선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 따라서 채광창에서 발생하는 글레어는 물리적인 한계로 인해 정확한 휘도분포를 예측하기 어려우며, 배경휘도의 증가에 의해 감소하고 글레어광원의 크기의 증가에 따라 DGI값은 증가했다. 결국 블라인드를 조절을 통해 불쾌글레어의 DGI를 제어하는 것은 한계가 있지만 휘도 분포를 예측 또는 평가하는 방법에 있어 이미지 프로세싱 기법을 활용한 새로운 방법론에 대해 제시하였다.
- 따라서 본 연구에서는 자연채광 공간의 창으로부터 발생되는 불쾌글레어를 예측ㆍ평가함에 있어 정확한 휘도 분포를 측정하기 위해 High Dynamic Range(HDR)을 이용한 광학적인 장치나 방법을 통해 정확성을 검토하고 동일한 실험조건에서의 이미지 프로세싱 기법과 DGI 평가식을 비교함으로써 정량적인 평가와 새로운 방법론을 제시하고자 한다.
- 본 연구는 이미지프로세싱 기법의 광학적인 분석방법을 토대로 건축 빛 환경을 평가하는 방법에 있어 실제 연구의 적용 가능성과 실제 채광창으로부터 발생하는 불쾌글레어를 예측 및 평가하는 방법론을 다루고 있다.
- 본 연구에서는 이미지 프로세싱 기법을 활용하여 채광창으로부터 발생되는 불쾌글레어를 예측 및 평가하기 위해 총 3단계의 실험을 통해 분석ㆍ평가하였다. 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
제안 방법
- 2단계에서는 그림 5와 같이 전체 채광창의 균등히 6분할로 구획하여, 채광창의 정중앙을 기준으로, 한 면은 수평블라인드 상태와 또 다른 한 면은 블라인드 슬랫 (상향 30도)과 No 블라인드로 설정하였다. 또한 본 실험도 1단계와 마찬가지로 정확한 휘도값의 예측을 위해 천공상태가 동일한 조건으로 설정하여 2012년 04월 09일과 2012년 04월 18일에 각각 측정하였다.
- DGI 평가법을 중심으로 피험자의 위치변화에 따른 글레어광원의 크기와 배경휘도의 상관관계를 예측하여 DGI를 평가함으로써, 실제 채광창으로부터 발생되는 글레어를 예측 또는 평가하였다. 또한 정확한 DGI값을 산출하기 위해 창면부의 동일한 지점에 이미지를 추출하여 글레어광원의 휘도를 산출시 측정점 단위와 측정면 단위로 분류하여 DGI값을 평가하였다.
- ① 이미지 프로세싱 기법을 활용하여 Photolux프로그램의 휘도값과 LS-100(휘도계측기)의 휘도값의 오차율을 분석하여 실험의 타당성을 검증하였다.
- ② 블라인드 조절을 통해 실제 채광창으로부터 발생되는 글레어광원을 예측하고 DGI식을 적용하여 휘도제어가 가능한지를 평가하였다.
- ③ 2단계에서 진행되었던 실험결과를 바탕으로 하여 관찰자의 위치 변화에 따른 DGI값을 결정짓는 주요변수들과의 상관관계 검토하였다.
- 둘째, 글레어광원의 크기와 휘도가 배경휘도에 영향을 미치는 것을 고려하기 위하여, B.R.S식에서의 배경휘도 Lb를 Lb +0.07w0.5Ls로 수정하여 사용하였다.4)
- 또한, 실험결과의 정확한 예측을 위해 천공상태는 모두 동일한 상태에서 실험이 진행되어져야 정확한 결과값을 산출할 수 있다. 따라서 본 실험은 3월 16일～27일까지 약 10일에 걸쳐 진행되었으며, 그 중 기상 조건이 동일한 3월 16일～18일까지의 결과값을 토대로 오차율과 조도를 분석ㆍ평가하였다.
