본 연구는 공연을 관람함에 있어 가장 중요한 요소 중 하나인 조명에 대해 분석하였다. 이를 위해 최근 할로겐에서 LED로 변화하는 조명의 표현방법에 따라 LED를 활용한 공연장 무대조명 시스템의 효율적인 설계방법을 제시하였다. 이를 위해 LED 광원의 디지털적 기능과 특징을 살펴보고 개념적 정의를 디지털의 몇 가지 범주에 맞추어 시도하였다. 본 연구의 결과는 크게 5가지로 나눌 수 있다.
첫째, 무대 조명 시스템 설계를 위해 조도 분포 ...
본 연구는 공연을 관람함에 있어 가장 중요한 요소 중 하나인 조명에 대해 분석하였다. 이를 위해 최근 할로겐에서 LED로 변화하는 조명의 표현방법에 따라 LED를 활용한 공연장 무대조명 시스템의 효율적인 설계방법을 제시하였다. 이를 위해 LED 광원의 디지털적 기능과 특징을 살펴보고 개념적 정의를 디지털의 몇 가지 범주에 맞추어 시도하였다. 본 연구의 결과는 크게 5가지로 나눌 수 있다.
첫째, 무대 조명 시스템 설계를 위해 조도 분포 시뮬레이션 분석을 하였다. 분석결과 할로겐 조명기의 경우 LED조명기보다 조도가 높게 나타난 반면, 조도분포는 LED 조명기가 할로겐 조명기보다 무대 전체에 고르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 둘째, 할로겐 조명시스템과 LED 조명시스템의 에너지 효율을 비교 분석하였다.
분석결과, 할로겐 조명기보다 LED 조명기의 에너지 절감 전력량은 LED 조명기가 할로겐 조명기보다 약 30[%]의 전력감소가 있음을 알 수 있었다. 셋째, 할로겐 조명설비 대비 LED 조명시스템 구성의 경제성을 분석하였다. LED기구의 조명 경제성 평가를 위해 WEELS 2011를 사용하여 공연장 무대조명 시스템을 LED로 설계했을 경우, 공연장의 크기와 조명기구의 종류별 현재 가치(원)와 연간비용(원), 면적별 연간비용(원)을 분석하였다. 또한 소비에너지의 비교를 위해 면적당 소비 전력, 면적당 소비 전력량, 이산화탄소 배출량을 비교 분석하였다. 분석결과, 할로겐 조명기에 비해 LED 조명기의 연간비용이 매우 저렴하며 현재가치는 매우 높은 것을 알 수 있다. 하지만 LED 조명기의 초기 설비비가 약 250[%] 가까이 큰 것을 알 수 있다. LED 조명기구는 할로겐 조명기구에 비해 초기 시설비가 비싸지만 조명률의 값이 크고, LED의 상각년수(30년)가 할로겐의 상각년수(2년)보다 길기 때문에 연간비용에서 차이가 줄어드는 것을 알 수 있다. 향후 LED 조명기의 단가가 낮아지는 추세를 감안하면 할로겐 조명기보다 연간비용이 더 낮아 질 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리하여 3차년도에 진입할 경우 비용 지출이 역전되는 것을 알 수 있었다. 넷째, 할로겐과 LED 조명기의 광학특성 효율을 분석하였다. 이를 위해 색차 비교, 조도 값 비교, 중심광원의 균일도 비교, 온도 비교의 4가지 실험을 수행하였다. 먼저 전문가의 의견수렴을 통한 색차 비교 결과 적색 계열은 시각적 유사도가 높게 나타난 반면에 초록색 계열은 유사도가 낮게 나타났다. 다음으로 두 광원의 조도 값을 비교하기 위해 10회에 걸쳐 시뮬레이션을 수행한 결과 할로겐 조명기의 조도변화가 심한 것을 알 수 있었으며, LED의 조도변화는 큰 변화가 나타나지 않았다. 그리고 할로겐과 LED 조명기의 균일도를 측정한 결과, 할로겐 조명기의 경우 중심광원으로부터 빛이 고르게 분포되어 있지 않았으나 LED의 경우에는 중심광원으로부터 빛이 고르게 분포되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한 온도를 비교해본 결과, 할로겐은 온도가 193[℃]까지 상승한 반면 LED는 30.8[℃]까지 증가해 할로겐 보다 LED가 더욱 안전한 것을 알 수 있었다. 다섯째, 할로겐과 LED 각각의 광원을 혼합한 무대조명 시스템을 설계하고 결과를 분석하였다. 혼합을 통해 시스템을 구성한 결과, 무대 위의 중앙부는 최대 조도 값인 5490[lx]가 측정되었으며 그 주위로 4000~5000[lx]의 조도가 측정되었다. 또한 무대 위의 조도 분포를 수치화 하여 살펴본 결과 할로겐 조명기의 조도 분포도보다 혼합형이 무대 전체에 조도가 고르게 나타났다. 이와 같은 결과는 기존의 할로겐으로만 구성하거나 LED로만 구성할 경우보다 본 논문에서 제시한 것과 같이 혼합형 시스템이 우수함을 나타내고 있다.
