전경련 빌딩 유리벽의 비밀 - 자연과학을 이용한 에너지 이용 극대화

회사 앞에 위치한 전국 경제인 연합회(전경련)의 새로운 빌딩이 한창 공사중입니다. 오가며 바라보는 빌딩을 가까이서 보면 그렇게 높은 생각이 들지 않다가 멀리 신촌에서도 빌딩이 불뚝 솟은 모습을 보면 참으로 높다라는 생각이 들게 됩니다. 지하 6층에 지상 50층 건물로 63빌딩과 비슷한 높이라고 합니다.

그런데 가만히 건물 외관을 살펴보면 기발하고 재미있는 것이 있습니다. 보통의 유리 빌딩들은 외벽 유리들이 다 평편한데 이 건물은 밖으로 올록 볼록 튀어 나왔습니다. 우리 전통 가옥의 처마가 처진 모양입니다. 무슨 이유가 있어 보입니다. 어떤 이유일까요?

아름다움의 표현에 대해서 언급을 하기 보다는 저는 기능적인 면에서 설명을 할까 합니다. 커다랗게 두가지 숨은 기능이 있다고 생각합니다.
첫째, 각 처마의 위치에는 태양 전지판이 있어 태양 발전을 합니다. 전력을 생산하는 것이죠. 그리고 여름에 태양 광선과 전지판이 직각에 가깝게 세움으로써 전지판의 사용 효율을 극대화 하였습니다. 아래 하지때의 그림을 보면 시각적으로 쉽게 이해가 되리라 생각됩니다.
두번째는 사계절에 따른 태양 고도가 변화하는 자연현상을 잘 이용하여 냉난방을 자연적으로 극대화했습니다. 여름에는 햇볕을 차단하여 시원하게 할 수 있고, 반면에 겨울에는 햇볕을 최대한 실내로 받아 들여 자연 난방을 할 수 있는 구조입니다. 냉난방을 자연의 현상을 이용하여 효율적으로 하고 있는 것이죠.

여름철 태양의 고도 및 채광

겨울철 태양의 고도 및 채광 

첫번째에 대해서는 특별히 설명을 하지 않아도 쉽게 이해하시리라고 생각합니다. 두번째에 대해서 좀 더 부연 설명을 드리면, 여름에는 서울 태양의 남중고도는 76도 정도 됩니다. 즉, 이때 태양 전지판으로 전기를 생산함과 동시에 햇볕이 건물 안으로 들어오지 못하게 가리게 됩니다. 그렇지만 겨울에는 전력을 생산하는 것보다는 따듯하게 하는 것이 더 중요하므로 태양 빛이 건물 안으로 많이 투과가 되면 될수록 더 좋습니다. 이것을 고려하여 태양 전지판을 적절한 크기와 적절한 기울기로 세웠습니다. 그림에서 보시듯이 여름에는 햇볕이 투과되지 않고 겨울에는 투과가 되는 것을 보실 수 있습니다. 아주 뛰어난 발상이죠. 그리고 전기를 생산할 때인 여름에는 햇빛 가림막 역할을 함과 동시에 최소 면적으로 최대 전력을 생산할 수 있는 각도로 맞춰 설계를 했습니다. 결론은 자연과학을 이용하여 비용을 낮추고 자연을 보호하는 1석 2조의 효과를 얻는 것이죠.

참고
남중고도란 천체가 가장 남쪽에 왔을 때의 고도를 말합니다. 태양의 남중고도는 "90도 + 적위 - 그 지방의 위도"로 구합니다. 서울의 위도는 37.5도이며, 적위는 동지때는 -23.5도이며 하지때는 +23.5도가 됩니다. 따라서 하지 때의 남중 고도 h는 90˚ -37. 5˚+23.5˚ = 76˚ , 동지 때의 남중 고도 h는 9 0˚-37.5˚ -23.5˚ = 29˚ 가 됩니다.