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문제 정의
- 또한 학동기의 근시발생 원인이 유 전적 체질이나 개인의 사회경제적 환경에 영향을 받 는 것으로 밝혀져 있다{3]. 따라서 근시발생 원인으 로 여러 요소가 작용되지만 초등학교 4학년 학생의 생활 중에서 많은 시간을 지내는 교실의 조명환경으 로만 제한하여 교실 조명환경이 시력저하에 미치는 영향을 분석하고자 하였다.
- 본 연구에서는 주광의 영향이 포함된 교실조명 환 경으로 책상면조도, 칠판면조도, 균제도, 휘도 등을 개선 전과 후 측정한 결과와 시력검진 결과를 분석하여 교실조명이 학생시력 변화에 미치는 영향을 고 찰하고 각급학교 교실 조명개선의 모델을 제시하기 위한 연구를 실시하였다.
제안 방법
- 조도 측정조건은 개선공사 전 측정에서 주간에 실 내등을 점등한 경우를 "인공+주광”으로, 주간에 실 내등을 소등한 경우를 "주광”으로 야간 점등시의 조 도를 "야간”으로 표현하고 공사 후의 경우 주간에 실내등을 점등하고 창문의 블라인드를 설치했을 때의 조도를 “인공으로 표현하여 그림 8에 개선 전과 후의 책상면조도를 비교하여 나타냈다.
- 각막굴절력은 자동각막곡률계 (KR-8100, Topcon® Inc. Japan)를 이용하여 계측하였고 계측값의 평균치 를 각막의 굴절력으로 전환하였다.
- 교실 조명환경이 학생 시력저하에 미치는 영향을 분석하기 위하여 교실 조명환경에 대한 실태조사-, 설문조사 및 조명 측정을 통하여 교실 조명환경을 평가하여 4개의 교실을 대상으로 선정하여 칠판면조 도의 확보 조도 분포의 개선, 등기구에서 발생되는 직접 글레어를 줄이고, 주광에 의해 발생되는 직접 및 반사 글레어를 감소시켜 시력저하에 영향을 미치는 조명 요소들의 영향을 최소화시키고 또한 등기구 의 종류에 따른 영향을 분석하기 위하여 배광특성이 다른 4가지의 등기구를 사용하여 실내등의 교체, 칠 판등의 설치, 교실에 유입되는 주광을 조절하기 위한 블라인드 설치 등의 교실 조명환경 개선을 실시하였다. 서로 다른 배광특성의 등기구를 사용해 개 선한 각 교실에서 10개월간 생활한 학생그룹과 개선 되지 않은 교실에서 생활한 학생그룹 간의 시력의 변화를 비교하기 위하여 3월과 12월에 2회의 시력검 진을 실시하였으며 1, 2차 시력검진 결과를 비교 분석하여 교실조명이 시력변화에 미치는 영향을 고찰 하였다.
- 대상 교실에 대하여 물리적 실태조사와 더불어 조 명환경 측정조사로 조도, 휘도, 반사율의 측정을 실시하였다.
- 또한 측정된 대상 교실의 책상면조도 칠판면조도 및 등기구의 배광 특성을 반영하여 조명환경 개선 교실의 조명환경을 루멘마이크로를 사용하여 시뮬 레이션 평가하였다. 시뮬레이션 조건으로는 블라인 드를 설치하지 않은 상태에서 실내등을 소등한 경우와 점등한 경우, 블라인드를 설치하고 실내등을 점 등한 경우로 구분하여 조명 환경이 개선된 교실에 대하여 시뮬레이션을 실시하였으며 3층 교실의 시뮬 레이션결과를 그림 5에 나타냈다.
