멜버른 시의회 청사(Council House 2))“사실상 건물은 제3의 피부입니다. 사람의 피부가 첫 번째 피부입니다. 옷이 두 번째 피부, 세 번째 피부는 건물인 것 같습니다. 건축가로서 제가 생각하는 방식으로 건물을 보게 되면 저는 흰개미와도 같은 신진대사의 일부인 건물을 생각 합니다.저는 주거 공가 그 자체가 더위와 추위를 조절하는 신체로 건물을 바라봅니다."이름믹 피어스 (Mick Pearce)생년월일1938/02/06출생지하라레 짐바브웨를주요 건축물CH2 MUNICIPAL OFFICES IN MELBOURNE 2002-2006THEATRE AT HARARE INTERNATIONAL SCHOOL 2001-2002CENTRE FOR THE ENVIRONMENT AT ZOLDA, BELGIUM 1998-2002EASTGATE DEVELOPMENT HARARE 1991-1996CHINHOY HOSPITAL ZIMBABWE 1990-1995LAND MANAGEMENT FACULTY, UNIVERSITY OF ZIMBABWE 1986STUDENTS RESIDENCE, UNIVERSITY OF ZAMBIA 1968MILK PROCESSING FACTORY ZAMBIA 1969-1971THREE RURAL SECONDARY SCHOOLS IN ZAMBIA 1968-1970TRADES TRAINING INSTITUTE AT KABWE AND LIVINGSTONE IN ZAMBIA 1966-1968시상 및 수상Awarded the 2003 Prince Claus Award for Culture and DevelopmentBritish Civic Trus 수상Steel Construction 수상International Design and Development 수상AAMSA Cladding 수상Short-listed for the Aga Khan 수상멜버른 시의회 청사. 건축개요위치60 S Park Dr, Dandenong South VIC 3175, 오스트레일리아용도시의회 청사건축주City of Melbourne건축가Pick pearce건축면적12,536m2건축규모1,046m2 (10층)총건축비51.000.000 달러준공시기2006년믹 피어스는 흰개미들의 집 짓는 원리를 이용하여 에어컨 없이 하루 종일 24도를 유지하는 멜버른 시의회 청사를 지었습니다.이 건물에 적용된 각종 친환경적인 방법들을 통해 전기사용이 85%, 가스사용이 87% 감소되는 결과를 만들었고 물 또한 28%의 사용감소라는 놀라운 효과를 보고 있습니다.멜버른 시회 청사는 세계에서 가장 창의적인 건물이라는 평가를 받고 있습니다.건물에 적용된 친환경 건축 수법.주간에는 지붕에 있는 태양전지판, 풍력발전기와 코제너레이션) 시설을 이용하여 건물에 에너지를 공급을 하고 밖의 공기를 건물에 유입을 시키고 그 공기를 냉각 시켜 실내온도를 일정하게유지 시키고 건물 내부의 데워진 공기는 옥상에 설치되어 있는 팬을 통해 밖으로 배출 되는데 이 팬 또한 작은 풍력발전기 역할도 합니다. 태양이 비추지 않아 서늘한 남쪽면에는 “샤워 타워”라는 것을 두어 서늘한 공기와 물을 저층으로 순환시켜 지상층의 상업공간의 온도를 조절 합니다.)