Science + Technology Facility

EXPERT column_건축가 이주랑

연구소 건축은 과학과 기술을 검증하고 설명하는 프로세스를 위한 공간을 기획하는 일이다. 따라서 그곳에서 일어나는 행위와 순서를 토대로 그에 적합한 건축적 솔루션을 제공해야 한다. 연구에 필요한 복잡한 실험실과 치밀한 설비의 구성은 물론이고 연구자의 창의성을 이끌어내기 위한 장치도 필수적이다. 과학의 연구 범위는 원자에서부터 광활한 우주까지 광범위하므로 매 프로젝트마다 건축가는 새로운 도전에 나서야 한다. 연구의 목적과 사용자의 운영 방침에 따라 하이어아키Hierarchy가 달라지기 때문이다. 또한 기밀과 보안 유지로 인해 주거 및 상업 시설과는 달리 공간에 대한 직접적인 체험이 제한적이기 때문에 오랜 시간 지속적으로 같은 분야에서 일한 경험 있는 전문가를 통해 검증받는 과정을 거치게 된다.

그러나 연구소도 결국 사람을 위한 집이다. 시대와 운영자, 사용자의 특성에 따라 그것이 추구해야 할 방향이 달라질 뿐 그 목적은 같다. 연구 생산성productivity을 높이기 위한 공간 구조, 인간의 독창성creativity과 창조적인 영감을 촉발하기 위한 장치, 사회적 책임감responsibility을 기반으로 한 건조물을 만들어야 한다는 것이다. 이런 이유로 현대 연구소 건축의 시초였던 소크연구소Salk Institute의 건축주 조나스 소크Jonas Salk, 1914~1995 박사는 건축가 루이스 칸Louis Kahn,

1901~1974에게 피카소의 작품과 같은 예술 작품으로서의 연구소 건축을 요청하기도 했다. 나아가 연구소는 건축물보다 비싼 마우스가 사는 집이고, 3만톤의 물을 채우기 위한 집이기도 하며, 한 톨의 먼지도 허용하지 않으면서 컴퓨터를 위해 온습도를 유지해야 하는 집이기도 하다. 건축가는 매순간 이와 같은 특수한 환경을 구축하기 위한 방법을 고안해내야 한다. 어떤 건축주는 연구소를 프로젝트 수행기간 동안평균 6개월 연구자들이 머무는 호텔로 이해하고, 렌트비에 해당하는 최적의 서비스를 제공하기 위한 방법이 무엇인지 건축가가 제안해 주기를 바라기도 한다.

 
특수한 목적과 필요에 의해 발주되는 연구소 건축은 특성상 지속적인 수주가 어렵다. 세계의 연구 동향 및 정책 방향, 기업의 장기 전략에 의해 수시로 변한다. 이 때문에 연구소는 매순간 새롭다. 연구소의 목적부터 공간의 조직, 설비의 구성 등이 프로젝트마다 달라진다. 하지만 건축주가 지속적으로 요청하는, 변하지 않는 요소들이 있는데 Flexibility, Collaboration, Sustainability가 그것들이다. 이 세가지 요소들이 연구소 건축에서 어떻게 구현되는지, 최신 경향은 무엇인지를 간삼건축의 연구소 프로젝트와 국내외에서 주목받고 R&D 프로젝트 사례를 중심으로 서술해 보고자 한다.

Flexibility

1) closed lab vs open lab

연구 주제의 변화와 연구 조직의 다양성, 실험 기기의 발전 등 더욱 빨라지는 변화 속도에 대응하기 위해 Flexibility는 연구소 설계에서 점점 더 중요한 요소로 다뤄지고 있다. 연구소는 한 해 평균 총면적 대비 25%이상 변경 공사가 일어나는 공간으로 대다수의 운영자들은 가능한 한 최소의 시간과 비용으로 변경에 대비할 수 있는 시스템으로 연구소가 설계되기를 원한다. 이런 이유로 실험실은 고정화되지 않고 연구 주제나 대상에 따라 공간을 변형하는 방식인 오픈랩의 형식을 주로 취하게 된다. 전통적인 오픈랩의 모듈은 기기를 자유롭게 레이아웃할 수 있는 2방향 모듈 시스템Two directional module, 각 층별로 다른 방식의 복도를 사용할 수 있는 입체적 모듈 시스템Three dimensional lab module의 방식으로 진화했으며, 이를 위해 초기 설계 시 흄후드나 안전 캐비넷 증설 때 덕트만 접속하면 사용이 가능한 집약덕트시스템이 오픈랩에서는 필수적이며, 나아가 기기의 설치, 보수, 변경 등에 효율적으로 대응할 수 있는 중층설비공간시스템ISS이 고려되어야 한다.

