실험실 안전환경 조성에 관한 건축공간 연구 : 화학계열 연구소 및 KIST 사례를 중심으로

국문 초록 (Abstract)

실험실 안전환경 조성에 관한 건축공간 연구
: 화학계열 연구소 및 KIST 사례를 중심으로

현대사회는 국가과학기술 역량이 곧 국가경쟁력이 되는 환경에 놓여있다. 한국은 1966년 최초의 종합연구기관인 한국과학기술연구원(KIST)을 정부출연연구기관으로 설립하고 국가 주도의 연구 활동을 시작하였다. 현재 한국의 연구개발비 투자 규모는 세계 5위 수준으로 평가되고 있다. 하지만 급격한 과학기술의 성장과는 달리 연구현장의 안전문화는 연구개발투자에 비례하지 못했다. 2005년에서야 관련 법령으로 ‘연구실 안전환경 조성에 관한 법률’이 제정되어 연구현장 안전에 기초적인 법적 보호장치가 되고 있다. 또한, 2021년 ‘중대재해 처벌 등에 관한 법률’의 제정으로 연구현장뿐만 아니라 산업 전반에 대한 안전의식의 중요성이 강조되고 있다.

연구현장에서는 안전점검, 교육, 평가, 규제강화 등 다양한 시도가 이루어지고 있으나 안전사고는 감소하지 않고 있다. 출연(연) 산재 조사표에 따른 자료 분석에서는 사고의 원인으로 부주의와 보호구 미착용이 전체에 약 60%로 높은 비율을 보였다. 따라서 사고 예방을 위한 인간행동 기반제어와 인간공학적 접근이 강조되는 상황이다. 특히, 연구자의 잠재된 위험 행위를 감소시킬 수 있는 건축적 대안을 찾아보는 노력과 연구가 필요하다.

그동안 연구소 건축에 관해 다각도의 선행연구가 있었지만, 건축적 시각에서 실험실 안전을 연구한 내용이 많지 않았다. 실제 연구현장에서 연구시설 안전은 어떻게 진화하고 있었는지 자료가 부족하였다. 따라서 종합연구기관으로 가장 오랜 연구소 운영 경험이 있는 KIST를 대상으로 1966년부터 현재까지 연구동 건설 사례를 토대로 연구소 평면 유형의 변화를 조사하고 해외사례들과 비교하여 안전의식의 변화가 연구소 건축계획에 어떻게 반영되었는지 살펴보았다.

연구소 평면 유형은 크게 세 가지 관점에서 검토된다. 첫 번째는 실험실과 사무실의 분리, 두 번째는 실험실 공간구성에서 안전공간의 조성, 마지막으로 연구자들 간의 소통과 협업을 위한 공간구성이다. 연구자들의 원활한 소통환경은 또 다른 안전사고의 예방으로 볼 수 있다.
첫 번째 실험실과 사무실의 공간 분리는 최초 1960년대 KIST 연구소에서는 분리개념이 명확하지 않다. 최근 들어 공간 분리를 시도하고 있으나 실제 사용자들은 편의성을 강조하며 혼재되어 있어 연구자 안전은 계속 위협받고 있다. 이러한 현상에는 편의성과 공간 부족 문제가 함께 있다. 동일층에 실험실과 근접하고 적정 공간 소요를 반영하여 사무실을 공급하는 평면 유형을 연구했다.

두 번째 실험실의 진입부에 개인보호장구(PPE) 공간 개념이 매우 드물게 나타나며 현장에서는 실험 품질을 위해 착용하는 경우가 대부분으로 개인의 안전을 위한 의식적 노력이 부족했다. 따라서 넛지(Nudge) 개념을 도입한 PPE를 위한 ANTEROOM을 계획하고 표준화하는 연구가 있었다.