- 교실 조명환경이 학생 시력저하에 미치는 영향을 분석하기 위하여 교실 조명환경에 대한 실태조사-, 설문조사 및 조명 측정을 통하여 교실 조명환경을 평가하여 4개의 교실을 대상으로 선정하여 칠판면조 도의 확보 조도 분포의 개선, 등기구에서 발생되는 직접 글레어를 줄이고, 주광에 의해 발생되는 직접 및 반사 글레어를 감소시켜 시력저하에 영향을 미치는 조명 요소들의 영향을 최소화시키고 또한 등기구 의 종류에 따른 영향을 분석하기 위하여 배광특성이 다른 4가지의 등기구를 사용하여 실내등의 교체, 칠 판등의 설치, 교실에 유입되는 주광을 조절하기 위한 블라인드 설치 등의 교실 조명환경 개선을 실시하였다. 서로 다른 배광특성의 등기구를 사용해 개 선한 각 교실에서 10개월간 생활한 학생그룹과 개선 되지 않은 교실에서 생활한 학생그룹 간의 시력의 변화를 비교하기 위하여 3월과 12월에 2회의 시력검 진을 실시하였으며 1, 2차 시력검진 결과를 비교 분석하여 교실조명이 시력변화에 미치는 영향을 고찰 하였다.
- 시력검진은 나안 및 교정시력의 측정과 자동 각막 곡률계 (KR-8100, Topcon® Inc., Japan)를 이용한 각 막굴절력 측정검사를 시행하였다. 시력은 한천석 시 력표(5[m]용)를 사용하여 안경을 쓰지 않은 상태의 나안시력과 안경을 쓴 상태의 교정시력을 측정하였다.
- 시력검진은 전문 시력검진팀에 의해 3월과 12월 2회 실시되었으며 모든 검사는 대상자 전원이 동일한 조건으로 동일 검사자에 의해 실시되었다. 3월의 1차 시력검진은 4학년생 234명(남학생 118명, 여학생 116명)에 대하여 실시하였으며 12월에 실시된 2차의 시력검진은 전학자 등을 제외한 211명에 대하여 실시하였다.
- , Japan)를 이용한 각 막굴절력 측정검사를 시행하였다. 시력은 한천석 시 력표(5[m]용)를 사용하여 안경을 쓰지 않은 상태의 나안시력과 안경을 쓴 상태의 교정시력을 측정하였다.
- 시력저하에 영향을 미치는 요소가 최소화되도록 개선된 교실조명을 설계하여 4개 교실에 대하여 기 준조도 500[lx]이상이 확보되고 등기구의 램프에서 발생되는 눈부심이 감소되도록 루버가 부착된 서로 다른 배광특성을 갖는 등기구를 선정하였으며 선정 된 등기구, 칠판등 및 기존 설치 등기구는 표 2와 같다. 선정된 등기구의 배광특성을 그림 3에 나타냈다.
- 또한 측정된 대상 교실의 책상면조도 칠판면조도 및 등기구의 배광 특성을 반영하여 조명환경 개선 교실의 조명환경을 루멘마이크로를 사용하여 시뮬 레이션 평가하였다. 시뮬레이션 조건으로는 블라인 드를 설치하지 않은 상태에서 실내등을 소등한 경우와 점등한 경우, 블라인드를 설치하고 실내등을 점 등한 경우로 구분하여 조명 환경이 개선된 교실에 대하여 시뮬레이션을 실시하였으며 3층 교실의 시뮬 레이션결과를 그림 5에 나타냈다.
- 조도측정은 측정범위 0.01-299, 9000x1 ±2[%1 agit의 실리콘 포토셀을 사용한 미놀타 T-10M 다 점측정 조도계를 사용하였으며 60[cm]x 40[cm]의 패 널에 5개의 다점측정 센서를 설치하여 각 책상면을 측정하고 30개의 책상면에 대하여 측정을 실시하였다. 칠판면조도는 칠판면을 등면적으로 8등분하여 각 구역의 조도를 동일한 방법으로 측정하였다.
