건축 실내의 조명환경의 쾌적성을 평가하는 것은 주로 불쾌감을 유발하는 글레어의 정도를 인식하는 것이라 할 수 있다. 현재 국외에서 연구된 불쾌글레어를 평가하기 위한 실험식을 그대로 적용하기에는 글레어의 감각을 느끼는 정도가 인종에 따라 크게 다르게 나타나기 때문에 무리가 있다. 따라서 본 연구에서는 한국인의 시각적인 특성에 맞는 합리적인 불쾌글레어 평가를 위한 예측식을 작성하는 것을 최종목표로 하였으며 다음과 같이 4단계로 연구를 진행하였다. 첫째, 기존의 불쾌글레어 평가식에 대한 검토를 통해 실험변인들을 선정하였다. 둘째, 본 연구의 목적에 맞는 실험변인과 조건을 제어할 수 있는 실물대모형을 제작하였다. 셋째, 불쾌글레어 평가실험을 실시하였다. 최종적으로, 선행연구에서 서양인을 대상으로 제안된 UGR평가법과의 비교분석을 실시하였다. 연구의 결과를 요약하면, 1)불쾌글레어는 광원휘도, 배경휘도, 피험자와 시선의 위치 등에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 2)실내 불쾌글레어 평가에서 광원과 피험자간의 거리보다 시야내에 글레어 광원이 위치하는 지의 여부가 더 중대한 영향을 미쳤다. 3)대표적인 불쾌글레어 평가시스템인 UGR과 비교 분석한 결과 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 이것은 한국인의 불쾌글레어감이 서양인과 차이가 있다는 것을 보여준다.
건축 실내의 조명환경의 쾌적성을 평가하는 것은 주로 불쾌감을 유발하는 글레어의 정도를 인식하는 것이라 할 수 있다. 현재 국외에서 연구된 불쾌글레어를 평가하기 위한 실험식을 그대로 적용하기에는 글레어의 감각을 느끼는 정도가 인종에 따라 크게 다르게 나타나기 때문에 무리가 있다. 따라서 본 연구에서는 한국인의 시각적인 특성에 맞는 합리적인 불쾌글레어 평가를 위한 예측식을 작성하는 것을 최종목표로 하였으며 다음과 같이 4단계로 연구를 진행하였다. 첫째, 기존의 불쾌글레어 평가식에 대한 검토를 통해 실험변인들을 선정하였다. 둘째, 본 연구의 목적에 맞는 실험변인과 조건을 제어할 수 있는 실물대모형을 제작하였다. 셋째, 불쾌글레어 평가실험을 실시하였다. 최종적으로, 선행연구에서 서양인을 대상으로 제안된 UGR평가법과의 비교분석을 실시하였다. 연구의 결과를 요약하면, 1)불쾌글레어는 광원휘도, 배경휘도, 피험자와 시선의 위치 등에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다. 2)실내 불쾌글레어 평가에서 광원과 피험자간의 거리보다 시야내에 글레어 광원이 위치하는 지의 여부가 더 중대한 영향을 미쳤다. 3)대표적인 불쾌글레어 평가시스템인 UGR과 비교 분석한 결과 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 이것은 한국인의 불쾌글레어감이 서양인과 차이가 있다는 것을 보여준다.
Evaluating comfort of illumination environment of building interior is recognizing the degree of glare causing discomfort. Currently, to use the experimental formula for discomfort glare studied abroad it would be not appropriate because each races feel about the degree of glare differently. Therefo...
Evaluating comfort of illumination environment of building interior is recognizing the degree of glare causing discomfort. Currently, to use the experimental formula for discomfort glare studied abroad it would be not appropriate because each races feel about the degree of glare differently. Therefore, this study aim to make up prediction formula for evaluating discomfort glare reasonably from Koreans' vision and it proceeded with 4 stages as follows: First, after reviewing the existing discomfort glare evaluation formula, I selected experimental variables. Second, I made a mock-up that I can control experimental variables and conditions according to the purpose of this study. Third, 1 conducted discomfort glare evaluation experiment. Finally, compared with UGR evaluation method suggested for Westerner in prior studies. In conclusion, 1) it's proved that discomfort glare is influenced highly by a light source luminance, background luminance and location of testee and the line of vision. 2) In interior discomfort glare experiment whether the glare light source is placed within range of vision or not has more significant influence than the distance between the light source and testee. 3) I compared and analyzed with UGR, the most representative discomfort glare evaluation system and I found there is a little difference in the results. This shows discomfort glare of Koreans and Westerners are different.