마지막으로 최근 융합되고 있는 연구 분야는 다양한 구성원의 소통과 우연한 만남을 촉진할 수 있는 공간구조가 요구된다. 실험공간과 사무공간의 분리는 안전을 목적으로 하지만 연구공간과 사무공간 그리고 공용공간과의 연계를 통해 융합연구를 활성화하는 노력이 필요하다. 특히 창의적인 연구환경 조성을 위해 채광과 환기가 쾌적한 공간계획은 실험실과 수평적 관계 속에서 찾아내는 노력이 필요했다.

KIST 연구현장의 누적된 경험치와 선행연구자료 그리고 해외사례를 참고하여 기본모듈을 계획하고 통합된 연구공간 UNIT을 제안했다. 최근 연구개발 활동에 많은 투자가 이루어지고 있지만, 실제 설계자가 연구소를 설계하는 경험은 많지 않다. 관련 기술의 누적도 어려운 환경임을 고려한다면 연구소 건축에서 실험실 안전과 건축계획에 대한 지속적인 관심과 연구가 필요하다. 그런 관점에서 본 연구가 연구소 건축에서 안전분야에 대한 설계기초자료로 활용될 수 있을 것이다.


키워드 : 연구소건축, 화학계열연구소, 평면유형, 실험실안전, 안전요소, 소통공간, KIST 사례연구, 연구소설계, 흄 후드, 안전지역, 개인보호장구, PPE, anteroom

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구의 배경과 목적 1
• 1.1.1 연구배경 1
• 1.1.2 연구목적 3
• 1.2 연구범위 및 방법 4
• 제 2 장 연구소 건축의 이해 5
• 2.1 연구소 현황 5
• 2.1.1 연구수요와 투자현황 5
• 2.1.2 용어 사용의 구분 9
• 2.1.3 연구소와 연구실 분류 10
• 2.1.4 화학실험실 특성 13
• 2.2 연구소 건축의 계획 요소 15
• 2.2.1 복도배치에 따른 평면유형 분류 15
• 2.2.2 유틸리티 공급방식 분류 16
• 2.2.3 연구소 건축의 구조 21
• 2.3 연구·실험실 모듈 24
• 2.3.1 실험실 모듈 유형 24
• 2.3.2 사무실 모듈 유형 30
• 2.3.3 공용장비실과 보조실험공간 33
• 제 3 장 연구소 평면 유형과 안전공간 사례조사 35
• 3.1 사례조사 목적 및 대상 35
• 3.2 조사내용 및 방법 37
• 3.3 연구소 평면 유형 변천 사례조사 38
• 3.3.1 KIST 연구단지 기초조사 38
• 3.3.2 KIST 연구동 평면 유형 사례 40
• 3.3.3 연구동 평면 유형 변천과 안전공간 사례분석 48
• 3.4 해외 연구소 사례조사 51
• 3.4.1 Chemistry Building 51
• 3.4.2 HCI Building 52
• 3.4.3 Northwest Science Building 54
• 3.4.4 사례분석 56
• 3.5 소결 57
• 제 4 장 실험실 안전과 건축공간 계획 58
• 4.1 실험실 안전현황과 안전공간 계획방향 58
• 4.1.1 사고 발생 현황 58
• 4.1.2 안전사고 원인분석 및 예방 59
• 4.2 연구공간의 안전 61
• 4.2.1 실험실과 사무실의 분리 61
• 4.2.2 실험실 출입구와 안전지역 63
• 4.2.3 비상 안전시설 64
• 4.2.4 개인보호장구(PPE) 전용공간 Anteroom 66
• 4.2.5 흄 후드(Hume Hood) 급·배기 71
• 4.2.6 시약·시료 관리공간 74
• 4.2.7 발코니(Balcony) 76
• 제 5 장 연구공간 UNIT 78
• 5.1 단위실험실 모듈과 운영 78
• 5.1.1 안전을 위한 실험실 모듈 78
• 5.1.2 실험실 모듈의 가변성 84
• 5.2 연구공간의 안전과 소통 87
• 5.3 연구공간 UNIT 조합과 구성 90
• 제 6 장 결론 93