주거건물에서의 통합 실내환경평가 가중치 분석을 통한 거주자 특성분석 : 충북지역 주거건물 거주자 설문조사를 바탕으로

1.1. 연구의 배경 및 목적

오늘날 우리의 삶에서 가장 중요한 공간으로 높은 수준의 편안하고 건강한 주거환경을 제공하는 주거건물의 중요성이 강조되고 있다. 특히, 웰빙(well-being)등 건강한 삶에 대한 대중적 요구가 증가하고 있는 상황에서 주거 건축공간에 대한 기대와 요구 또한 나날이 높아져 가고 있다. 특히 주거건물에서의 건강에 직접적인 연관이 있는 주거 실내환경에 대한 관심과 요구가 높아지고 있다. 주거건축에서 있어서 주거 건축물의 설계원리, 건축기법, 계획요소에 관한 많은 연구가 진행되었으나, 실제 주거건물에서 생활하는 거주자를 대상으로 하는 거주자의 특성에 따른 실내환경 관련 평가 연구는 제한적으로 수행되었고 상대적으로 미흡하였다. 본 연구논문에서는 충북지역에 위치한 공동주거건물에 거주하는 거주자를 대상으로 겨울철 주거건물에서의 POE(Post-Occupancy Evaluation)를 통해 주거건물내의 물리적 주거환경과 주거공간에서 생활하고 있는 거주자의 반응과의 관계를 이해하고자 하였다. 거주자 설문조사를 통해 주거건물에서의 물리적 환경과 주거공간에서 생활하는 재실자의 반응과 실내주거환경에 대한 인식을 조사하고 분석하여 주거 실내환경에 따른 거주자 특성을 파악하는데 목적으로 하고 있다.

겨울철 주거건물에서의 불균형적인 실내 환경조건의 조합은 성별과 나이와 같은 재실자의 특성에 따라 실내주거환경에 대한 거주자 만족도, 선호 , 인식수준 등 재실자의 반응 차이 정도와 현재 실내주거관련 문제점 등을 파악하고 분석하여, 쾌적하고 건강한 실내 주거건축의 평가방법의 개발을 위한 기초연구자료로서 활용하고자 한다.

1.2. 연구의 방법 및 범위

본 연구에서는 주거건물의 실내 주거환경을 평가하기 위해 주거 실내환경 평가관련 문헌고찰과 현장답사를 통해 평가항목을 도출하고, 이를 바탕으로 설문조사를 위한 설문지를 개발하였다. 본 연구의 분석을 위해 사용된 조사대상 주거건물의 평가항목은 Table 1과 같다. 도출된 평가항목을 이용하여 주거건물에서의 겨울철 실내 주거환경에 대한 거주 후 평가(POE: Post-Occupancy Evaluation)를 위하여 거주자 설문조사를 수행하였다. 주거건물의 거주자 설문조사를 수행하기 위하여 청주시에 위치한 청주시 개신동 A 아파트, B 아파트, 율량동 C 아파트, 성화동 D 아파트 4개 아파트 단지를 선정하였다. 조사대상 주거건물의 건축개요는 Table 2와 같다.

Table 1.

Occupant Survey Variables

Table 2.

Occupant Survey Target Residential Building

설문조사는 설문조사원을 통해 수행되었으며, 설문기간은 2014년 2월10일부터 20일까지 직접 설문 배부방식을 통해 조사되었다. 설문 조사기간 중 배부된 설문부수는 200부이며, 회수된 설문은 174부로 설문 응답률은 87.0%이다. 설문에 참여한 거주자의 성별은 남자56명(32.2%), 여자 118명(67.8%)이며, 그중 20대 44명(25%), 30대 35명(20%), 40대 59명(34%), 50대 36명(21%)로 나타났다.

거주자 설문조사를 통해 주거공간에서의 실내환경에 인식과 만족도, 실내공간에서의 문제 발생공간과 문제점 등을 분석하고, 주거공간에서의 실내환경 요소의 중요도 인식을 바탕으로 거주자에 특성에 따른 실내평가요소의 가중치를 도출하여 분석해보고자 한다.

Table 3.