본 논문의 시사점 및 의의는 다음과 같다. 첫째, 공연장 무대조명을 구성하는 할로겐 조명기와 LED 조명기의 조도, 색차 등의 차이를 시뮬레이션을 통해 분석하고 이를 실제공연에 적용해 보았다. 기존 논문에서 실제 적용하지 못한 한계점으로 제시되었던 문제를 실제 적용하였고, 효율성을 측정하기 위한 다양한 방법의 체계적인 접근을 동시에 수행하였다는 점에 의의를 둘 수 있다. 둘째, 할로겐과 LED 조명기의 효율을 분석하기 위해 에너지 효율, 경제성, 광학특성 차원에서 분석하였다. 이는 다양한 측면에서 효율을 측정하고 공연의 상황에 따른 우수한 시스템 구축방법을 도출하였으며, 이를 토대로 향후 연구가 수행된다면 더욱 우수한 시스템을 구성할 수 있을 것이다. 셋째, 시뮬레이션 분석에 그치지 않고, 실제 공연장과 공연에 적용을 통해 실무적으로 사용할 수 있는 방법을 제시하였다. 즉, 공연장에서 무대조명을 설계하는 과정에서 사용이 용이하고, 효율성 있는 방법을 개발하였다. 본 결과는 공연장에서 안정적으로 조명시스템을 운영하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
본 연구는 공연을 관람함에 있어 가장 중요한 요소 중 하나인 조명에 대해 분석하였다. 이를 위해 최근 할로겐에서 LED로 변화하는 조명의 표현방법에 따라 LED를 활용한 공연장 무대조명 시스템의 효율적인 설계방법을 제시하였다. 이를 위해 LED 광원의 디지털적 기능과 특징을 살펴보고 개념적 정의를 디지털의 몇 가지 범주에 맞추어 시도하였다. 본 연구의 결과는 크게 5가지로 나눌 수 있다.
첫째, 무대 조명 시스템 설계를 위해 조도 분포 시뮬레이션 분석을 하였다. 분석결과 할로겐 조명기의 경우 LED조명기보다 조도가 높게 나타난 반면, 조도분포는 LED 조명기가 할로겐 조명기보다 무대 전체에 고르게 나타나는 것을 알 수 있었다. 둘째, 할로겐 조명시스템과 LED 조명시스템의 에너지 효율을 비교 분석하였다.
분석결과, 할로겐 조명기보다 LED 조명기의 에너지 절감 전력량은 LED 조명기가 할로겐 조명기보다 약 30[%]의 전력감소가 있음을 알 수 있었다. 셋째, 할로겐 조명설비 대비 LED 조명시스템 구성의 경제성을 분석하였다. LED기구의 조명 경제성 평가를 위해 WEELS 2011를 사용하여 공연장 무대조명 시스템을 LED로 설계했을 경우, 공연장의 크기와 조명기구의 종류별 현재 가치(원)와 연간비용(원), 면적별 연간비용(원)을 분석하였다. 또한 소비에너지의 비교를 위해 면적당 소비 전력, 면적당 소비 전력량, 이산화탄소 배출량을 비교 분석하였다. 분석결과, 할로겐 조명기에 비해 LED 조명기의 연간비용이 매우 저렴하며 현재가치는 매우 높은 것을 알 수 있다. 하지만 LED 조명기의 초기 설비비가 약 250[%] 가까이 큰 것을 알 수 있다. LED 조명기구는 할로겐 조명기구에 비해 초기 시설비가 비싸지만 조명률의 값이 크고, LED의 상각년수(30년)가 할로겐의 상각년수(2년)보다 길기 때문에 연간비용에서 차이가 줄어드는 것을 알 수 있다. 향후 LED 조명기의 단가가 낮아지는 추세를 감안하면 할로겐 조명기보다 연간비용이 더 낮아 질 수 있다는 것을 알 수 있다. 그리하여 3차년도에 진입할 경우 비용 지출이 역전되는 것을 알 수 있었다. 넷째, 할로겐과 LED 조명기의 광학특성 효율을 분석하였다. 이를 위해 색차 비교, 조도 값 비교, 중심광원의 균일도 비교, 온도 비교의 4가지 실험을 수행하였다. 먼저 전문가의 의견수렴을 통한 색차 비교 결과 적색 계열은 시각적 유사도가 높게 나타난 반면에 초록색 계열은 유사도가 낮게 나타났다. 다음으로 두 광원의 조도 값을 비교하기 위해 10회에 걸쳐 시뮬레이션을 수행한 결과 할로겐 조명기의 조도변화가 심한 것을 알 수 있었으며, LED의 조도변화는 큰 변화가 나타나지 않았다. 그리고 할로겐과 LED 조명기의 균일도를 측정한 결과, 할로겐 조명기의 경우 중심광원으로부터 빛이 고르게 분포되어 있지 않았으나 LED의 경우에는 중심광원으로부터 빛이 고르게 분포되어 있는 것을 알 수 있었다. 또한 온도를 비교해본 결과, 할로겐은 온도가 193[℃]까지 상승한 반면 LED는 30.8[℃]까지 증가해 할로겐 보다 LED가 더욱 안전한 것을 알 수 있었다. 다섯째, 할로겐과 LED 각각의 광원을 혼합한 무대조명 시스템을 설계하고 결과를 분석하였다. 혼합을 통해 시스템을 구성한 결과, 무대 위의 중앙부는 최대 조도 값인 5490[lx]가 측정되었으며 그 주위로 4000~5000[lx]의 조도가 측정되었다. 또한 무대 위의 조도 분포를 수치화 하여 살펴본 결과 할로겐 조명기의 조도 분포도보다 혼합형이 무대 전체에 조도가 고르게 나타났다. 이와 같은 결과는 기존의 할로겐으로만 구성하거나 LED로만 구성할 경우보다 본 논문에서 제시한 것과 같이 혼합형 시스템이 우수함을 나타내고 있다.