Evaluating comfort of illumination environment of building interior is recognizing the degree of glare causing discomfort. Currently, to use the experimental formula for discomfort glare studied abroad it would be not appropriate because each races feel about the degree of glare differently. Therefore, this study aim to make up prediction formula for evaluating discomfort glare reasonably from Koreans' vision and it proceeded with 4 stages as follows: First, after reviewing the existing discomfort glare evaluation formula, I selected experimental variables. Second, I made a mock-up that I can control experimental variables and conditions according to the purpose of this study. Third, 1 conducted discomfort glare evaluation experiment. Finally, compared with UGR evaluation method suggested for Westerner in prior studies. In conclusion, 1) it's proved that discomfort glare is influenced highly by a light source luminance, background luminance and location of testee and the line of vision. 2) In interior discomfort glare experiment whether the glare light source is placed within range of vision or not has more significant influence than the distance between the light source and testee. 3) I compared and analyzed with UGR, the most representative discomfort glare evaluation system and I found there is a little difference in the results. This shows discomfort glare of Koreans and Westerners are different.
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문제 정의
이에 본 연구에서는 불쾌글레어의 합리적인 예측을 위해 한국에 실제적으로 적용가능하도록 한국인의 시각적인 특성에 맞는 불쾌글레어 예측식을 작성하는 것을 최종목표로 하고 있으며, 본 논문에서는 일반 오피스 조명환경에 주로 적용되어 있는 형광등 조명기구를 대상으로 실험을 실시하여 CIE의 UGR 평가시스템과의 차이점을 규명하고, 광원의 휘도변화 및 배경휘도, 광원과 피험자간의 거리 변화에 따른 글레어의 변화를 예측할 수 있는 관계식을 도출하는 것을 목적으로 하였다.
제안 방법
본 연구는 다음과 같이 4단계로 나누어 진행하였다 첫째, 기존의 불쾌글레어 평가식에 대한 검토를 통해 실험 변수, 변수의 범위, 평가내용 등을 선정하였다. 둘째, 본 연구의 목적에 맞는 실험변인과 조건을 제어할 수 있는 실물대(Mock-up)모형을 제작하였다. 셋째, 설치된 실물대모형을 이용하여 글레어 평가실험을 실시하였다.
그러나 서양인을 대상으로 작성된 UGR을 한국인의 불쾌글레어 평가에 그대로 적용하는데 에는 오차가 발생할 것으로 예상된다. 따라서 본 연구에서는 실내 인공광원의 불쾌글레어를 평가하기 위한 UGR과 실험을 통한 불쾌글레어감(GSV)와의 차이를 비교 분석하였다.
본 실험의 평가어휘는 불쾌글레어감(GSV)을 사용하였으며, 0부터 3까지 총 4단계의 평가득점을 적용하였다. 실험은 4개의 피험자의 위치와 3단계의 광원휘도, 3단계의 배경휘도, 피험자가 광원의 차폐 각 내에 위치할 때와 벗어났을 때를 실험변수로 하여 평가실험을 실시하였다.
본 연구는 다음과 같이 4단계로 나누어 진행하였다 첫째, 기존의 불쾌글레어 평가식에 대한 검토를 통해 실험 변수, 변수의 범위, 평가내용 등을 선정하였다. 둘째, 본 연구의 목적에 맞는 실험변인과 조건을 제어할 수 있는 실물대(Mock-up)모형을 제작하였다.
GSV는 피험자가 주변휘도에서 작업면에 순응한 후 얼굴을 들어 정면을 응시할 때 느끼는 글레어감을 말한다. 본 연구에서는 피험자가 책상에서 작업을 하면서 주변밝기에 순응하고 얼굴을 들어 정면을 10초간 보게 한 후, 불쾌글레어감을 평가하도록 하였다. 평가어휘는 표 6과 같이 4단계의 척도를 사용 하였다.
둘째, 본 연구의 목적에 맞는 실험변인과 조건을 제어할 수 있는 실물대(Mock-up)모형을 제작하였다. 셋째, 설치된 실물대모형을 이용하여 글레어 평가실험을 실시하였다. 최종적으로 선행연구에서 서양인을 대상으로 제안된 UGR평가법과의 비교분석을 실시하였다.
3.1 실물대(Mock-up) 실험장치
실험실의 크기는 가로X세로X높이를 3,200×8,430×3,000[mm]로 하였으며, 천정면에 조광용 형광등 5SET와 조광용 다운라이트 10개를 설치하여 실내 조도를 300[lux]에서 750[lux]까지 조절 가능하도록 하였다.