Occupant Survey: Characteristics of Respondents

2.1 실내 환경의 질(IEQ) 평가의 필요성

주거건물에서의 실내환경 평가를 위한 실내 평가요소는 실내 주거공간에서의 온도와 습도등과 관련된 열환경요소(Thermal Quality), 실내소음과 진동에 관련된 음환경요소(Acoustic Quality), 실내 주거공간으로의 자연채광의 유입이나 적절한 인공조명에 관련된 빛환경(Lighting Quality), 실내공기의 질이나 냄새등과 관련된 실내공기환경요소(Indoor Air Quality)등의 4가지요소로 크게 나누어 볼 수 있다. 일반적으로, 주거건물에서의 실내환경의 질(IEQ)은 거주자의 주거만족도 향상과 거주활동에 최적의 실내환경의 제공을 위해 실내환경 평가요소들의 적절한 조합과 공급을 통하여 결정되어진다.¹⁾ 주거건물에서의 실내환경 평가에 관련된 연구는 열, 음, 빛, 실내공기요소등과 같이 각 실내 환경평가 요소에 대한 평가방법과 정량적인 연구가 중심되어 왔으며, 주거건물에 거주하는 거주자 관점에서의 통합실내환경 평가를 위한 국내외의 관련된 연구가 미흡한 실정이다. 효과적이고 효율적인 주거공간에서의 실내환경을 평가하기 위해서는 실내평가요소들에 대한 거주자의 특성을 반영하여 산정된 실내평가요소의 가중치(Weighting Factor)적용 통합평가 모델을 요구되고 있으며, 거주자의 특성에 따라 거주자가 체감할 수 있는 쾌적한 주거 실내환경을 구현하기 위한 거주자 관점과 특성을 반영한 보다 실질적인 통합 평가 방법론에 대한 연구와 거주자 맞춤형 통합 평가 시스템의 개발이 요구되어지고 있다.

2.2 건축공간에서의 실내환경의 질에 대한 선행연구

주거공간에서의 실내 환경에 대한 거주 후 평가 관련연구는 건축공간과 관련된 물리적, 사회적 요소들의 특성을 중심으로 수많은 선행연구들이 수행되어 왔으며, 이러한 연구들은 건축공간에서의 인지된 환경의 질의 공통된 측정 방법이라 할 수 있다. 지금까지 한국에서 진행된 관련 연구를 살펴보면, 국내외의 친환경 인증제도의 인증평가요소들을 서로 비교분석하여 특징과 개선점에 관한 연구, 디자인 요소들을 통한 거주자 평가관련 연구친환경 인증제도 관련 거주자 평가연구, 외부, 실내 공간, 교육 및 의료공간에서의 일부 평가요소 도출을 통한 연구 등이 있다.

관련 해외 연구동향을 살펴보면, Wittchen (2002)는 15개의 유럽지역의 업무시설 건축의 설문조사 분석을 바탕으로 오피스 빌딩에서의 IEQ의 평가 Framework에 대한 연구를 수행하였고²⁾, Bluyssen(2002)는 오피스 건물에 대한 열환경, 빛환경, 실내공기환경, 음환경 등 실내 환경의 질(IEQ)에 대한 통합평가론 방법에 대해 연구하였다.³⁾ CBE(Center for the Built Environment, 2003)은 오피스 실내환경의 질(IEQ)을 평가하기 위한 웹기반 재실자 설문시스템을 개발하였고, 이를 통해 오피스건물에 근무하는 재실자 관점에서 건물의 성능이 얼마나 잘 발휘되고 있는지 평가할 수 있으며, 보다 재실자의 만족도와 생산성을 높힐수 있는 건물의 계획과 다자인, 그리고 건물 운용방법에 대한 중요한 자료를 제공하는데 연구에 초점을 맞추고 있다.⁴⁾ 특히, Reffat와 Harkness(2001)은 업무건물에서의 실내 환경을 통합 평가하는데 있어 필수적인 열, 빛, 음, 공기환경요소에 대한 가중치(Weighting Factor)의 산정연구 방법론을 제시하는 연구를 진행하였다.⁵⁾

하지만 대부분의 해외연구의 사례가 오피스건물에 집중되어 있으며, 주거건물에서의 통합 실내환경 평가에 관련된 연구는 미비한 실정이다. 다만, 미국 저밀도 공동주택에서 거주자 설문조사와 실제 공동주택의 물리적 실내환경의 측정조사를 바탕으로 통합실내평가의 방법론을 제시한 윤성훈(2008)의 연구가 수행되었으나, 국내의 대단위 고밀도 아파트 중심의 주거문화와 국내 주거상황을 적용하기에는 많은 어려움이 있으며, 이와 관련된 통합 실내환경의 체계적 연구는 미흡하다.⁶⁾ 즉, 한국 주거문화를 반영한 보다 향상된 품질의 실내환경을 제공하는데 필수적인 주거건축에서의 실내환경에 평가관련 연구는 친환경 설계원리, 기법, 요소적용, 거주자 선호나 인식에 대한 거주자 조사분석 등의 연구에 비해 미흡한 상황이다. 따라서 다양한 거주자의 특성이 고려되고 실내환경 평가요소들이 적절하게 계획되고 반영되지 못하는 실정이다.