본 논문의 시사점 및 의의는 다음과 같다. 첫째, 공연장 무대조명을 구성하는 할로겐 조명기와 LED 조명기의 조도, 색차 등의 차이를 시뮬레이션을 통해 분석하고 이를 실제공연에 적용해 보았다. 기존 논문에서 실제 적용하지 못한 한계점으로 제시되었던 문제를 실제 적용하였고, 효율성을 측정하기 위한 다양한 방법의 체계적인 접근을 동시에 수행하였다는 점에 의의를 둘 수 있다. 둘째, 할로겐과 LED 조명기의 효율을 분석하기 위해 에너지 효율, 경제성, 광학특성 차원에서 분석하였다. 이는 다양한 측면에서 효율을 측정하고 공연의 상황에 따른 우수한 시스템 구축방법을 도출하였으며, 이를 토대로 향후 연구가 수행된다면 더욱 우수한 시스템을 구성할 수 있을 것이다. 셋째, 시뮬레이션 분석에 그치지 않고, 실제 공연장과 공연에 적용을 통해 실무적으로 사용할 수 있는 방법을 제시하였다. 즉, 공연장에서 무대조명을 설계하는 과정에서 사용이 용이하고, 효율성 있는 방법을 개발하였다. 본 결과는 공연장에서 안정적으로 조명시스템을 운영하는데 도움이 될 것으로 사료된다.
This study analyzes lighting system, one of the fundamental elements in enjoying stage performance. This thesis suggests effective design method of theater lighting system using LED according to the current transitional trend of using LED from halogen. For this, we studied digital function and featu...
This study analyzes lighting system, one of the fundamental elements in enjoying stage performance. This thesis suggests effective design method of theater lighting system using LED according to the current transitional trend of using LED from halogen. For this, we studied digital function and feature of LED light source and tried to make conceptional definition in the digital categories. The conclusion of this paper is below.
First, we analyzed simulation of the luminance distribution for the system design. As a result, luminance of halogen devices is higher than LED devices. On the other hand, luminance distribution of the LED is much better than halogen on the stage.
Secondly, we compared energy efficiency of halogen lighting system to that of the LED lighting system. Analysis showed that LED devices can reduce 30% amount of electricity than halogen.
Third, we analyzed economic feasibility of the LED lighting system compare to the halogen. To evaluate economic feasibility of the LED devices, we analyzed the size of theater, current value(won) of the lighting devices in kinds, annual cost(won) and annual cost according to the surface in case of designing stage lighting system with LED using WEELS 2011. Also, to compare energy consumption, we analyzed consumption and amount of electric energy by the surface and the amount of CO2 emission. Data showed that annual cost of the LED devices are highly inexpensive than halogen and now the value is of great. However initial cost of the equipment 250% higher than halogen. Though LED devices are expensive in startup setting, the value of utilization factor is large and depreciation years of LED(30years) are longer than halogen(2years). Therefore, annual cost of LED can make up the minus. Consider the tendency of reducing price of LED devices, we can assume that annual cost of the LED will be lower than halogen devices. Further, in 3years the expense of LED and halogen is reversed.
