 세계적으로 3배 이상 증가하여 오늘날 인도와 중국 전체와 맞먹는 양의 전력을 소비 할 것으로 예상됩니다 .

동시에 전 세계적으로 폭염이 더욱 길어지고 강렬해지고 있습니다. 특히 인도는 올해 5월 델리에서 기록적인 섭씨 49도(화씨 120도)에 달하는 극심한 폭염을 겪었습니다.

급격한 도시화 와 치솟는 더위에 직면한 인도는 현재 지속 가능하고 깨끗하며 에너지 효율적인 냉각 솔루션 을 찾고 있습니다. 2019년에 인도 정부는 지속 가능하고 에너지 효율적인 냉각에 대한 접근을 제공하는 데 필요한 조치를 요약 한 인도 냉각 실행 계획 을 시작했습니다. 이 계획 은 건물과 도로가 열을 흡수하고 유지   하는 도시 열섬 효과 를 줄이고 기후 탄력성을 높이기 위해 수동 냉각 개입(냉각을 위한 건축 요소의 조작)의 중요성을 강조합니다 .

인도 연구소(Indian Institute)의 저명한 과학자인 J Srinivasan은 " 고열 스트레스의 위협은 이미 인도에 존재하고 있으며, 이는 향후 몇 년 동안 더욱 악화될 것으로 예상됩니다. 이는 엄청난 열 출력을 갖는 에어컨에 대한 수요를 증가시킬 것 " 이라고 말했습니다. 인도 방갈로르의 과학 박사. 그는 AC에 대한 요구 사항을 처음부터 최소화하도록 건물을 설계하는 것을 포함하여 건물을 냉각하는 대체 방법이 필요하다고 덧붙였습니다.

이러한 도전에 직면하여 일부 건축가는 전통적인 jaali 를 포함한 과거 솔루션에서 영감을 얻고 있습니다 . " [그것은] 지속 가능한 냉각 및 환기 문제에 대한 친환경적인 대응 역할을 합니다. " 라고 네트 제로 건물을 전문으로 하는 델리에 있는 ZED Lab의 창립 이사이자 건축가인 Sachin Rastogi는 말합니다.

패시브 냉각 기술과 건물 외피 (건물 내부를 외부 환경과 분리하는 데 도움이 됨) 는 실내 온도를 낮추어 상당한 열적 편안함을 제공 하고 에어컨의 필요성을 줄여 최대 70% 의 에너지를 절약할 수 있습니다 .

지속 가능한 냉각 솔루션을 찾기 위해 건축가들은 16세기로 거슬러 올라가는 jaali 디자인을 부활시키고 있습니다(Credit: Getty Images)

Jaali 는 일반적인 창의 총 제곱미터를 여러 개의 작은 구멍으로 나누어 건물로 들어오는 직접적인 열을 차단합니다. 전통적인 jaali 에서 구멍은 대리석이나 사암의 두께와 거의 정확히 같은 크기라고 Pandya는 말합니다. "이 두께는 확산 조명을 허용하면서 직사광선의 눈부심을 줄이는 역할을 합니다."라고 그는 말합니다.

Jaali 의 냉각 기능은 에어컨 장치와 유사한 방식으로 Venturi 효과 에 의존합니다 . "공기가 구멍을 통과할 때 속도가 빨라지고 멀리 침투합니다. 작은 구멍으로 인해 공기가 압축되고 방출되면 더 시원해집니다."라고 Pandya는 말합니다.

현대적인 냉각 기술의 부상으로 jaali 의 사용이 제한 되었지만 "지구 온난화에 대한 우려로 인해 jaali의 부활로 초점이 이동하고 있습니다."라고 Pandya는 말합니다. "전통적인 건축 양식은 환경 조건과 싸우는 성능을 입증했습니다."

중국 포산의 Times I-City 단지에서 프랑스 Cap d'Agde 의 Nakâra 호텔 , 스페인의 Cordoba Hospital에 이르기까지 현대 건물에 격자 파사드를 배치하여 자연광을 조절하고 에너지 소비를 최적화하며 편안함을 제공했습니다.

영국 노팅엄 대학교(University of Nottingham)의 지속 가능한 건물 디자인 연구원인 Ayesha Batool은 "천공된 정면은 지속 가능한 봉투에 중점을 둔 건축가들 사이에서 전 세계적으로 인기를 얻고 있습니다. 2018년 Batool 의 3개 스크린 음영 시스템 평가에 따르면 jaali는 햇빛을 굴절시키는 완전히 유리로 된 정면과 브리즈-솔레이 파사드를 모두 능가했습니다.