2.3 가중치(Weighting Factor) 적용 평가모델의 필요성

쾌적한 실내환경은 거주자와 열환경, 빛환경, 음환경, 그리고 실내 공기환경요소들의 개별적인 상호관계 속에서 형성되는 것이 아니라, 실내공간에서 거주자의 실내활동에 최적화될 수 있는 균형된 수준의 실내 환경요소들의 제공과 거주자와의 복합적인 상호관계 프로세스의 과정을 통해 이루어지는 것이다. 더욱이, 주거건물에서 거주하는 거주자의 연령별, 성별, 그리고 거주 건물내의 각각의 주거공간에 따라 실내환경 평가요소들 간의 중요성과 통합평가를 위한 실내 환경평가요소의 고려 순위에 차이가 존재하게 된다. 보다 합리적이고 통합평가의 신뢰성을 높이기 위해, 거주자에 의해 각 실내공간에서 요구되어지는 실내 환경요소들의 중요성 정도를 효과적으로 반영할 수 있는 주거공간에서의 가중치를 적용한 실내 환경 통합평가에 대한 연구가 요구되고 있다.

2.4 가중치(Weighting Factor) 산정 프로세스

실내 환경요소의 가중치를 산정하기 위해서는 우선 주거공간에서의 주거자의 성별, 연령별, 그리고 주거공간에 따른 실내 환경요소들 간의 중요성과 평가우선순위에 대한 파악이 필수적이다. 이를 위해, 거주자 설문조사를 통해 설문대상주거건물의 각각의 실내공간뿐만 아니라, 현재 살고 있는 주거건물 전체공간에서 실내 통합환경 평가를 위한 실내 환경요소들의 상대적 중요성과 실내 환경요소들의 우선순위 조사가 필요하다. 쌍대비교법(Paired Comparison Method)을 통해 대상 주거건물의 조사공간에서 (열환경, 공기환경), (공기환경, 빛환경), (빛환경, 음환경), (음환경, 열환경), (열환경, 빛환경), (공기환경, 음환경) 등 비교 가능한 총 6개 조합으로부터 내 환경요소에 대한 중요성에 대한 데이터로 부터 통합 실내 환경평가를 위한 실내 환경요소의 가중치를 가중치 산정 프로세스에 의해 도출할 수 있다.

Fig. 1에서 제시된 실내환경 평가요소의 가중치 산정 프로세스와 같이, 실내 환경요소들 간의 중요성 비교 설문의 설문참여자의 입력 데이타의 값에 따라 할당값(Assigned Value)를 적용하고, 할당값을 적용한 후 각 환경요소의 할당값들의 합 (Row Score)을 구한 다음, 각 실내 환경요소의 Assigned Weight의 Mean값을 도출한다. 산출된 각각의 실내 환경요소의 Assigned Weight의 Mean값을 4개 실내 환경요소의 Assigned Weight의 Mean값의 총합으로 나누어 각 실내 환경요소에 대한 가중치로 산정된다. 도출된 실내환경 평가요소의 가중치의 합은 1이 된다.⁷⁾

Fig. 1.

Weighting Factor Computation Process of Each Environmental Quality Factor

3.1 주거건물 선정시 고려요소

거주자가 주거건물을 선정할 때, 건물의 향(44명,25%), 자연 채광시간(41명,23.6%), 실내공간의 배치(32명, 18.4%), 조망(21명, 12.1%), 층수(18명, 10.3%)등의 순서로 중요하게 인식하고 있으며, 여성의 경우 상대적으로 주거공간에서의 거주시간이 많기 때문에 채광(37명, 26.0%), 건물의 향(34명, 24.0%) 등의 요소들이 더욱 크게 나타나는 등, 거주자들의 성별, 결혼유무, 아동유무, 연령에 따라서도 차이를 보이고 있다.