- 999[cd]/[m']이며 오차가 지시치의 ±2[%] digit인 미놀타 LS-110 휘도계를 사용하여 측정하였다. 측정 방법은 교실 앞줄 책상 6자리와 책상 사이의 통로 2자리의 모두 8곳에서 교실 앞면을 구성하는 게시판, 칠판, 멀티비젼의 액정과 칠판 위 벽면에 대하여 측정하였다
- 01-299, 9000x1 ±2[%1 agit의 실리콘 포토셀을 사용한 미놀타 T-10M 다 점측정 조도계를 사용하였으며 60[cm]x 40[cm]의 패 널에 5개의 다점측정 센서를 설치하여 각 책상면을 측정하고 30개의 책상면에 대하여 측정을 실시하였다. 칠판면조도는 칠판면을 등면적으로 8등분하여 각 구역의 조도를 동일한 방법으로 측정하였다. 평 균조도의 계산은 패널에 설치된 5점의 조도값을 상 가법으로 패널면적의 평균조도를 구하여 교실 전 면 적에 대한 평균은 산술평균으로 측정값을 취하였다 [4],
- 본 연구는 서울 성동구 행당초등학교의 4학년 학 생들을 대상으로 하였다. 학생들이 교실의 조명환경 에 대한 인식을 조사하기 위하여 교실의 조명환경과 책상면 및 칠판면 조도 균제도, 글레어 및 베일링 반 사 등을 살펴볼 수 있는 13개 항목으로 표 1과 같이 설문지를 작성하여 개선 전과 후에 2회 실시하였다. 1차 설문조사 응답자는 282명(남학생 143명, 여학생 139명)이었으며, 2차 설문조사 응답자는 278명(남학 생 137명, 여학생 141명)이었다.
- 휘도의 측정은 측정 각 1/3도에서 측정범위가 0.01 ~999.999[cd]/[m']이며 오차가 지시치의 ±2[%] digit인 미놀타 LS-110 휘도계를 사용하여 측정하였다. 측정 방법은 교실 앞줄 책상 6자리와 책상 사이의 통로 2자리의 모두 8곳에서 교실 앞면을 구성하는 게시판, 칠판, 멀티비젼의 액정과 칠판 위 벽면에 대하여 측정하였다
대상 데이터
- 학생들이 교실의 조명환경 에 대한 인식을 조사하기 위하여 교실의 조명환경과 책상면 및 칠판면 조도 균제도, 글레어 및 베일링 반 사 등을 살펴볼 수 있는 13개 항목으로 표 1과 같이 설문지를 작성하여 개선 전과 후에 2회 실시하였다. 1차 설문조사 응답자는 282명(남학생 143명, 여학생 139명)이었으며, 2차 설문조사 응답자는 278명(남학 생 137명, 여학생 141명)이었다. 1, 2차 설문조사의 항목별 응답 결과를 5점 척도로 그림 1에 나타냈다.
- 시력검진은 전문 시력검진팀에 의해 3월과 12월 2회 실시되었으며 모든 검사는 대상자 전원이 동일한 조건으로 동일 검사자에 의해 실시되었다. 3월의 1차 시력검진은 4학년생 234명(남학생 118명, 여학생 116명)에 대하여 실시하였으며 12월에 실시된 2차의 시력검진은 전학자 등을 제외한 211명에 대하여 실시하였다.
- 4학년 교실은 4층 건물의 3층과 4층에 4교실 씩 분산 배치되어 각 층에서 2개의 교실을 선정하여 그림 2와 같이 4개의 대상 교실을 4-2, 4-3, 4-6, 4-7교 실로 선정하였다.
- 본 연구는 서울 성동구 행당초등학교의 4학년 학 생들을 대상으로 하였다. 학생들이 교실의 조명환경 에 대한 인식을 조사하기 위하여 교실의 조명환경과 책상면 및 칠판면 조도 균제도, 글레어 및 베일링 반 사 등을 살펴볼 수 있는 13개 항목으로 표 1과 같이 설문지를 작성하여 개선 전과 후에 2회 실시하였다.
