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문제 정의
- 학습 도중에 외부에서 발생한 소음이 공부방으로 전달되는 것을 최소화 하도록 창호와 문을 계획하였다. 따라서 발코니를 확장하지 않고 거실과 같은 인접실에서의 대화나 텔레비전 시청시 소음이 공부 방으로 전달되는 것을 감소시키기 위하여 공부방 문 을 통한 실간 차음성능을 최상으로 확보하는데 주 안점을 두었다. 기존에 사용된 나무로 제작된 문은 내부가 비어있고, 틈새가 많아 소음이 많이 유입되 기 때문에 실리콘 재질의 가스켓(Silicon gacet)과 오 토실(Auto seal) 둥율 사용하여 차음효과가 강화된 목문)을 개발하고 적용 할 수 있도록 계획하였다.
- 따라서 본 연구는 공부방의 계획 및 설계, 기능적 요소의 개발, 실제 시공, 성능검증 및 결과분석의 단 계를 거치면서 기존의 건축환경 제어기술과 실내 인 테리어가 복합적으로 고려된 최적의 학습공간 구현을 위한 기초연구와 실증자료로 활용하고자 한다.
가설 설정
- 3 : Neither satisfied nor dissatisfied.
제안 방법
- 실내 조명환경과 작업능률의 상관성은 매우 중요한 요소로 인식되어 있다.如 본 연구에서 공부방에서의 학습능률을 향상하기 위한 조명계획은 전반조명 (Ambient lighting)과 국부조명 (Task lighting)으 로 구분되어 적용되었다
- 공부방에 구현된 조명조건에 대하여 남녀 피험자 30명을 대상으로 시각적 반응에 대한 만족도 변화를 조사하였다. 수리, 언어, 휴식, 취침 4개 조명제어 모드에 대하여 피험자는 5등급의 만족도 스케일 에 기준하여 응답하였다.
- 공부방의 온 습도륧 학습에 필요한 쾌적범위로 제어하기 위하여 기존 온수난방 시스템과 개별 온 도조절기 그리고 개별 에어컨이 설치되어 재실자의 선호에 따라 조절되도록 하였다. 또한, 건축물 에너 지절약 설계기준에서의 단열기준(3)을 만족하는 이 중창호를 적용하였다.
- 따라서 발코니를 확장하지 않고 거실과 같은 인접실에서의 대화나 텔레비전 시청시 소음이 공부 방으로 전달되는 것을 감소시키기 위하여 공부방 문 을 통한 실간 차음성능을 최상으로 확보하는데 주 안점을 두었다. 기존에 사용된 나무로 제작된 문은 내부가 비어있고, 틈새가 많아 소음이 많이 유입되 기 때문에 실리콘 재질의 가스켓(Silicon gacet)과 오 토실(Auto seal) 둥율 사용하여 차음효과가 강화된 목문)을 개발하고 적용 할 수 있도록 계획하였다.
- 공부방의 온 습도륧 학습에 필요한 쾌적범위로 제어하기 위하여 기존 온수난방 시스템과 개별 온 도조절기 그리고 개별 에어컨이 설치되어 재실자의 선호에 따라 조절되도록 하였다. 또한, 건축물 에너 지절약 설계기준에서의 단열기준(3)을 만족하는 이 중창호를 적용하였다.
- 또한, 공부방의 기능성 인테리어 요소를 실제 공 동주택에 적용하는 Pilot study에서 현장실험과 시 뮬레이션을 이용하여 성능검증욜 수행하였다.
- 본 연구에서는 학습에 효율적인 집중력과 안정감 이 부여된 공간을 '공부방*으로 정의하고 실내조명 환경, 열환경, 윰환경 및 실내 공기환경욜 개선하는 기능적 요소를 개발하여 적용하였다.
- 7회/h가 되도록 하였다. 부가적으로 열교환 환기 유니트를 적용하여 에너지절약 기능과 실내 마감자 재에서 발생하는 실내 공기오염물질을 희석하는 기 능도 수행하도록 계획하였다,
- 또한, 기존목문과 가스켓과 오토실이 추가 설치되고 내부가 파티클 보드로 충진된 개선목문 C 의 차음효과 차이는 4로 가장 크게 나타나고 있다. 분석결과를 기초로 공부방의 방음문은 개선목 문 C로 선정 되었다.