- 또한 DGI식과 B.R.S식은 다음과 같은 2가지의 결점을 보완하였으며, 첫째, 글레어광원의 크기를 Pether Bridge의 입체각 다이어그램3)을 이용하여 수정하고 이를 수정입체각(Ω)이라 칭하여 사용하였다.
- 그림 9에서는 블라인드 슬랫 형태의 DGI값을 전체적으로 비교하고, 창면부의 분할면적에 따른 DGI값을 나타내고 있다. 또한 각 블라인드를 통해 산출된 DGI 지수가 불편함을 느끼기 시작하는 24이상일 경우를 경계선으로 설정하여 평가하였다.
- 2단계에서는 그림 5와 같이 전체 채광창의 균등히 6분할로 구획하여, 채광창의 정중앙을 기준으로, 한 면은 수평블라인드 상태와 또 다른 한 면은 블라인드 슬랫 (상향 30도)과 No 블라인드로 설정하였다. 또한 본 실험도 1단계와 마찬가지로 정확한 휘도값의 예측을 위해 천공상태가 동일한 조건으로 설정하여 2012년 04월 09일과 2012년 04월 18일에 각각 측정하였다.
- 평가방법에서는 관찰자 실험에서 채광창으로부터 발생하는 불쾌글레어에 대하여 부분적인 평가와 전체적인 평가를 실시하였으며, 부분적인 평가방법에 있어 각 6개의 측정영역에서 측정되는 휘도값을 산출하였고, 전체적인 평가방법에 있어서는 블라인드 슬랫형태 변화에 따른 DGI 결과값과 No 블라인드 상태에서의 DGI의 결과값을 비교ㆍ분석하였다. 또한 블라인드 슬랫 조절을 통한 글레어 제어의 가능 여부를 평가하였다.
- 강원도에 위치한 K대학의 사무공간을 실험대상으로 선정하여 실험을 진행하였으며, 대상공간은 정남향을 기준으로 위치하고 있다. 또한 실험의 정확한 측정을 위해 천공상태는 비교적 동일한 조건으로 설정하여 진행하였다. 표 2는 각각의 대상공간에서의 평가모델의 실험조건을 나타내고 있다.
- DGI 평가법을 중심으로 피험자의 위치변화에 따른 글레어광원의 크기와 배경휘도의 상관관계를 예측하여 DGI를 평가함으로써, 실제 채광창으로부터 발생되는 글레어를 예측 또는 평가하였다. 또한 정확한 DGI값을 산출하기 위해 창면부의 동일한 지점에 이미지를 추출하여 글레어광원의 휘도를 산출시 측정점 단위와 측정면 단위로 분류하여 DGI값을 평가하였다. 즉 글레어광원의 크기는 측정점단위의 휘도와 측정면단위의 휘도로 산출하는 방법에 따라 DGI값도 달라지며, 글레어가 발생하는 대상으로부터의 거리가 멀어질수록 글레어 광원의 크기도 작아진다.
- 실험 측정방법은 그림 6∼7과 같이 2단계 연구의 실험 작업영역과 동일하나 본 연구의 실험은 채광창의 정중앙을 기준으로 설정하여 측정하였고, 관찰자의 위치변화에 따라 태양의 남중고도가 가장 높은 오후 12시 32분에 휘도를 측정하였다. 또한 채광창으로부터의 0.7m 이격거리를 기준으로 1.7m 간격으로 휘도를 측정하였다.
- 실험 측정방법은 그림 6∼7과 같이 2단계 연구의 실험 작업영역과 동일하나 본 연구의 실험은 채광창의 정중앙을 기준으로 설정하여 측정하였고, 관찰자의 위치변화에 따라 태양의 남중고도가 가장 높은 오후 12시 32분에 휘도를 측정하였다.
- 이미지 프로세싱 기법을 활용한 휘도값과 LS-100(휘도 계측기)로 산출되는 휘도값을 비교하여 유효성에 대해 검증하였다.