" Jaali 스크린은 건물 내부 거주자의 열 및 시각적 편안함을 향상시킵니다."라고 Batool은 말합니다. "성능을 지나치게 일반화하거나 낭만적으로 만들지 않고 전통적인 건축 방법에서 배우는 것이 중요합니다."

아부다비의 알-바르 타워는 인간 피부의 질감에서 영감을 받은 키네틱 잘리 파사드를 가지고 있습니다(제공: Alamy)

 

뉴델리에 있는 Punjab Kesari 신문사의 본사는 전통적인 인도 잘리 건축 양식과 현대적인 디자인 기능을 결합하고 있습니다. Studio Symbiosis가 디자인한 이 건물은 전통적인 잘리 스크린 을 연상시키는 천공된 흰색 유리 강화 콘크리트 정면으로 둘러싸여 있습니다. 디자인으로 여러 상을 수상한 Studio Symbiosis의 공동 설립자인 Britta Knobel Gupta는 이 모든 것이 자연 채광을 최적화하고 열을 줄이며 교차 환기를 증가시키는 것을 목표로 합니다 .

Knobel Gupta는 " 이중 jaali 스크린은 유리 전면의 외부 공기 온도를 낮추어 차가운 공기가 굴뚝처럼 내부로 유입되도록 합니다 . " 라고 말합니다. " 에어컨에 가해지는 부하를 줄여줍니다. "

프로젝트는 디지털 시뮬레이션을 사용하여 받는 햇빛의 양에 따라 각 벽에 대해 서로 다른 다공성 패턴을 생성했습니다. 예를 들어, 북쪽을 향한 정면의 불투명도는 81%인 반면 남쪽의 불투명도는 27%입니다. jaali 는 또한 건물이 필요한 조명 수준을 자연스럽게 충족하도록 도와서 낮에는 인공 조명이 필요하지 않다고 덧붙였습니다 .

전통적인 jaali 기술은 환경 및 경제적으로 실행 가능한 건축물을 만드는 열쇠입니다 – Sachin Rastogi

jaali 를 효과적으로 사용하는 또 다른 현대식 건물 은 인도 Gurugram에 있는 St. Andrew's Institute of Technology and Management의 학생 숙소 블록입니다.

이 건물의 주목할만한 특징 중 하나는 " 스택 효과" 라는 물리학 원리를 적용한 것인데, 이를 통해 jaali 에 있는 각 벽돌의 회전 각도가 태양 복사를 최소화하도록 설계되었습니다. 건물을 설계 한 Rastogi는 " 자알리 파사드는 열 보호막 역할을 하여 직사광선을 70% 줄여 열 획득을 최소화합니다."라고 말합니다. 건물은 뜨거운 공기를 포착하여 외부로 방출합니다.

jaali 는 에너지 요금을 크게 낮추고 에어컨의 필요성을 35% 줄였다고 Rastogi는 말합니다.

Jaali 파사드는 지속 가능한 디자인에 중점을 둔 건축가들 사이에서 인기가 있습니다(Credit: Getty Images)

 

다른 국가들도 jaali 의 이점에 주목하고 있습니다. 스페인 마드리드에 있는 Hispasat 위성 관제 센터는 태양 복사를 제어하고 실내 편안함을 향상시키기 위한 목적으로 유사하게 설계되었습니다. 격자는 세 가지 다른 밀도의 개구부를 제공하여 빛을 필터링하고 태양 의 눈부심 을 줄이는 데 도움이 됩니다.

건물을 설계한 Estudio Herreros의 창립 파트너이자 건축가인 Juan Herreros 는 " 파사드는 5mm 두께의 금속 시트로 구성된 두 번째 스킨으로 마감되었습니다. "라고 말합니다. " [] 천공의 정도는 편안함을 위한 조명 요구와 태양 복사 를 분산시켜야 하는 필요성에 따라 다릅니다 . "

그는 건물과 격자 사이의 1미터(3피트) 간격이 그늘지고 환기되는 챔버 효과를 생성한다고 덧붙였습니다. "두 스킨 사이의 공간은 환기 경로 역할을 합니다."

jaali가 부흥을 겪고 있지만 극복해야 할 몇 가지 주의 사항이 있습니다.