데이터처리
- 칠판면조도는 칠판면을 등면적으로 8등분하여 각 구역의 조도를 동일한 방법으로 측정하였다. 평 균조도의 계산은 패널에 설치된 5점의 조도값을 상 가법으로 패널면적의 평균조도를 구하여 교실 전 면 적에 대한 평균은 산술평균으로 측정값을 취하였다 [4],
성능/효과
- 개선 후 측정된 책상면조도에서는 "인공+주광”의 경우 평균 710[lx]로 전 교실에서 개선 전보다 70~ 120[lx]정도 낮게 측정되었다. 등기구 종류에 따른 책상면조도에서는 루버가 없는 심형의 jh32를 설치 한 4-6교실의 조도가 720[lx]로 다른 교실에 비하여 다소 높으며 16셀 루버형을 설치한 4-7교실은 735[lx], 간접 형을 설치한 4-2교실의 조도는 660[lx] 로 나타났다.
- 1차 설문조사 결과 교실의 밝기를 밝게 느끼는 학 생이 많았으나 칠판면 조도의 균제도에서는 부족한 결과를 얻었으며 눈부심의 경우 일부의 학생들이 실 내에서 눈부심을 느낀다고 응답하여 조명개선의 방 향을 확인할 수 있었다. 2차 설문조사 결과는 교실 의 밝기에서는 개선된 것이 없는 것으로 나타났지만 13개 설문 항 중 10개의 설문 항에서 전반적으로 1차 설문조사의 결과에 비하여 조명환경이 개선된 것으로 나타났다.
- 1차 설문조사 결과 교실의 밝기를 밝게 느끼는 학 생이 많았으나 칠판면 조도의 균제도에서는 부족한 결과를 얻었으며 눈부심의 경우 일부의 학생들이 실 내에서 눈부심을 느낀다고 응답하여 조명개선의 방 향을 확인할 수 있었다. 2차 설문조사 결과는 교실 의 밝기에서는 개선된 것이 없는 것으로 나타났지만 13개 설문 항 중 10개의 설문 항에서 전반적으로 1차 설문조사의 결과에 비하여 조명환경이 개선된 것으로 나타났다.
- 간접형 등기구를 설치한 교실 학생들의 시력저하 가 -0.03로 가장 작게 나타났으며 16셀 루버형에서 는 -0.04로 나타나 다른 등기구에 비하여 시력저하 가 상대적으로 적게 진행된 것으로 분석되어 교실조 명 환경이 개선된 교실에서 생활한 학생들의 시력저 하가 개선되지 않은 교실의 학생들보다 적게 진행되어 조명환경 개선이 학생들의 시력보호에 어느 정도 기여하는 것으로 분석되었다.
- 55, “주 광”의 경우 0, 62로 전반적으로 나쁘게 나타났으며 4-6, 4-7교실에서 주광의 영향으로 다른 교실의 경 우보다 균제도가 높게 나타났다. 개선 후 “인공+주 광'의 경우 각 교실에서 0.3~0.4로 나타나 칠판등의 설치로 칠판면조도의 분포가 균일해져 크게 개선된 것으로 나타났다.
- 그림 9는 칠판면조도를 비교한 것으로 개선 전 칠 판면조도에서 “인공+주광”의 경우 평균 416[lx]로 측정되었으나 실내등을 소등한 경우인 “주광”에서 는 평균 200[lx] 전후로 주간에 실내등을 소등하고 수업하기에는 부적당한 조도로 칠판등 설치가 필요한 것으로 나타났다. 개선 후 “인공+주광'의 조건에서 칠판면조도가 평균 799[lx]로 전 교실에서 크게 향상된 것으로 나타났다. 그러나 실내등을 소등한 경우인 "주광'의 경우 개선 전과 같이 200[lx]정도로 주간에도 칠판등의 사용이 필요한 것으로 나타났다.