- 특히 글레어는 시선의 중심에서 상하 좌우 30°이내(Glare Zone)에서 쉽게 발생하기 때문에, 정확한 글레어를 평가하기 위해 관찰자의 위치에 따라 변화하는 DGI와 이를 결정짓는 주요 인자들과의 상관관계에 대해 평가하였다.
- 특히 측정방법에 있어 측정 위치(-30˚, 90˚, 30˚)에 따라 채광창(상부, 중앙부, 하부)을 분할하였다. 글레어는 시선의 중심에서 상하 좌우 30° 이내(Glare Zone)에서 쉽게 발생하기 때문에 정확한 지점의 휘도분포를 예측할 수 있도록 설정되었다.
- 평가 모델 3단계의 연구에서는 관찰자의 위치에 따라 변화되는 DGI값을 토대로 DGI값을 결정짓는 주요변수의 상관관계를 평가하였다.
- 평가모델 1단계에서는 그림 4와 같이 각 측정 위치(-30˚, 90˚, 30˚)에 따른 각각의 창면휘도 분포의 변화를 분석하기 위해 그림 3과 같이 채광창을 9개의 영역으로 분할하여 각각에 대해 휘도계측기(LS-100)로 측정한 휘도값과 디지털 카메라를 이용하여 추출한 이미지의 Photolux 프로그램 합성을 통해 얻은 휘도값을 비교하여 오차율을 분석함으로써, 프로그램의 신뢰성을 평가하였다.
- 표 6에서는 DGI값을 결정짓는 변수와의 상관관계를 평가하였으며, 배경휘도와 글레어광원의 크기, 입체각의 크기의 변화에 따라 DGI값의 산출방식에 대해 검토하였다.
대상 데이터
- 강원도에 위치한 K대학의 사무공간을 실험대상으로 선정하여 실험을 진행하였으며, 대상공간은 정남향을 기준으로 위치하고 있다. 또한 실험의 정확한 측정을 위해 천공상태는 비교적 동일한 조건으로 설정하여 진행하였다.
데이터처리
- 평가방법에서는 관찰자 실험에서 채광창으로부터 발생하는 불쾌글레어에 대하여 부분적인 평가와 전체적인 평가를 실시하였으며, 부분적인 평가방법에 있어 각 6개의 측정영역에서 측정되는 휘도값을 산출하였고, 전체적인 평가방법에 있어서는 블라인드 슬랫형태 변화에 따른 DGI 결과값과 No 블라인드 상태에서의 DGI의 결과값을 비교ㆍ분석하였다. 또한 블라인드 슬랫 조절을 통한 글레어 제어의 가능 여부를 평가하였다.
성능/효과
- 1) 이미지 프로세싱 기법을 활용한 Photolux 프로그램의 타당성 검증 : 대부분의 휘도분포는 창면부의 중심(90°)에서 가장 높은 평균 휘도값을 나타내었으며, 그 값을 기준으로 View point(30°, -30°)와의 차이는 최소 1.3배∼최대 3.7배로 나타났다.
- 2) 블라인드 슬랫 형태에 따른 DGI(Discomfort Glare Index)평가 및 분석: 수평 Blind와 No Blind의 DGI 분석 결과의 경우 시간에 관계없이 측정 창면부의 구획의 상부에서 대부분 가장 높은 DGI값을 나타내고 있으며, 각 유형의 블라인드의 DGI 결과값을 DGI 현휘기준에 비교시 상부의 경우 약 22～25까지의 수치를 나타났다. 중앙부의 경우 약 11～15까지 범위의 수치로 나타남으로써, 불쾌글레어를 지각하지 못하는 수준으로 평가되었다.
- 3) 위치변화에 따른 글레어 광원의 DGI 분석결과: 경계선을 기준으로 하여 실제 채광창과의 이격거리가 가장 가까운 0.7m구간에서 가장 높은 DGI의 분포를 나타냈다. 하지만 측정지점의 간격이 1.