- 공정 시험 방법에서는 외부에 면한 모든 개구부와 실내 출입문, 수납가구의 문 등을 개방하고, 이 상태를 30 분 이상 지속한 다음, 외부공기와 면하는 개구부를 5시간 이상 밀폐하여 실내외 공기의 이동을 방지하 도록 규정하고 있다. 이후 30분간 2회의 실내공기 시료를 포집하여 분석하였다. 실내공기 오염물질의 농도 평가과정은 Table 2에 나타나 있다.
- 일반적으로 실내에 사용되는 나무문은 내부가 비어 있어 차음효과가 감소되기 때문에 개발된 방음문은 내부를 파티클 보드(Particle board)로 충진하여 차 음성능을 강화하였으며, 목문에서 소음이 가장 많이 전달되는 틈새나 정첩부위 틈새를 막기 위하여 같이 실리콘 러버(Silicon rubber)로 제작된 가스켓 을 이중으로 설치하였다. 방음문 하부에는 문의 개 폐에 따라 자동으로 작동되는 오토실을 적용하여 방음문 하부와 바닥의 기밀성능과 차음성능을 향상 시켰다.
- 조명은 재실자의 눈을 직접 자극함으로써 발생하는 눈부심과 시각적 불만족을 최소화하고 적정조도를 유지하는 것이 이상적이므로 학습종류와 생활패 턴에 따라 조도와 색온도의 변경이 가능하도록 설 계되었으며, 사전에 입력된 조명연출 기능을 리모 컨으로 제어할 수 있도록 하였다. 필요조도는 법규 에서 제한하고 있는 150lx이상이 유지되도록 하였으며, 적용된 조도와 색온도 영역은 Fig.
- 학습 도중에 외부에서 발생한 소음이 공부방으로 전달되는 것을 최소화 하도록 창호와 문을 계획하였다. 따라서 발코니를 확장하지 않고 거실과 같은 인접실에서의 대화나 텔레비전 시청시 소음이 공부 방으로 전달되는 것을 감소시키기 위하여 공부방 문 을 통한 실간 차음성능을 최상으로 확보하는데 주 안점을 두었다.
- 전반조명을 위하여 36W 형광램프 2개가 설치되어 직접분포(Direct distribution)를 가진 형광등이 실의 중앙에 적용되었다. 학습활동이 이루어지는 책상면에 국부조명 조건을 형성하기 위하여 LED(Light emitting diode) 램프가 책상면 상부에 적용되었다. 이는 디밍 리모콘으로 제어되어 책상면에서 문자인식 에 충분한 조도를 확보하고 집중력을 향상 시킬 수 있도록 계획되었다.
대상 데이터
- 실내에서 발생될 수 있는 오염물질의 방출을 고려하여 공부방에 사용되는 모든 마감자재 및 가구는 쾌적하고 건강한 학습환경이 조성될 수 있도록 계획되었다. 계획 및 설계 단계에서 실내마감재는 친환경자재 E1 등급 이상 또는 HB(Healthy building) 최우수 인증을 받은 제품으로 선정하였다.
- 공부방에 구현된 조명조건에 대하여 남녀 피험자 30명을 대상으로 시각적 반응에 대한 만족도 변화를 조사하였다. 수리, 언어, 휴식, 취침 4개 조명제어 모드에 대하여 피험자는 5등급의 만족도 스케일 에 기준하여 응답하였다. 분석결과 각 조건 모두 75% 이상의 만족도를 나타내고 있으며, 특히 수리 와 언어 조명 모드에서 85% 이상의 만족도를 나타내었다.
- 공부방의 마감재를 통한 실내공기 오염물질의 농 도와 열교환 환기유니트 작동 유무에 따른 실내공 기 오염물질의 농도감소효과를 비교 하기 위하여 Table 2와 같은 과정으로 사전 기계환기와 공정시 험방법에 의한 준비가 선행되었다. 실험에 사용된 3개의 공부방에는 동일한 평형에서 동일한 마감자재 와 마감조건이 적용되었다.
