자연채광에 대한 성능평가는 설계과정에서 다양한 방안이 고려되어야 하며 정확성을 갖춘 기준으로 평가되어야 한다. 축소모형실험은 다양한 형태의 공간을 평가할 수 있으며, 측정의 정확성과 객관성의 보장 아래 높은 신뢰도를 갖는 방법이다. 이러한 축소모형을 이용한 자연채광 실험 시에는 천공상태가 일관성 있게 유지되어야 하는 것이 기본 조건이다. 하지만 실제 천공의 상태는 매우 다양하므로 객관적인 결론을 도출하기 위한 정확성을 갖춘 기준이 필요하다.
기준 천공을 재현하는 평가시설로서 인공천공(Sky ...
자연채광에 대한 성능평가는 설계과정에서 다양한 방안이 고려되어야 하며 정확성을 갖춘 기준으로 평가되어야 한다. 축소모형실험은 다양한 형태의 공간을 평가할 수 있으며, 측정의 정확성과 객관성의 보장 아래 높은 신뢰도를 갖는 방법이다. 이러한 축소모형을 이용한 자연채광 실험 시에는 천공상태가 일관성 있게 유지되어야 하는 것이 기본 조건이다. 하지만 실제 천공의 상태는 매우 다양하므로 객관적인 결론을 도출하기 위한 정확성을 갖춘 기준이 필요하다.
기준 천공을 재현하는 평가시설로서 인공천공(Sky Simulator, Artificial Sky)이 있으며 선진 대학이나 연구소에서는 이를 제작하여 자연채광 연구에 사용하고 있다. 국외에서는 이러한 인공천공의 형태와 연구범위가 다양하며 활발하게 진행되고 있으나 국내에서는 시설의 개발 및 연구가 미비하다.
따라서 본 연구에서는 인공천공에 대한 기본 이론과 기존 개발사례 및 연구를 분석하였으며 K대학에서 자체 개발한 인공천공돔의 제원 및 특성을 고찰하였다. 또한 이 인공돔의 내부면 휘도측정을 통하여 신뢰성을 평가하였으며 인공천공과 자연담천공의 주광률 비교평가를 통하여 자연채광 성능평가 시설로서의 유용성을 검증하였다. 또한 인공천공돔은 제한된 공간이기 때문에 발생할 수 있는 오차 요인을 분석하였다.
인공천공돔 내부면의 휘도측정은 천공의 휘도를 다르게 하여 3회 실시하였다. 측정결과 인공천공돔의 휘도분포는 기준값인 CIE 표준담천공과 평균 3.5 %의 오차율을 갖는 것으로 나타나 평가시설의 신뢰성이 검증되었다. 특히 세 번째 측정 시 천정휘도 3,487 cd/㎡의 높은 광환경을 재현하였으며 동시에 기준값과의 오차율이 2.0 %로 나타나 매우 우수한 기준천공을 구현하는 것이 입증되었다.
또한 평가시설의 유용성을 검증하기 위하여 측창형 오피스 모형과 천창형 아트리움 모형의 각각 실깊이별, 광정지수별 주광률을 인공천공과 자연 담천공에서 측정하였다. 분석결과 측창형 오피스 모형에서 평균 7.1 %, 천창형 아트리움 모형에서 평균 1.7 %의 오차율을 나타내 인공적으로 구현된 표준천공이 자연담천공과 유사한 광환경을 재현하는 것으로 평가되었다.
축소모형의 크기에 따른 영향을 평가하기 위하여 크기를 다르게 한 5개의 모형을 제작하여 이의 주광률을 인공천공과 자연 담천공에서 비교하였다. 분석결과 두공간의 차이는 평균 1.95 %로 축소모형의 크기는 실험값에 비교적 적은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 그러나 축적의 크기별로 0.13 %에서 4.38 % 로 차이가 다르게 나타나 이에대한 적절한 고려가 필요한 것으로 분석되었다.
인공천공돔의 수평면조도를 측정하여 지표상 중심조도와 비교한 결과 각 지점의 오차율은 최소 0.1 %에서 최대 12.5 %까지 분포하고 있었다. 지면에서 가까워질수록 지점별 변화가 크게 나타났으며, 측정지점이 높아질수록 변화율이 적고 기준값과의 차이도 낮게 나타났다.