본 실험의 평가어휘는 불쾌글레어감(GSV)을 사용하였으며, 0부터 3까지 총 4단계의 평가득점을 적용하였다. 실험은 4개의 피험자의 위치와 3단계의 광원휘도, 3단계의 배경휘도, 피험자가 광원의 차폐 각 내에 위치할 때와 벗어났을 때를 실험변수로 하여 평가실험을 실시하였다.
본 논문에서는 일반적인 오피스공간에서 주로 이용되고 있는 일반 형광등 조명기구를 대상으로 실험을 실시하였다. 연구의 목적에 맞게 실험변인과 조건을 조절할 수 있도록 실물대(Mack-up)모형을 제작하였고, 주광의 영향을 배제하기 위해 무창공간으로 제작하여 실험을 실시하였다.
그림 1에 표시된 4개의 Table 위치에서 정면을 응시했을때 피험자의 시야내에 가장 큰 영향을 끼치는 광원(정면방향으로 가장 먼 광원)을 기준으로 각 Table에서 광원의 휘도를 측정하였고, 주변휘도는 글레어 광원의 영향을 배제하여 산출하였다 [1-2]. 작업면 조도는 실 전체의 작업면 평균조도(12개의 지점 측정)를 측정하여 나타냈다.
셋째, 설치된 실물대모형을 이용하여 글레어 평가실험을 실시하였다. 최종적으로 선행연구에서 서양인을 대상으로 제안된 UGR평가법과의 비교분석을 실시하였다.
대상 데이터
실내 조명환경에 적용되고 있는 광원의 종류는 매우 다양하다. 본 논문에서는 일반적인 오피스공간에서 주로 이용되고 있는 일반 형광등 조명기구를 대상으로 실험을 실시하였다. 연구의 목적에 맞게 실험변인과 조건을 조절할 수 있도록 실물대(Mack-up)모형을 제작하였고, 주광의 영향을 배제하기 위해 무창공간으로 제작하여 실험을 실시하였다.
피험자는 건축학부 4학년 이상과 대학원생으로 남자 9명, 여자 10명으로 총 19명의 피험자로 구성되어져 있다.
피험자의 연령은 만22세에서 31세까지 구성되었으며, 실내조명의 쾌적성을 평가한다는 연구목적에 부합하기 위해 피험자의 시력은 교정시력이 1.0이상이 되는 피험자로 선정하였고, 피험자에 대한 제사한 내용은 표 5에 나타내었다.
성능/효과
1) 본 연구의 평가실험결과 불쾌글레어는 광원휘도, 배경휘도, 피험자와 시선의 위치(Position Index) 등에 크게 영향을 받는 것으로 나타났다.
2) 실내의 불쾌글레어 평가에서 광원과 피험자간의 거리보다 피험자의 시야내에 글레어 광원의 유무가 중요한 변수로 작용하는 것으로 나타났다. 광원과 피험자의 거리가 기깝더라도 직접적으로 시야내에 위치하지 않는다면 글레어로 인식하지 않았고, 또한 거리가 어느 정도 유지되면 시야내에 광원이 보이게 되며 그로인해 글레어로 인식하게 되었다.
3) 대표적인 불쾌글레어 평가식인 CIE의 UGR과 비교·분석한 결과 불쾌글레어감(GSV)이 UGI와 다소 차이가 있는 것으로 나타났다. 이것은 한국인의 불쾌글레어감이 서양인과 차이가 있다는 선행연구와 일치하는 것으로 생각된다.
표 7에서 기존 연구문헌에서 제시한 GSV와 글레어지수의 관계를 나타내고 있고, 또한 본 연구의 실험에 의해 수정된 GSV와 글레어지수의 관계를 나타내고 있다. 기존의 UGI는 GSV 0〜2의 범위내에서 10에서 22의 범위를 갖고 있지만 실험에 의해 수정된 UGI는 동일범위내에서 6〜28까지 분포하고 있기 때문에 본 실험에서 계산된 UGI는 기존의 평가식과 차이가 있는 것으로 나타났다.
또한 광원의 휘도가 낮게 나타나더라도 피험자의 시야내에 광원이 존재하는지의 여부가 불쾌글레어 평가에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 피험자의 시야내에 가장 많은 광원이 나타나는 Table 4에서 광원의 휘도나 배경휘도의 영향을 떠나서 대부분이 불쾌글레어가 심한 것으로 나타났다.
또한 광원의 휘도가 낮게 나타나더라도 피험자의 시야내에 광원이 존재하는지의 여부가 불쾌글레어 평가에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 피험자의 시야내에 가장 많은 광원이 나타나는 Table 4에서 광원의 휘도나 배경휘도의 영향을 떠나서 대부분이 불쾌글레어가 심한 것으로 나타났다.