- 각 블라인드 유형의 따른 DGI값은, 시간에 관계없이 측정 창면부의 구획의 상부에서 대부분 가장 높은 DGI값을 나타내고 있으며, 각 유형의 블라인드의 DGI 결과값을 DGI 현휘기준과 비교 시 상부의 경우 약 22～25까지의 수치를 나타남으로써, 사람이 인식할 수 있는 범위는 불편함을 느끼기 시작하거나 단지 불편한 정도로 나타났다. 또한 중앙부의 경우 약 11～15까지 범위의 수치로 나타남으로써, 불쾌글레어를 지각하지 못하는 수준으로 평가되었다.
- 대상광원과 관찰자의 거리가 멀어질수록 글레어 광원의 크기와 입체각의 크기는 감소되며, 배경휘도의 증가에 의해 DGI값은 감소하는 반면 글레어 광원이 클수록 배경 휘도의 변화에 적은 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 따라서 채광창에서 발생하는 글레어는 물리적인 한계로 인해 정확한 휘도분포를 예측하기 어려우며, 배경휘도의 증가에 의해 감소하고 글레어광원의 크기의 증가에 따라 DGI값은 증가했다. 결국 블라인드를 조절을 통해 불쾌글레어의 DGI를 제어하는 것은 한계가 있지만 휘도 분포를 예측 또는 평가하는 방법에 있어 이미지 프로세싱 기법을 활용한 새로운 방법론에 대해 제시하였다.
- 또한 LS-100과 Photolux의 오차율을 분석한 결과 대부분의 평균오차율은 10%이내로 나타났다. 하지만, 창면부의 중심(90°)을 기준으로 좌우 대칭으로 나누어 놓아 휘도값 역시 좌우 대칭이 되어야 하지만 주변 건물과 지면 환경의 대칭이 이상적으로 이루어지지 않기 때문에 휘도값의 차이를 나타냈다.
- 연구 결과 Photolux의 경우 오차율이 3%를 넘지 않았으며, Photomatix의 경우, 비교적 높은 10∼13%정도의 오차율을 보이고 있어 실제 적용가능성이 미흡하다고 판단하였다. 또한 webHDR의 경우에는 실측값보다 약 2배 이상 차이가 나는 계측 구간이 발생함으로써, 결론적으로 Photolux의 경우가 가장 우수한 것으로 나타났다.
- 또한 블라인드 조절을 통해 DGI를 평가하기에는 한계가 있었으며, 수정입체각(Ω)의 크기가 동일하더라도 글레어 광원의 크기는 다르며, 광원과 피험자간의 수평ㆍ상하의 거리(위치지수)에 따라서도 수정입체각의 크기는 달라진다.
- 아울러 Blind(30°)와 No Blind의 DGI 분석결과는, 수평 Blind와 No Blind의 DGI값과 동일하게 상부지점에서 대부분 가장 높은 DGI값을 나타내었으며, 상부의 경우에는 약 20～25까지의 수치로 나타났고, 중앙부의 경우 약 9～16까지의 DGI 범위로 나타났다.
- 연구 결과 Photolux의 경우 오차율이 3%를 넘지 않았으며, Photomatix의 경우, 비교적 높은 10∼13%정도의 오차율을 보이고 있어 실제 적용가능성이 미흡하다고 판단하였다.
- 연구결과 경계선을 기준으로 하여 실제 채광창과의 이격거리가 가장 가까운 0.7m구간에서 가장 높은 DGI의 분포를 나타냈다. 그러나 측정지점의 간격이 1.
- 연구결과, 평균 오차율은 -30°의 경우 2.7%, 90°의 경우 3.4%, 30°의 경우 4.5%로 나타났으며, 이는 오차율이 10% 이내로 나타남으로써, 신뢰할 수 있는 결과로 나타났다.