본 논문을 통한 CIE 표준담천공 재현성 검증 및 자연천공과의 주광률 비교 결과, 개발된 인공천공돔의 신뢰성 및 유용성이 검증 되었다. 또한 오차 요인에 관하 연구를 통하여 인공천공돔을 이용한 보다 객관적인 자연채광 연구가 가능할 것으로 기대된다.
자연채광에 대한 성능평가는 설계과정에서 다양한 방안이 고려되어야 하며 정확성을 갖춘 기준으로 평가되어야 한다. 축소모형실험은 다양한 형태의 공간을 평가할 수 있으며, 측정의 정확성과 객관성의 보장 아래 높은 신뢰도를 갖는 방법이다. 이러한 축소모형을 이용한 자연채광 실험 시에는 천공상태가 일관성 있게 유지되어야 하는 것이 기본 조건이다. 하지만 실제 천공의 상태는 매우 다양하므로 객관적인 결론을 도출하기 위한 정확성을 갖춘 기준이 필요하다.
기준 천공을 재현하는 평가시설로서 인공천공(Sky Simulator, Artificial Sky)이 있으며 선진 대학이나 연구소에서는 이를 제작하여 자연채광 연구에 사용하고 있다. 국외에서는 이러한 인공천공의 형태와 연구범위가 다양하며 활발하게 진행되고 있으나 국내에서는 시설의 개발 및 연구가 미비하다.
따라서 본 연구에서는 인공천공에 대한 기본 이론과 기존 개발사례 및 연구를 분석하였으며 K대학에서 자체 개발한 인공천공돔의 제원 및 특성을 고찰하였다. 또한 이 인공돔의 내부면 휘도측정을 통하여 신뢰성을 평가하였으며 인공천공과 자연담천공의 주광률 비교평가를 통하여 자연채광 성능평가 시설로서의 유용성을 검증하였다. 또한 인공천공돔은 제한된 공간이기 때문에 발생할 수 있는 오차 요인을 분석하였다.
인공천공돔 내부면의 휘도측정은 천공의 휘도를 다르게 하여 3회 실시하였다. 측정결과 인공천공돔의 휘도분포는 기준값인 CIE 표준담천공과 평균 3.5 %의 오차율을 갖는 것으로 나타나 평가시설의 신뢰성이 검증되었다. 특히 세 번째 측정 시 천정휘도 3,487 cd/㎡의 높은 광환경을 재현하였으며 동시에 기준값과의 오차율이 2.0 %로 나타나 매우 우수한 기준천공을 구현하는 것이 입증되었다.
또한 평가시설의 유용성을 검증하기 위하여 측창형 오피스 모형과 천창형 아트리움 모형의 각각 실깊이별, 광정지수별 주광률을 인공천공과 자연 담천공에서 측정하였다. 분석결과 측창형 오피스 모형에서 평균 7.1 %, 천창형 아트리움 모형에서 평균 1.7 %의 오차율을 나타내 인공적으로 구현된 표준천공이 자연담천공과 유사한 광환경을 재현하는 것으로 평가되었다.
축소모형의 크기에 따른 영향을 평가하기 위하여 크기를 다르게 한 5개의 모형을 제작하여 이의 주광률을 인공천공과 자연 담천공에서 비교하였다. 분석결과 두공간의 차이는 평균 1.95 %로 축소모형의 크기는 실험값에 비교적 적은 영향을 미치는 것으로 평가되었다. 그러나 축적의 크기별로 0.13 %에서 4.38 % 로 차이가 다르게 나타나 이에대한 적절한 고려가 필요한 것으로 분석되었다.
인공천공돔의 수평면조도를 측정하여 지표상 중심조도와 비교한 결과 각 지점의 오차율은 최소 0.1 %에서 최대 12.5 %까지 분포하고 있었다. 지면에서 가까워질수록 지점별 변화가 크게 나타났으며, 측정지점이 높아질수록 변화율이 적고 기준값과의 차이도 낮게 나타났다.
본 논문을 통한 CIE 표준담천공 재현성 검증 및 자연천공과의 주광률 비교 결과, 개발된 인공천공돔의 신뢰성 및 유용성이 검증 되었다. 또한 오차 요인에 관하 연구를 통하여 인공천공돔을 이용한 보다 객관적인 자연채광 연구가 가능할 것으로 기대된다.
Evaluating daylighting performance has to be considered with various methods in design process and assessed by accurate standard. Scale model measurement as one of the ways of evaluating daylighting performance can assess various shape of space and has reliability because of consistency of light.