- 개선한 교실군의 시력변화의 크기가 P.22321D]로 미개선 학급의 -0.2437[I기보다0.0405ID] 적게 근시로 진행된 것으로 분석되었으며 조명환경 개선이 시력저 하 현상을 감소시키는데 작용된 것으로 판단된다.
- 교실 조명이 개선된 교실을 대상으로 학생들의 시 력저하를 비교 분석하여 살펴보면 24셀루버 간접형 등기구인 SP321N을 사용한 4-2교실과 루버가 없는 심형 등기구 JL321 을 사용한 4-6교실의 학생들의 시 력변화가 -0.03으로 비교적 적게 진행된 것으로 나 타났고 8셀루버형 등기구 PJ322N을 사용한 4-3교실 과 16셀루버형 등기구 PK327N을 사용한 4-7교실의 학생들의 시력 변화가 -0.04로 더 많이 진행된 것으로 나타났다.
- 그림 14에서 24셀루버 간접형의 만족도와 적절성 이 가장 높았으며 8셀 및 16셀루버 형 등기구가 조명 환경 개선 전에 사용한 박형의 등기구에 비교하여 만족도와 적절성이 높게 분석되어 박형의 등기구보 다는 루버를 사용한 심형의 등기구를 사용하고 쾌적 한 조명을 위해서는 간접형 등기구를 사용하여 교실 조명의 개선이 이루어지는 것이 바람직한 것으로 분 석되었다.
- 등기구의 만족도나 적절성에서는 간접형 등기구 가가장 좋게 평가되었으며 루버형 등기구도 기존의 박형 등기구에 비하여 만족도나 적절성이 높게 분석 되어 간접형이나 루버형 등기구를 사용한 교실조명 으로의 개선이 바람직한 결과를 얻었다.
- 그림에서 -로 표현된 것은 근시방향으로 시력 변화가 진행된 것을 나타내며 절대값이 클수록 근시가 더 많이 진행된 것을 나타내고 있다. 분석 결과 모든 교실에서 평균 시력이 감소한 것으로 나타났다.
- 조명 환경개선 공사를 통하여 책상면조도 및 칠판 면조도에서 권장조도를 상회하는 충분한 조도가 확 보되었으며 조명환경 개선 후 책상면조도나 칠판면 조도에서 향상된 균제도가 확보되었다. 블라인드를 사용함으로써 주광에 의해 발생되는 창 측의 눈부심 현상도 완화시킬 수 있는 결과를 얻었다.
- 시력의 변화가 가장 크게 진행된 학생그룹은 4-5 교실의 학생들로 시 력의 변화가 -0.10으로 나타났으 며 시력 변화가 크게 진행된 학생군은 4-1 교실과 4-8교실의 학생들로 -0.05의 크기로 시력이 저하되 었으며 4-3교실과 4-7교실의 학생들의 시력 변화는 -0.04로 진행되어 4-1 교실과 4-8교실의 학생들보다 다소 적게 변화된 것으로 나타났다. 4-2, 4-4, 4-7교 실의 학생들의 시력저하는 -0.
- 조명 환경개선 공사를 통하여 책상면조도 및 칠판 면조도에서 권장조도를 상회하는 충분한 조도가 확 보되었으며 조명환경 개선 후 책상면조도나 칠판면 조도에서 향상된 균제도가 확보되었다. 블라인드를 사용함으로써 주광에 의해 발생되는 창 측의 눈부심 현상도 완화시킬 수 있는 결과를 얻었다.
- 교실 전면에서 학생들의 시선이 쉽게 가는 게시 판, 칠판, 화이트보드, 프로젝션 TV화면, 칠판위 벽 면의 평균 휘도를 교실별로 비교하여 그림 13에 나 타냈다. 화이트보드와 칠판 위 벽면의 휘도가 모든 교실에서 크게 나타나고 칠판면 휘도는 상대적으로 낮게 나타났다. 4-6교실에서는 칠판면과 칠판위 벽 면의 휘도비가 크게 발생되어 좋지 않은 것으로 나타났다.
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