기술 발전으로 jaali 는 더욱 역동적으로 변했습니다. 자연에서 영감을 얻은 비생물학적 시스템을 개발하는 과학인 생체 모방 에서 파생된 동적 jaali 파사드 는 자연에서 발견되는 열 적응 방법을 모방하는 것을 목표로 합니다. 인간 피부의 질감에서 영감을 받은 이 파사드는 건물이 수천 개의 모공을 통해 숨을 쉴 수 있도록 돕습니다.

아부다비의 강렬한 사막 햇살 속에 자리 잡은 Al-Bahr Towers는 이러한 키네틱 파사드를 가지고 있습니다. 영국에 기반을 둔 Aedas Architects가 설계한 타워는  온도에 따라 열리고 닫히는 반응형 " 지능형 " 외관을 갖추고 있습니다. 디자인은 일반적으로 목재를 사용하는 아랍 세계의 대응물인 jaali 와 mashrabiya 에서 힌트를 얻었습니다.

" mashrabiya 는 건물에 대한 직사광선의 양을 약 20% 줄이는 새로운 시스템입니다."라고 개방 메커니즘에 대해 조언한 엔지니어링 컨설팅 Arup의 전 이사인 John Lyle가 말했습니다. "전동식 마슈라비야 는 태양의 움직임에 따라 열리고 닫혀 간접 자연광이 건물로 들어오도록 합니다." 

다이내믹 스크린은 건물에서 2미터(6.6피트) 떨어진 곳에 위치하며 눈부심을 줄이고 일광 투과성을 개선하기 위해 태양의 움직임에 반응하도록 프로그래밍되었습니다. 태양이 이동함에 따라 전체 mashrabi y a 가 함께 이동하여 음영을 제공합니다. Arup에 따르면 이 설계 로 탄소 배출량이 40% 감소했습니다 .

카타르 도하에 있는 만다린 오리엔탈 호텔의 외관은 마슈라비야 격자에서 영감을 받았습니다. 마쉬라비야 격자는 아랍어로 잘리(jaali)에 해당합니다(제공: Getty Images)

jaali 가 부흥을 겪고 있지만 극복해야 할 몇 가지 주의 사항이 있습니다. 정면의 구멍이 해충과 곤충으로부터 거주자를 충분히 보호하는지 여부에 대한 우려가 있습니다. 이를 피하기 위해 유리 또는 해충 방충망을 jaali 앞에 놓을 수 있습니다 .

한편, 움직이는 파사드 또는 키네틱 파사드는 종종 시간이 많이 소요되는 설계 및 제작 프로세스를 포함하고 기술 투자가 수반되기 때문에 비용이 많이 듭니다. 그러나 이점은 에너지 효율성을 최적화하기 위해 추가 탐색을 위한 관문을 엽니다.

현대 건축을 위해 대리석과 같은 전통적인 건축 자재를 사용하는 것은 실행 가능하지 않거나 비용 효율적이지 않을 수 있으며 하나의 자재가 모든 기후에 적합하지 않을 수 있습니다. 오늘날 대부분의 jaalis 는 중간 밀도 섬유판, 콘크리트, 벽돌, 나무, 돌, PVC 또는 석고로 만들어집니다. 

건조한 지역에서는 가습을 개선하기 위해 목재 섬유와 같은 재료가 추가됩니다 . 식물의 증발산과 유사한 과정으로 밤에 냉각된 자알리 구멍을 통과하는 바람 은 수분을 남기고 흡수되어 더 더운 낮에는 공기 중으로 방출됩니다.

Jalis 는 또한 다양한 기후에서 성능이 다릅니다. 즉, 스크린 디자인, 기하학적 구조, 천공, 형태 및 재료가 기후 조건을 기반으로 해야 합니다. 만능 솔루션은 없습니다. 예를 들어, 30%가 10cm(4인치) 깊이의 구멍으로 구성된 Jaali 스크린은 덥고 건조한 기후에서 더 나은 열 쾌적성을 제공합니다. 덥고 습한 기후에서는 천공 비율을 높여야 할 수 있습니다.

이러한 제한에도 불구하고 jaali 는 자연 채광과 환기를 제공하여 에너지 효율적인 건물을 만드는 데 도움이 된다고 Rastogi는 말합니다.

"전통적인 jaali 기술은 환경 및 경제적으로 실행 가능한 건축물을 만드는 열쇠를 쥐고 있습니다."라고 그는 말합니다. "지속 가능성은 추가 구성 요소가 아니라 생활 방식이어야 합니다."