야간에는 자동으로 창문이 열려서 시원한 밤공기가 들어와서 주간 활동에 의해 뜨거워진 콘크리트 천장을 식혀 배기관을 통해 빠져 나가며 이때 나가는 공기가 천장에 있는 팬을 돌려 야간에도 에너지를 발생시켜 저장을 합니다.외부에 설치된 목조 루버가 화장실을 직접적인 노출을 보호하고 목조 루버를 통해 들어오는 신선한 공기가 화장실을 자연스럽게 환기 시킵니다. 이 목조 루버는 건물 전체에 음영을 제공 합니다.각 실에는 더운 공기를 비울 수 있는 장치가 되어 있습니다. 건물 내부 천정에는 알루미늄으로 된 곡선 모양의 패널들이 있는데 이 패널 안에는 차가운 물이 들어 있습니다. 이 차가운 물이 알루미늄을 차갑게 만들면 이것이 열을 흡수하여 내부온도를 낮춰줍니다. 천정이 곡면이 되어있는 것은 표면적을 넓혀 찬 공기가 더 많이 닿게 하기 위함입니다.건물 내부의 온도는 건물 한 쪽 외벽에 해의 방향에 따라 움직이는 폐목재의 루버가 햇빛을 건물 내부에 들어오게 하여 건물 내부 온도를 올리고 다른 한 편에는 식물을 활용한 자연차광시스템이 있어 자연 난방을 도와줍니다.여름에는 주위 온도와 태양에 의해서 창문이 계속해서 가열이 되는데 이때 발생되는 뜨거워진 열이 내부로 들어오면서 파이프에 흐르는 차가운 물에 의해서 뜨거워진 공기를 냉각시켜 내부의 온도가 일정하게 유지되도록 합니다.반대로 겨울에는 바닥에 가열된 수도관에서 발생된 열이 상승 하면서 내부로 차가운 공기가 유입되는 것을 막아 줍니다.멜버른 시의회 청사는 태양의 고도에 따라 빛의 양을 조절 하도록 되어있는데 태양이 높이 있을 때는 발코니 측면에 있는식물에 의해 발코니에는 그늘이 지면서 선반에는 햇빛이 반사 되어 건물 천정으로 들어가고 태양의 고도가 낮을 때는 팀버스크린이 올라와 햇빛이 직접적으로 건물 내부로 과다하게 못 들어오게 막음으로서 밖을 볼 때 눈이 부시지 않도록 되어있습니다.이 건물의 가장 중요한 요인은 물인데 이러한 물 역시 주전원 물과 빗물을 이용하여 사용하는데 이렇게 사용한 물은 지하에 있는 저수조를 통해 정화되어 다시 사용되어 집니다.이곳에는 또 한가지의 냉방시스템이 있는데 여기에는 1만개의 공들이 들어 있는 탱크가 있습니다. 안은 소금 혼합물체로 차있고 이 것은 15도에 냉각이 되면서 에너지를 저장하는데 날씨가 차가울 때 공들을 얼린 다음에 저장을 한 뒤 날씨가 더워질 때 사용을 하는 식으로 배터리와 같은 것입니다.결론.Mick pearce라는 건축가는 흰개미의 집 짓는 원리를 보고 이러한 하나의 큰 유기체 같은 건축물을 계획하고 구상했다는데 매우 인상 깊었고 이번에 조사한 멜버른 시의회 청사는 Active적인 방식과 Passive적인 방식이 결합되어 만들어진 건축물이라고 생각이 듭니다.
막 구조의 이해1. 서 론2.2 막 구조의 종류와 형태1.1 연구의 목적1) 공기막 구조1.2 연구의 방법2) 현수막 구조2. 본 론3) 골조막 구조2.1 막 구조란.2.3 막 구조의 적용사례1) 막 구조의 정의1) 국내의 막구조2) 막 구조의 형성 과정2) 국외의 막구조3) 막 구조의 특징3. 결 론1. 서론1.1 연구의 목적건축에는 많은 구조적 형태가 있습니다. 하지만 일반적으로 우리가 밖을 돌아다니다 보면 우리가 보고 있는 건물들은 대부분 철근과 콘크리트로 기둥을 세우고 거기에 보를 얹어 만드는 일반적인 네모난 건물의 형태들입니다. 