Fourth, we studied efficiency of the optical character of halogen and LED lighting devices. For this, we performed four comparative experiments: chrominance, intensity of illumination, light source uniformity and temperature. First, refer to expert opinion, chrominance experiment showed that red has high visual similarity, but green has low visual similarity. We carried out ten times simulation to compare value of luminous intensity of two light sources. As a result, the luminous intensity of halogen showed extreme change but the luminous intensity of LED was steady. In case of halogen devices, the luminous distribution from source was not even, but the luminous distribution of LED was fine. Finally, the temperature of halogen went up to 193℃, but the temperature of halogen went up to 30.8℃. The safety of LED proved compare to halogen.
Fifth, we designed stage lighting system that combined luminous source of halogen and LED and analyzed its result. The luminous intensity of center stage was 5490[lx], the maximum value, surrounded area was 4000~5000[lx]. After digitize the luminous distribution on the stage, we figured out that combination system was superior in distribution than respective system of halogen of LED.
Significance and implications of this paper are below. First, we analyze differences between halogen and LED lighting devices like luminous distribution and chrominance through simulation and apply to actual performance. We apply limits of earlier studies that they didn’t perform application to actual field. And we used various methods and approached systematically to measure efficiency. Second, we analyzed efficiency of halogen and LED lighting devices through multiple level of energy efficiency, economic feasibility and optical character. Because we measured efficiency in various aspects and try to make excellent system according to performance conditions, we can expect better system if further study carry out. Third, we analyzed simulation and apply it to actual theater and performance, we could suggest practical and efficient method in designing stage lighting system. This result will provide stable management of lighting system in the theater.
This study analyzes lighting system, one of the fundamental elements in enjoying stage performance. This thesis suggests effective design method of theater lighting system using LED according to the current transitional trend of using LED from halogen. For this, we studied digital function and feature of LED light source and tried to make conceptional definition in the digital categories. The conclusion of this paper is below.
First, we analyzed simulation of the luminance distribution for the system design. As a result, luminance of halogen devices is higher than LED devices. On the other hand, luminance distribution of the LED is much better than halogen on the stage.
Secondly, we compared energy efficiency of halogen lighting system to that of the LED lighting system. Analysis showed that LED devices can reduce 30% amount of electricity than halogen.
Third, we analyzed economic feasibility of the LED lighting system compare to the halogen. To evaluate economic feasibility of the LED devices, we analyzed the size of theater, current value(won) of the lighting devices in kinds, annual cost(won) and annual cost according to the surface in case of designing stage lighting system with LED using WEELS 2011. Also, to compare energy consumption, we analyzed consumption and amount of electric energy by the surface and the amount of CO2 emission. Data showed that annual cost of the LED devices are highly inexpensive than halogen and now the value is of great. However initial cost of the equipment 250% higher than halogen. Though LED devices are expensive in startup setting, the value of utilization factor is large and depreciation years of LED(30years) are longer than halogen(2years). Therefore, annual cost of LED can make up the minus. Consider the tendency of reducing price of LED devices, we can assume that annual cost of the LED will be lower than halogen devices. Further, in 3years the expense of LED and halogen is reversed.
Fourth, we studied efficiency of the optical character of halogen and LED lighting devices. For this, we performed four comparative experiments: chrominance, intensity of illumination, light source uniformity and temperature. First, refer to expert opinion, chrominance experiment showed that red has high visual similarity, but green has low visual similarity. We carried out ten times simulation to compare value of luminous intensity of two light sources. As a result, the luminous intensity of halogen showed extreme change but the luminous intensity of LED was steady. In case of halogen devices, the luminous distribution from source was not even, but the luminous distribution of LED was fine. Finally, the temperature of halogen went up to 193℃, but the temperature of halogen went up to 30.8℃. The safety of LED proved compare to halogen.
Fifth, we designed stage lighting system that combined luminous source of halogen and LED and analyzed its result. The luminous intensity of center stage was 5490[lx], the maximum value, surrounded area was 4000~5000[lx]. After digitize the luminous distribution on the stage, we figured out that combination system was superior in distribution than respective system of halogen of LED.
Significance and implications of this paper are below. First, we analyze differences between halogen and LED lighting devices like luminous distribution and chrominance through simulation and apply to actual performance. We apply limits of earlier studies that they didn’t perform application to actual field. And we used various methods and approached systematically to measure efficiency. Second, we analyzed efficiency of halogen and LED lighting devices through multiple level of energy efficiency, economic feasibility and optical character. Because we measured efficiency in various aspects and try to make excellent system according to performance conditions, we can expect better system if further study carry out. Third, we analyzed simulation and apply it to actual theater and performance, we could suggest practical and efficient method in designing stage lighting system. This result will provide stable management of lighting system in the theater.
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