2) open plan labs are getting smaller

큰 형태의 오픈랩이 많이 만들어지자 사용자들은 대공간에서 발생하는 소음과 친밀하지 않은 분위기, 다른 팀과의 접촉이 연구의 방해 요인이 될 수 있다는 것을 경험하게 되었다. 사용자들은 가변성을 유지하기에 적당히 크고, 친밀감을 느끼며, 콜라보레이션을 촉진할 수 있는 적절한 스케일의 오픈랩이 어떤 것인지 궁금해하였다. 과거 10~15 모듈의 오픈랩 대신 근래에는 5~8 모듈의 랩을 계획하는 추세다. 하나의 큰 오픈랩에서 2~3팀이 함께 일하는 시스템에서 하나의 오픈랩의 단위가 1~2팀으로 줄어들고 팀 간의 관계를 이웃neighborhoods의 개념으로 보는 설정이다. 이 경우 가변성의 단위 설정이나 공유 공간의 밸런스를 조정하는 것이 중요하다.

3) blurred lines between labs & offices

전통적으로 연구자들이 발견의 순간을 겪게 되는 공간은 랩이었다. 그러나 디지털혁명을 거쳐 융합연구가 대세가 되면서 다른 연구자들과의 인터랙션이 중요해졌고, 새로운 아이디어와 혁신, 과학적 발견조차도 실험실 밖의 공간에서 더 자주 일어나게 되었다. 실험실 밖의 공간은 오피스와 복도, 계단, 외부 정원 뿐만 아니라 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 가상 현실도 포함된다. 실험실의 물리적 경계가 점차 흐려지고 있으며, 창의적 업무 공간 전략과 결합되어 진화하고 있다.

Collaboration

1) space for collision of idea

프로젝트를 중심으로 다른 학문 분야와 제휴된 팀을 기반으로 결과물을 만들어내는 과학의 새로운 흐름은 21세기 생명과학 분야 연구의 급성장과 함께 시작되었다. 개별 실험실이 아닌 연구자 간의 교류와 이노베이션을 위한 공간 구조에 초점을 맞추게 됨으로써 연구동 내에서 물리적인 보안을 가능한 한 배제하고 아뜨리움, 브릿지, 콘코스와 같은 공간 장치를 활용해 실험실 밖에서 분야 간 활발한 커뮤니케이션과 인터랙션을 촉진하는 것이다. 주로 실험자들의 이동 동선이 발생하는 복도와 계단에 미팅스페이스를 집중적으로 배치하여 접촉의 기회를 증가시킬 수 있다.    

     
2) open source platforms culturally driven

오픈된 공간과 교류 공간의 극대화는 연구 분야 외에도 교육, 마케팅 등 산업 전반을 아우르게 된다. 2012년 LOY를 수상한 위스콘신연구소는 위스콘신 메디슨대학 캠퍼스 내에 위치한 연구소로 공공 기관, 일반 기업, 벤처기업, 산학협력 및 Clinic 사업, 지원센터 등이 모여 있다. 학술 간 협업의 증진과 교육과 연구 모임을 융합하기 위한 타운센터는 시민 공간civic space과 정원, 미팅룸, 공공에 열린 레스토랑 등 “business incubator”로서 훌륭한 문화적 공간을 제공한다.

3) scientists also need to focus; quiet rooms, outside

젊은 과학자들은 전통적인 교과목중심학습Subject Based Learning에서 문제중심학습Problem Based Learning의 현대적인 교육 모델을 거쳤고, 팀체제에서 문제를 해결하는 데 익숙하다. 또한 학술연구소도 한 분야만을 위해 설계되는 경우는 거의 없고 같은 실험실 내에서 다른 유형의 작업을 수용할 수 있도록 설계된다. 이러한 트렌드는 콜라보레이션 공간을 확장시켰고, 개인을 위한 공간은 점점 축소시키는 결과로 나타났다. 한편 과학자들은 집중할 수 있는 공간을 필요로 한다. 소음, 동적 공간, 협력 의무로부터 벗어난 조용한 방을 원한다. 이 경우 실험실에서 좀 떨어져 있는 특별한 미팅을 위한 조용한 방, 조용한 데스크 공간이 좋은 대안이 될 수 있다. 콜라보레이션을 위한 공간 못지 않게 집중 연구를 수행할 수 있는 조용한 장소에 대한 고려가 동시에 이루어져야 한다.