성능/효과
- 본 연구에서 학습활동에 따라 유지된 조도는 41 2 -656lx 였으므로 응답자의 만족도는 "만족” 이상의 수준이 80% 이상으로 나타난 것으로 판단된다. 수리영역 학습시에는 언어영역의 학습을 수행하는 경우와 비교하여 보다 높은 조도가 필요했던 것으로 분석된다.
- (1) 수리, 언어, 휴식, 취침 4개의 조명제어에 대하여 수리와 언어 모드에서 85% 이상, 전체 적으로는 75% 이상의 만족도를 나타내었다. 수리영역 학습의 경우 높은 색온도가 유효하 게 작용하였으며, 언어 학습에서는 색온도가 낮은 조건에서 만족 비율이 높은 것으로 나타났다.
- (2) 친환경자재 E1 등급 이상 또는 Healthy Buib ding 최우수인증을 받은 실내 마감자재를 사용한 공부방의 실내공기는 관련법규의 권고 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 열교환 환 기유니트를 이용하여 7일 동안 환기 횟수 0.
- (3) 일반적으로 사용되는 목문의 부위 별 음의 강 도를 측정한 결과, 문의 틈새나 고정용 힌지 부분이 소음에 가장 취약한 것으로 나타났다. 가스켓과 오토실을 추가하고 목문 내부를 파 티클 보드로 충진한 방음문이 차음에 더욱 효과적인 것으로 분석되었다.
- 공정시험방법에 의한 실내공기 오염물질의 농도 측정결과는 Table 7에 나타나 있다. 5종류의 휘발 성유기 화합물 중에서 톨루엔과 포름알데히드는 비교적 높은 농도를 나타내고 있지만 실내공기질 관리법의 권고기준을 모두 만족하고 있는 것으로 나타났다.⑺ 공부방 B와 C는 비슷한 오염물질 농도를 나타내는 반면, 공부방 A는 모든 오염물질 의 농도에서 현저히 낮은 값을 나타내고 있다.
- (3) 일반적으로 사용되는 목문의 부위 별 음의 강 도를 측정한 결과, 문의 틈새나 고정용 힌지 부분이 소음에 가장 취약한 것으로 나타났다. 가스켓과 오토실을 추가하고 목문 내부를 파 티클 보드로 충진한 방음문이 차음에 더욱 효과적인 것으로 분석되었다. 또한, 목문내부 를 파티클 보드로 충진한 경우보다 가스켓 과 오토실을 추가 설치한 경우의 소음저감효 고 더 크게 나타났으며, 2가지 개선방안이 모두 적용된 개선목문의 차음효과 차이는 4 dB로 가장 효과적인 것으로 나타났다.
- 8에 나타내었다. 가스켓과 오토실의 추가 설치 여부에 따라, 기존목문과 개선목문 A의 경우는 2.5dB, 개선목문 B와 개선목문 C의 경우는 2.9 dB의 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 가스켓과 오토실을 추가하고 목문 내부를 파 티클 보드로 충진한 방음문이 차음에 더욱 효과적인 것으로 분석되었다. 또한, 목문내부 를 파티클 보드로 충진한 경우보다 가스켓 과 오토실을 추가 설치한 경우의 소음저감효 고 더 크게 나타났으며, 2가지 개선방안이 모두 적용된 개선목문의 차음효과 차이는 4 dB로 가장 효과적인 것으로 나타났다.
- 수리영역에 관한 학습이 이루어지는 경우 색온도가 높은 경우 만족 비율이 높았으며, 언어영역의 경우 색온도가 낮은 경우, 만족비율이 높은 것으로 나타났다. 또한, 학습 이외의 활동이 이루어지는 색온도가 3000K 이하의 경우, 응답자의 전반적인 만족도는 우수하게 나타났다. 색온도가 낮은 경우, 붉은색계열의 스펙트럼 이 많이 분포하므로 시각적인 반응에 효과적이었던것으로 판단된다.