Ho...
Evaluating daylighting performance has to be considered with various methods in design process and assessed by accurate standard. Scale model measurement as one of the ways of evaluating daylighting performance can assess various shape of space and has reliability because of consistency of light.
However scale model experiment under real sky has difficulty due to the fact that constantly changing sky condition. As an alternative facility of real sky, the sky simulator has been developed and used to represent the desired constant sky conditions. Kyung Hee University has developed a large sky simulator. It is hemispherical shape with 6m-diameter, 3.7m-height and 72 halogen lamps with individually controlled by dimming systems.
This study aims to verify the reproduction of CIE standard overcast sky and evaluate the availability of the sky simulator. The luminance of inner surface of the sky simulator was measured at 36 points in 3 different sky conditions. To evaluate the reliability of the sky simulator, two kinds of scale model measurements were conducted under real sky and in sky simulator. Due to the limited space of the sky simulator, it has possibility that makes different light effect with real sky condition and cause measurement errors. This study analyzed the effect of size of the scale model and examine the interior horizontal illuminance distribution.
The result are as follows :
1) Mean difference with Luminance distribution of the sky simulator and CIE value was found 3.5 %. In particular, the third measurement with highest luminance represents the qualified standard sky condition with 2.0 % of difference. Luminance distribution acquired as a 2D image with ProMetric was reconfirmed the reproducing standard sky model by distributing luminance pattern uniformly.
2) Two kinds of scale model measurement, sidelight office and toplit space, were conducted to evaluate the availability of the sky simulator. In sidelight office model, the mean difference of DF under sky simulator and real sky were 7.1 %. In toplit space model, the DF of two spaces were nearly equal, mean difference was 1.7 %.
3) The experiments to analyze the factor that cause error were conducted. It was found that the size of the scale model less influenced. Horizontal illuminance of the 750 ㎜ × 750 ㎜ × 800 ㎜ zone in the sky dome has 0.1 - 12.5 % difference with the horizontal illuminance of the center.
As a result of this study, the sky simulator was validated for its accuracy and utility for daylighting research. Under the constant overcast sky condition using the sky simulator reliable daylighting study is expected to be possible.
Evaluating daylighting performance has to be considered with various methods in design process and assessed by accurate standard. Scale model measurement as one of the ways of evaluating daylighting performance can assess various shape of space and has reliability because of consistency of light.
However scale model experiment under real sky has difficulty due to the fact that constantly changing sky condition. As an alternative facility of real sky, the sky simulator has been developed and used to represent the desired constant sky conditions. Kyung Hee University has developed a large sky simulator. It is hemispherical shape with 6m-diameter, 3.7m-height and 72 halogen lamps with individually controlled by dimming systems.
This study aims to verify the reproduction of CIE standard overcast sky and evaluate the availability of the sky simulator. The luminance of inner surface of the sky simulator was measured at 36 points in 3 different sky conditions. To evaluate the reliability of the sky simulator, two kinds of scale model measurements were conducted under real sky and in sky simulator. Due to the limited space of the sky simulator, it has possibility that makes different light effect with real sky condition and cause measurement errors. This study analyzed the effect of size of the scale model and examine the interior horizontal illuminance distribution.
The result are as follows :
1) Mean difference with Luminance distribution of the sky simulator and CIE value was found 3.5 %. In particular, the third measurement with highest luminance represents the qualified standard sky condition with 2.0 % of difference. Luminance distribution acquired as a 2D image with ProMetric was reconfirmed the reproducing standard sky model by distributing luminance pattern uniformly.
2) Two kinds of scale model measurement, sidelight office and toplit space, were conducted to evaluate the availability of the sky simulator. In sidelight office model, the mean difference of DF under sky simulator and real sky were 7.1 %. In toplit space model, the DF of two spaces were nearly equal, mean difference was 1.7 %.
3) The experiments to analyze the factor that cause error were conducted. It was found that the size of the scale model less influenced. Horizontal illuminance of the 750 ㎜ × 750 ㎜ × 800 ㎜ zone in the sky dome has 0.1 - 12.5 % difference with the horizontal illuminance of the center.
As a result of this study, the sky simulator was validated for its accuracy and utility for daylighting research. Under the constant overcast sky condition using the sky simulator reliable daylighting study is expected to be possible.
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