Sustainability

1) energy-efficient

연구소는 일반 용도의 건물에 비해 많은 에너지를 사용하는 건물로 제로에너지 건축을 위한 노력이 계속되고 있다. 주로 실내 공기의 질IAQ을 구현하기 위한 HAVC 시스템에 에너지 절감을 위한 노력이 집중되고 있다. 최근 실험실의 환기 기준이 12ACHAir Changes Per Hour에서 8ACH로 조정하는 움직임이 있다. 실험실을 사용하지 않는 경우에는 4ACH도 가능하다. 또한 흄후드를 통한 배출 속도도 미국은 표준100fpmFeet Per minute이지만 유럽은 60fpm이다. 또한 HAVC와 관련하여 칠드빔의 사용과 displacement system에 대한 고려가 실험실에도 적용되고 있다. 칠드빔의 경우 필요한 환기 횟수를 맞추지 못하는 것과 습도에 대한 부분이 문제였지만 DOASdedicated outDOOR air system 같은 환기 시스템과 함께 사용될 경우 문제가 없다. 덕트시스템에 비해 실링 공간을 적게 차지하여 층고를 줄일 수 있으며 유지 비용이 에어덕트시스템에 비해 저렴하다. Displacement system은 취출구가 바닥에서 형성되고, 버려지는 열이 천정으로 배출되며, 취출 속도가 40fpm정도로 공기 움직임이 거의 없는 시스템이다. 사람들이 주로 활동하는 공간을 위주로 에너지를 사용하고 버려지는 열을 재활용할 수 있으며 공기 섞임에 의한 감염이 거의 발생하지 않는 시스템이다. 이 외에도 사용하지 않을 경우 센서에 의해 자동으로 닫히는 흄후드, 빌딩 냉각시스템을 이용해 장비 자체에서 발생되는 열을 냉각시키는 기술, 에너지 사용을 절반으로 줄일 수 있는 울트라 저온 냉장고 등 최근에는 친환경 전략이 실험 장비의 영향을 많이 받고 있다. 

2) material for environment

각종 실험을 위한 기능적인 측면도 중요하지만 실험자를 위한 편안한 환경을 구축하는 일 또한 중요하다. 적정한 조도, 바닥의 보행성, 소음을 줄일 수 있는 마감 등 실험 환경의 안전성과 실험자 환경을 모두 만족시킬 수 있는 적정한 균형이 필요하다. 예를 들어 복도에 직접, 간접 조명을 병행한 오버헤드 조명을 설치할 경우 벤치탑에서 필요한 조도를 줄일 수 있다. 이 방법은 에너지 효율뿐만 아니라 그림자가 지지 않아 눈의 피로도를 감소시킨다. 바닥의 경우 에폭시보다 보행감이 좋은 고무바닥재rubber flooring를 사용하는 것이 소음 흡수력, 발의 피로도 감소, 유지 관리에 유리하며 재활용 측면에서도 친환경적이다.
  
3) intergrated system

flexibility와 관련한 plug & play system은 모듈화된 마감 표면에 접속만 하면 사용할 수 있는 통합 디자인으로 발전되고 있다. 실험실 내 바닥, 벽, 천정 등 모든 페이스에 해당되며 마감과 설비 기능이 내장되어 있는 형태이다. 오늘날의 실험실은 미래의 과학적 업무 공간으로 볼 수 있다. 규정화된 표준화를 만들어내기보다는 설계팀이 사용자와 랩플래너 및 기타 전문가들과의 협의를 통해서 “팀기반의 콜라보레이션을 촉진할 수 있는 융통성 있는 환경"을 만들어 간다는 개념으로 접근하는 것이 좋겠다.

참고문헌
Building Type Basics for Research Laboratories(By Watch, Daniel D 2008)
Displacement Ventilation by Albert Bicol
Laboratory Design News
Trends in modern lab design  _06/06/2014  by Lindsay Hock, Managing Editor
Shaping the scientific workplace of the future  _06/06/2014   by Joseph Ostafi

이 주 랑     디자인2부문 이사
현재 대우조선해양(DSME) 시흥 연구개발 프로젝트의 DM을 담당하고 있다. 진행한 프로젝트는 광주과학기술원 동물실험동을 포함하여 LG생명과학 오송공장 동물실험동, 대구경북과학기술연구원 T/K 등이 있다.