이러한 형태의 구조가 튼튼하고 시공이 편하기 때문 일 것입니다. 물론 이러한 건물이 좋지 않다는 건 아니지만 이러한 건축물들 사이에 다른 구조의 인상적인 형태를 가진 건물들이 있습니다. 그중에 가장 제가 인상 깊게 봤던 구조가 바로 막 구조입니다. 그래서 저는 이런 막 구조에 대해서 조사를 해보겠습니다.1.2 연구의 방법막 구조의 정의와 특징에 대해서 조사를 하고 막 구조의 종류인 골조막 구조, 현수막 구조, 공기막 구조에 대해 조사를 하고 각 구조의 구조적 특징과 형태를 이해 할 수 있도록 사진과 함께 설명을 하고 그 구조에 대한 국·내외 적용 사례에 대하여 조사 하도록 하겠습니다.2. 본론2.1 막 구조란.1) 막 구조의 정의.'막 구조(membrane structure)'란 건축분야에서 새로 등장한 신조어로 "fabric structure"또는 "tension structure"와 같이 사용되는 용어로 공히 코팅된 직물(coated fabrics)을 주재료로 사용하는 구조를 말한다.자중을 포함한 외력에 저항하기 위하여 휨과 비틀림 저항이 적은 천이나 고무 등을 구조재로 사용한 것을 막 구조라 하며, 셀 구조물의 기본원리인 막 응력과 전단력만으로 외부 하중에 대하여 안정된 형태를 유지할 수 있다.특히 구조체로서 연성의 막을 사용, 이것에 초기 장력을 주고 외관의 강성을 늘림으로서 외부하중에 대하여 안정된 형태를 유지하는 장 경기장 외벽 꼭대기와 꼭대기 사이에 로프를 설치하여 철거 가능한 텐트를 그 위에 덮었다는 기록을 볼 때, 구조적 해결능력은 어느 정도였는지는 몰라도 고대에서부터 막 구조의 유용성은 널리 알려졌고 그 사용도 빈번했다고 볼 수 있다.근대의 막 구조는 서커스의 텐트에서 쉽게 찾을 수 있으나, 무주공간을 펼치는 현대의 막 구조는 막에 대한 신 재료가 개발된 제2차 세계대전 이후부터 본격화된다.(2) 발달막 구조 분야에서 초기 구조 시스템을 확립시키고 체계화를 형성하는 데 제일 공헌한 사람은 서독 슈트트가르트 공과대학의 IL(경량구조물) 연구소장이었던 프라이 오토교수이다. 1950년 오토는 안장형 곡면에 초기장력을 도립한 서스펜션 막 구조를 사용하여 흥미 있는 지붕형태를 만들었으며, 1952년에 베를린 공업박람회와 1964년 스위스 로잔의 국내박람회에서도 서스펜션 막 구조를 만들어 막 구조의 아름다움을 잘 표현하였다. 그리고 1967년 캐나다 몬트리얼에서 개최된 박람회에서는 서스펜션 막 구조 시스템을 집대성 하였다는 서독관 건물을 설계하여 막구조 건축의 존재를 알리는 계기를 제공하였다. 1958년 벨기에 브르셀 박람회의 Pan America 항공 파빌리온과, 1959년 Carl Koch가 설계하고 바이드링거가 기술 감독하여 1600m2를 원형 나일론 막으로 덮은 보스턴 예술센터 지붕 등의 구조물들은 현대 막 구조물의 초기작품이라 할 수 있다.서스펜션 막 구조나 골조에 단순히 막을 얹는 방법에서 벗어나 1950년대 이후 특히 미국을 중심으로 공기막 구조가 비약적인 발전을 하게 된다. 미국의 군용시설물에서는 옛 부터 일부 사용되었으나, 1957년 월터바트가 자택 지붕을 이 구조로 형성한 것이 Life잡지에 소개된 이후부터 일반인에게 공기막 구조가 널리 알려졌다고 한다. 