- 목문 내부를 파티클 보드로 중진한 여부에 따른 효과를 비교해보면 기존목문과 개선목문 B의 경우는 LldB, 개선목문 A와 개선목문 C의 경우는 1.5 dB의 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 1, 2번 측정점은 콘크리트 벽체이므로 차음효과가 가장 우수하였다. 문의 테두리 부분을 따라 설정 된 측정점 3~7 및 13~14이 측정점 1, 2를 포함하 지 않은 평균 B(75.1dB)보다 높게 나타나 문의 틈 새나 고정용 힌지 부분이 가장 소음에 취약한 것을 알 수 있었다. 이 결과를 이용하여 가스켓과 오토실 이 추가되고 목문 내부가 파티클보드로 충진된 방 음문이 제작되어 공부방에 적용할 수 있는 근거로 활용되었다.
- 수리, 언어, 휴식, 취침 4개 조명제어 모드에 대하여 피험자는 5등급의 만족도 스케일 에 기준하여 응답하였다. 분석결과 각 조건 모두 75% 이상의 만족도를 나타내고 있으며, 특히 수리 와 언어 조명 모드에서 85% 이상의 만족도를 나타내었다. 조명조건에 대한 만족도분포는 Table 6에 나타나 있다
- 상기 결과로 부터 목문 내부를 파티클 보드로 충 진한 경우보다 가스켓과 오토실을 추가로 설치한 경우의 소음저감효과가 더 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 또한, 기존목문과 가스켓과 오토실이 추가 설치되고 내부가 파티클 보드로 충진된 개선목문 C 의 차음효과 차이는 4로 가장 크게 나타나고 있다.
- (1) 수리, 언어, 휴식, 취침 4개의 조명제어에 대하여 수리와 언어 모드에서 85% 이상, 전체 적으로는 75% 이상의 만족도를 나타내었다. 수리영역 학습의 경우 높은 색온도가 유효하 게 작용하였으며, 언어 학습에서는 색온도가 낮은 조건에서 만족 비율이 높은 것으로 나타났다. 이는 색온도가 높은 경우 더욱 밝게 느껴지며, 긴장을 요구하는 학습에 효과적으로 기여한 것으로 판단된다.
- 조명환경에서 색온도의 변화는 응답자의 만족도 에 영향을 주는 것으로 판단된다. 수리영역에 관한 학습이 이루어지는 경우 색온도가 높은 경우 만족 비율이 높았으며, 언어영역의 경우 색온도가 낮은 경우, 만족비율이 높은 것으로 나타났다. 또한, 학습 이외의 활동이 이루어지는 색온도가 3000K 이하의 경우, 응답자의 전반적인 만족도는 우수하게 나타났다.
- (2) 친환경자재 E1 등급 이상 또는 Healthy Buib ding 최우수인증을 받은 실내 마감자재를 사용한 공부방의 실내공기는 관련법규의 권고 기준을 만족하는 것으로 나타났다. 열교환 환 기유니트를 이용하여 7일 동안 환기 횟수 0.73 회/h로 유지된 공부방은 기계환기가 없었던 공부방 보다 실내 오염물질의 농도가 현저히 낮은 값을 나타내고 있는데 환기는 실내공기 의 질을 향상시키는 중요한 요소라는 것을 알 수 있었다.
- 특히 권고기준과 공부방 A의 농도를 비교해 볼 때, 에틸벤젠, 자일렌 및 스티렌은 가장 낮은 농도를 보이고 있으며, 벤젠이 가장 높은 농도를 보이는 것으로 분석되었다. 이러한 원인은 Table 2의 준비과정에서 공부방 A에 설치된 열교환 환기유 니트에서 7일 동안 공급되는 외기도입 풍량 14 m3/h 때문에 Q73회/h의 환기횟수가 유지되 었으 며, 이를 통하여 가구와 실내마감자재로부터 발생하는 실내오염물질의 농도를 상당부분 희석하였기 때문인 것으로 분석된다.
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