Table 4.

Priority: Consideration of Choosing a Residential Building and Indoor Environmental Factor

Table 5.

Priority: Consideration of Choosing a Residential Building and Indoor Environmental Factor

3.2 주거건물에서 중요공간 인식과 실내환경요소

주거건물에서 생활하는 주거공간 중에서 거실(139명, 79.9%), 안방(12명, 6.9%) 방2(10명, 5.7%), 주방(9명, 5.2%), 등의 순서로 주거건물내의 거주공간을 가장 중요하게 생각하는 것으로 나타났다. 그리고, 중요하게 고려되어야 할 실내환경 요소로서 공간의 구성과 배치 등의 공간적 요소(58명, 33.3%), 빛환경요소(46명, 26.4%), 실내공기환경요소(39명, 22.4%), 음환경요소(22명, 12.6%), 열환경요소(9명, 5.2%)으로 나타났다. 자연채광의 유입과 건강에 직접적으로 관련을 가지고 있는 안전하고 쾌적한 실내공기의 질에 공통적으로 중요성을 인식하고 있다.

3.3 실내환경 문제발생 공간과 관련 실내환경요소 문제

실내 주거공간에서 문제가 발생하는 공간은 발코니 공간(45명, 26.0%), 화장실(44명, 25.4%), 거실(26명, 15.0%), 안방(14명, 8.1%)로 나타났다. 발코니의 열교현상으로 인한 결로 발생, 곰팡이발생과 화장실의 환기문제 등이 문제로 제기되었다. 실내에서 문제되는 실내환경 요소에 대한 질문에는 층간소음, 진동 등 이웃주거로부터 전달되는 소음 등의 음환경 문제(73명, 42%)가 가장 크게 인식하고 있었으며, 온습도 제어관련 열환경 문제(42명, 24.1%), 실내공기 오염 등의 실내공기환경문제(24명, 13.8%)로 나타났다. 특히 전 가족이 각 주거건물 내에서 활동하는 오후 9-12시(69명, 39.7%), 오후 6-9시(32명, 18.4%)에 가장 실내환경관련 문제가 많이 발생하는 것으로 나타났다.

겨울철의 계절적 환경의 영향으로 실내환경에 만족도에 영향을 미치게 되는데, 앞서 기술된 겨울철의 발코니 공간 등의 결로, 곰팡이 발생, 실내공기 오염, 층간소음의 불만, 주로 창문을 닫고 생활하는 실내 거주시간이 늘어나는 겨울철 거주자 생활패턴으로 인하여, 주거건물에서의 겨울철의 주거공간에서의 실내환경 만족도가 여름철의 주거공간에서의 실내환경 만족도보다 상대적으로 낮게 나타나는 원인을 제공하고 있다.

3.4 주거 실내환경 만족도

본 연구에서 청주시에 위치한 4개 지역의 주거건물에 거주하는 거주자의 주거 실내환경에 대한 만족도를 조사한 결과 7점 척도에서 전반적인 주거 실내환경 만족도가 (4.58)으로 나타났다. 세부 실내환경 요소에 대한 만족도는 빛환경의 만족도(4.70), 실내공기환경의 만족도(4.42)가 상대적으로 높게 나타났으며, 열환경의 만족도는 (4.08), 그리고 음환경에 대한 만족도는 (3.73)으로 상대적으로 가장 낮게 나타났다. 각 실내공간에 따라, 연령, 성별에 따라 만족도의 차이가 존재함을 확인할 수 있다.

Table 6.

Environmental Quality Satisfaction

각 주거공간의 실내환경에 대한 만족도를 살펴보면, 거실공간이 (4.87)로 가장 높게 나타났으며 열환경(4.49), 빛환경(4.84), 실내공기환경(4.63)에 대한 만족도가 다른 주거실내공간보다 높았다. 다만 거실공간이 주거건물 내에서 상대적으로 오픈되어 있고 모든 공간의 중심공간이므로 음환경에 대한 만족도(3.74)는 상대적으로 낮았다.

Table 7.

Environmental Quality Satisfaction

3.5 주거 실내환경 요소의 중요도 인식을 바탕으로 가중치 분석

설문조사로부터 실내환경 요소별 평가우선순위를 도출하고 이를 통해 중요도 인식정도를 파악하였다.

Table 8.

Perception about Priority of Environmental Quality Factor in Winter Season

Table 9.