이것은 광원과 피험자간의 거리가 멀어짐에 따라 피험자의 시야내에 위치하는 광원이 많아짐으로 인해 발생하는 현상이다. 또한 피험자가 광원의 차폐각의 범위 밖에 위치함으로 인해 실제적으로 광원의 램프가 보이지 않아서 광원의 휘도가 낮게 나타났다.
배경휘도와 불쾌글레어(GSV)의 관계를 보면, 전체적으로 배경휘도가 증가함에 따라 즉, 실내의 작업면 조도가 상승함에 따라 불쾌글레어감도 상승하는 것으로 나타났다.
분석결과 그림 2에 나타난 것같이 광원의 휘도가 높을수록 불쾌감이 증가하는 것으로 나타났고, 정면에서 먼 쪽일수록(그림 1의 Table 4 방향) 낮은 광원 휘도에서도 불쾌글레어가 높은 것으로 나타났다. 이것은 광원과 피험자간의 거리가 멀어짐에 따라 피험자의 시야내에 위치하는 광원이 많아짐으로 인해 발생하는 현상이다.
실내 인공조명환경의 불쾌글레어는 광원 휘도가 높을수록 심하게 느끼고, 배경휘도가 낮아서 휘도비가 심할수록 심하게 느끼지만, 적정조도 이상으로 주변이 밝아지면 배경휘도도 불쾌글레어를 유발하는 것으로 나타났다.
실험결과 인공광원에 의한 불쾌글레어는 광원의 휘도가 높고 , 주변의 조도가 낮을수록 증가하지만 조도수준이 적정수준에 이르면 광원과 배경휘도간의 휘도비는 줄어들어도 불쾌글레어는 오히려 증가하는 것으로 나타났다.
이상의 연구 결과 한국인을 대상으로 한 실내 조명환경의 불쾌글레어 평가를 위한 지표설정을 해야 한다는 목표가 확실해졌다. 앞으로 계속되는 실험결과를 통해 한국인에 적합한 불쾌글레어 평가식을 만들어 나아가야 할 것이다 또한 현재 본 연구는 청장년증의 젊은 세대 위주로 피험자를 구성하여 연구를 진행하였으나, 고령자시대에 맞춰 고령자층을 포함한 피험자 구성을 통해 세대별 지표를 설정하는 연구로 확대해 나가야 할 것이다.
피험자의 위치가 그림 1의 Tablel 방향으로 이동할수록 시야내에 들어오는 광원의 수는 줄어들어 대체적으로 블쾌글레어의 수치가 적게 나타났으며, 피험자가 광원의 차폐각의 범위 안으로 들어감에 따라 광원의 램프가 시야내에 들어오는 경우가 생김으로 인해 광원의 휘도가 높게 나타났으나, 시야내로 들어오는 광원이 없어서 광원의 휘도가 높아도 불쾌글레어가 많이 발생하지 않는 것으로 나타났다.
후속연구
이상의 연구 결과 한국인을 대상으로 한 실내 조명환경의 불쾌글레어 평가를 위한 지표설정을 해야 한다는 목표가 확실해졌다. 앞으로 계속되는 실험결과를 통해 한국인에 적합한 불쾌글레어 평가식을 만들어 나아가야 할 것이다 또한 현재 본 연구는 청장년증의 젊은 세대 위주로 피험자를 구성하여 연구를 진행하였으나, 고령자시대에 맞춰 고령자층을 포함한 피험자 구성을 통해 세대별 지표를 설정하는 연구로 확대해 나가야 할 것이다.
Vanden Berg, T. J. T. P., IJspeert, J. K., de Waard, P. W. T. & Meire, F., Functional quantification of disphany, Documenta Ophthalmologica, 25, pp239-246, 1990
이진숙, 김병수, 권혁일 ; UGR(Unified Glare Rating)의 보정 및 불쾌글레어 주관평가를 위한 실험적 연구, 대한건축학회논문집 계획계 19권7호(통권117호), 2003. 7
이진숙, 김병수 ; 창면 불쾌글레어 지표설정을 위한 기존 불쾌글레어 평가식과의 비교분석, 대한건축학회논문집 계획계 19권9호(통권179호), 2003. 9
이진숙, 김병수 ; 창면 불쾌글레어 평가실험에 적용된 실험변수의 민감도 분석에 관한 연구, 대한건축학회논문집 계획계 20권5호(통권187호), 2004. 5
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