실제적으로는, 기구에 공기를 팽창시켜 구름 같은 모양을 만듦으로써 심볼 타워를 형성하고, 공기막 구조의 특이함과 구조가 갖는 미지의 가능성을 독특하게 연출한 1966년 뉴욕의 세계 박람회의 이 막 구조를 특징)막의 성질1) 2차원 저항구조이지만, 그 두께는 스팬과 비교하여 대단히 작으므로 식별할 만한 판 응력(휨과 전단)을 일으킬 수 없다- 막의 두께를 h라 하면 단위 폭당의 그의 휨 강성은 EI = E[1*h3/12)]로 계산된다.따라서 충분히 작은 h에 대해서 휨 강성은 무시되게 마련이다. 그리고 EI에 비례 하는 휨과 춤방향 전단은 없어져야 한다. 바꾸어 말하면 막은 2차원적 구조요소이 지만 그의 "판작용"은 무시된다.2) 압축에 대한 저항의 무시- 막의 얇은 두께 때문에 대단히 작은 압축 응력을 받아도 반드시 좌굴을 한다.3) 인장에 의하는 대단히 엷은 판 재료이다.- 이상적인 막은 모든 방향에서 인장에 의해서만 하중을 지탱할 수 있고 양질의 인 장저항을 갖는 재료에 의해서만 만들어질 수 있다. 그러한 재료는 금속판, 프리스 트레스트 콘크리트, 보강 플라스틱 그리고 직물 (특히 나일론이나 파이버 글래스 로 보강되어 만들어지는 플라스틱 직물)을 포함한다.4) 케이블의 2차원적 등가 구조이다.- 하중을 인장만으로 지탱하기 위하여 막은 하중에 그의 형태를 적응시켜야 한다.그러나 그의 2차원 거동 때문에 막은 케이블만큼 불안정하지 않다. 항상 하중의 연력 도면인 막의 형태는 케이블의 경우에서와 같이 하나의 하중상태라기보다 오 히려 여러 가지 하중상태에 대해서 연력도가 되는 것이 가능하다.5) 전단 작용을 일으킨다.- 판이 보작용 이외에도 2차원적 성질에 따른 비틀림 작용을 일으키는 것과 마찬가 지로 막도 그 2차원성에 따라 케이블 작용 이외에도 그 하중지탱능력을 증가시키 는 "전단작용"을 일으킨다.6) 기하학적 비틀림- 곡면막을 자르면 4개의 변은 평행이 아니고 공간적으로 경사져 있다. 이것은 하나 의 변은 반대편의 변보다 큰 경사를 가지며, 이들 2변 사이에 경사의 차이가 나는 데 이 두변 간의 경사차, 즉 경사진 방향에 대한 직각에서의 단위경사 변화를 만 곡면의 기하학적 비틀림이라 부른다. 이 때문에 막은 일반적으로 곡률이라 부르는 요소를 가진다.7) 막의연적인 곡선을 창출할 수 있다.2.2 막 구조의 종류와 형태1)막 구조의 원리막은 2방향 기구로서 하중을 지지시키는 2차원 저항구조이므로 스팬에 비하여 그 두께가 대단히 작다. 판구조물이 보작용 외에도 2차원적 성질에 따른 비틀림 작용을 일으키는 것과 마찬가지로 막도 인장력을 받는 케이블 작용 외에도 그 하중 능력을 증가시키는 전단작용이 나타난다.수직으로 하중을 받는 곡면 막 요소의 일부를 위 그림과 같이 생각하면, 요소의 처짐은 2방향으로의 각각 다른 곡률을 만들고 있으므로 막을 우선 2개 케이블의 교차라고 할 수 있다.막에 의하여 지지되는 전체 작용하중은 2개의 케이블로 지지된 하중의 합계와 같으므로, 막은 곡률이라고 부르는 만곡 형태의 기하학적 성질에 의하여 2방향의 케이블 작용에 따른 인장응력이 작용된다.