Perception about Priority of Environmental Quality Factor in Residential Space

겨울철 주거건물에서의 실내환경 중요도 인식을 분석해보면 겨울철 주거공간에서 재실자가 생각하는 가장 중요한 실내환경 평가요소는 실내공기환경, 빛환경, 열환경, 음환경의 순으로 인식하고 있다. 각 주거공간에서의 실내환경 요소의 중요도 인식은 거실의 경우 온 가족이 공유하는 공간으로 보다 밝고 쾌적한 공간을 위해 빛환경, 실내공기환경, 음환경의 순서로 중요도의 인식이 나타났으며, 휴식과 수면활동이 일어나는 안방의 경우 실내공기환경, 음환경, 빛환경의 순서로 분석되었다. 주방의 경우에는 음식의 조리와 식사가 이루어지는 공간으로 실내공기환경, 빛환경, 음환경의 순서로 중요도를 인식하고 있음이 도출되었다. 그리고 중요도 인식의 설문 조사 데이터로 부터 가중치 분석결과를 겨울철 설문 데이터로 부터 앞장에서 제시된 주거 실내환경평가 요소의 가중치 산정 프로세스에 의해 도출된 가중치 분석을 수행한 결과, 겨울철 실내환경 요소별 가중치는 실내공기(0.32), 빛환경(0.28), 열환경(0.20), 음환경(0.19)로 나타났다. 일반적으로 겨울철 주거건물에서 실내에서 오랜 생활이 이루어지고 겨울철 특성상 환기의 어려움이 나타나는 주거공간의 특성이 반영되었다고 분석되며, 밝고 쾌적한 실내공간을 추구하는 거주자의 인식이 반영되어 실내공기환경과 빛환경의 가중치가 상대적으로 높게 산정되었다고 볼 수 있다.

Table 10.

Environmental Quality Factor (Gender/Age)

성별에 따른 실내환경 요소별 가중치를 산정해보면, 남성은 빛환경(0.26), 실내공기(0.31), 음환경(0.20), 열환경(0.22)로 나타났고, 여자는 상대적으로 오랜시간을 주거공간에 머물며 집안일과 육아활동이 높아 실내공기환경과 열환경의 가중치가 상대적으로 높게 실내환경요소의 가중치가 산정되었다. 여자의 경우, 실내공기(0.34), 빛환경(0.26), 음환경(0.17), 열환경(0.23)로 분석되어 남성과의 가중치의 차이가 나타났다.

연령에 따른 실내환경 중요도 인식으로부터 도출된 가중치 분석내용을 살펴보면, 20대는 실내공기환경(0.33), 빛환경(0.27), 음환경(0.19), 열환경(0.21), 30대는 빛환경(0.28), 실내공기(0.31), 음환경(0.17), 열환경 (0.24), 40대는 실내공기환경(0.33), 빛환경 (0.28), 음환경(0.16), 열환경(0.23), 50대 이상은 빛환경(0.23), 실내공기(0.33), 음환경(0.21), 열환경(0.23)의 가중치의 차이가 나타났다. 모든 연령에서 쾌적한 실내공기환경에 대한 중요성을 인지하고 있어 실내공기환경에 대한 가중치가 가장 높게 나타났으며, 젊은 연령일수록 밝은 실내공간의 추구하여 빛환경의 가중치가 상대적으로 높았다. 반면 상대적으로 연령대가 증가할수록 내부와 외부로부터의 주거공간에서의 소음에 민감하여 음환경에 가중치가 상대적으로 높게 나타나고 있다.

주거공간에서의 도출된 가중치를 분석해 보면, 거실공간은 주거공간에서 가장 높은 빛환경의 가중치(0.32)로 나타나 가족 구성원들이 많은 시간을 보내는 거실공간을 밝고 경쾌한 공간으로서 원하고 있음을 알 수 있다. 안방은 수면과 휴식 활동이 일어나는 공간으로 음환경의 가중치(0.2)가 상대적으로 높게 나타나고 있다. 다른 방에서도 취미나 공부 등의 활동이 주로 일어나 같은 패턴을 보여주고 있다. 반면 주방공간은 조리를 통해 냄새와 실내공기가 가장 상대적으로 저하되는 공간으로 실내공기환경의 가중치(0.41)가 높게 산정되는 것으로 나타났다.

Table 10.

Environmental Quality Factor in Residential Space