또 다른 막의 2차원 저항성질은 막면내에서 일어나는 접선방향의 전단작용이다. 곡면막에서 잘라낸 장방형 요소의 4변은 공간적으로 경사되므로 기하학적 비틀림이라고 부르는 경사 차이에 의하여 위로 향하는 초과 수직력(R1)이 일어난다. 이 초과 수직력이 수직하중 일부와 평형이 되면서 전단 작용에 의한 하중지탱능력을 막에 주고 있다.2)막 구조의 종류막 구조물은 막을 지지하는 방법에 따라 공기막 구조와 비공기막 구조로 시스템을 분류 할 수 있고 각 형태를 세분하여 정리하면 아래와 같다.공기막 구조공기지지 방식공기팽창 방식비공기막 구조현수막 구조막방식Cable Net System골조막 구조(1)공기막 구조외기압보다 조금 높은 기압(0.01~0.001 정도)으로도 막은 자립하여 외부하중을 견딜 수 있는 원리를 구조체에 이용한 공기막 구조는 공기 지지방식과 공기 팽창방식으로 나눌 수 있다.공간이 있는 막의 주위를 고정하고 막 면의 양측에 공기 차이를 줌으로써 막 면에 장력이 생기게 하여 막이 부풀게 되는 그림 2-5(a)와 같은 에어돔과 그림. 2-5(b)와 같이 주변을 강하게 고정한 2장의 막 사이에 공기를 불어넣어 지지시키는 형태의 막을 공기지지구조라 한다. 그태로 되돌아가려는 경향을 억제시키는 구조적 메커니즘을 가지고 있다. 따라서 튜브와 같은 모양의 공기팽창구조방식은 공기지지방식에 비하여 역학적으로 능률이 낮다고 할 수 있다. )구분단일(공기)막구조이중(공기)막구조공기지지식 막구조원리공간에 가압 송풍된 공기내압(20~50mm/Aq)으로 인장력을 확보이중막 내부에 가압 송풍된 공기내압(150~650mm/Aq)으로 인장력과 휨력을 확보이중층 막형태의 기둥공기막을 사용하여 공간 확보규모앵커지지중규모:40~70m 강성구조체 설치대규모:50~231m50m이하소규모에 가능형태변화·막면은 (+)가우스 곡률로 나타남·막면에는 인장재만 설치가능·기본 형태는 돔형이고 단면변화에 따라 3가지가 도출됨·막면은 (+)가우스 곡률로 나타남·막면내 구조물에 인장재와 압축재 설치·평판형이나 아치형의 6가지 기본형태가 도출됨·막면은 (-),(0),(+) 가우스 곡률로 나타남특기사항·지속적인 공기의 송풍시설 필요·출입구를 통한 내압 손실 방지를 위한 에어로크, 이중문, 회전문등이 필요·막재료의 열손실이 과다하여 공기조화비용이 많이 소요·공기베게나 풍선의 원리 활용·공기막을 지붕으로 사용시 단일막의 단점을 보완 하므로 내외부의 개방이 가능함·공기 기둥의 내력은 공기압에 비례·지붕하중의 최소화가 대단히 중요(2) 현수막 구조현수막구조는 비공기막 구조로서, 막면 내에 직접 초기장력을 주어 형태를 안정시키고 외부하중에 견딜 수 있도록 하는 구조이다.초기장력을 받을 때 장력막 구조의 곡면을 그림2-10과 같이 2개의 케이블로 구성하면 a-a'방향으로 매단 케이블과 b-b' 방향으로 누르는 밸리 케이블로 나눌 수 있다. a와b의 방향의 장력은 반대가 되므로 하중이 작용한다면 각각의 장력은 서로 상쇄되면서 곡면 내에서 흡수되므로, 경계구조물에는 거의 영향을 미치지 않는 자기평형상태가 형성된다.막에 대한 초기장력은 구조와 형태를 결정짓는 주요한 요소로서, 초기장력을 주는 방법에 따라 장려막 구조는 막방식과 Cable Net 방식으로 다시 구분할 수 있다.강케