- 이는 DGI 평가식에서 DGI값을 결정짓는 주요 인자로써, 수정입체각(Ω)과 글레어 광원의 휘도가 커질수록 DGI값도 높아지는 데, 수정입체각을 산출할 경우 광원과 피험자간의 수평ㆍ상하의 거리(위치지수), 입체각으로 인해 DGI값에도 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 이상의 연구결과 실제 채광창으로부터 발생하는 휘도를 예측 또는 평가하는 방법에 있어 광학적인 장치나 방법을 제시함으로써, 건축 빛 환경을 평가하는 방법에 적용 시 실제 연구에 적용 가능성을 검증하였다. 하지만 불균일한 휘도분포를 갖는 채광창에 대한 불쾌글레어를 평가하기 위해 DGI식을 적용하여 평가하였지만, 실제 채광창에서 발생되는 휘도는 불균일하기 때문에 단일한 대광원의 평균휘도를 사용하는 DGI평가법에는 한계가 있었다.
- 전체적으로 블라인드를 설치하지 않은 경우와 수평블라인드의 경우가 상부에서의 DGI값이 블라인드(30°)에 비해 경계선보다 높게 나타남으로서, 글레어의 발생빈도가 더 높다고 볼 수 있으마 분할면적의 중앙부와 하부의 경우에는 대부분이 DGI 현휘 기준의 최하위 단계인 지각하지 못하는 수준으로 나타났다.
- 전체적으로 블라인드를 설치하지 않은 경우와 수평블라인드의 경우가 상부에서의 DGI값이 블라인드(30°)에 비해 경계선보다 높게 나타남으로서, 글레어의 발생빈도가 더 높다고 볼 수 있지만 분할면적의 중앙부와 하부의 경우에는 대부분이 DGI 현휘기준의 최하위 단계인 지각하지 못하는 수준으로 나타났다.
- 표 1과 같이 DGI의 평가척도는 16∼28까지의 수치로 나타내며, 높은 수치일수록 감지하는 불쾌글레어의 정도는 심해지며, 낮은 수치의 경우에는 불쾌글레어의 정도가 낮아진다.
- 표 3에서의 LS-100과 Photolux의 오차율을 분석한 결과 두 가지 측정방법의 비교․분석을 통해 산출된 전체 시간대별 평균 휘도값의 대부분은 평균오차율이 10% 이내로 나타남으로써, 비교적 만족할 수 있는 결과를 나타내고 있다. 그러나 창면부의 중심(90°)을 기준으로 좌우 대칭으로 구분되어 휘도값 역시 좌우 대칭을 나타내야 하나 주변 건물과 지면 환경의 대칭이 이상적으로 이루어지지 않기 때문에 휘도값의 차이를 나타냈다.
후속연구
- 따라서 전체적으로 채광창을 분할하여 평가할 경우 대상광원에서 발생하는 불쾌글레어 원인을 찾고 이에 따른 해결책을 집중적으로 마련할 수 있다는 이점이 있지만, 불균일한 휘도분포를 갖는 채광창은 외부주광환경에 따라 그 변화가 상이할 수 있으므로, 또한 이에 대한 추가적인 고려가 요구된다.
- 전체적으로 채광창을 분할하여 평가할 경우 대상광원에서 발생하는 불쾌글레어 원인을 찾고 이에 따른 해결책을 집중적으로 마련할 수 있다는 이점이 있지만, 불균일한 휘도분포를 갖는 채광창은 외부 인자에 따라 그 변화가 상이할 수 있으므로, 또한 이에 대한 추가적인 고려가 요구된다.
- 글레어광원의 휘도를 점단위와 면단위로 측정하여 얻은 DGI값을 비교할 경우 점단위의 측정값이 면단위의 측정값보다 DGI값은 약 5∼10정도의 차이를 나타내는데, 특히 DGI의 평가척도의 범위 중 DGI는 약 2정도의 수치로 변화할수록 불쾌글레어를 느끼는 수준이 달라지기 때문에 DGI를 산출하기 위해서는 정확한 휘도를 예측하는 것이 중요하다. 하지만 단일광원을 갖는 인공광원과는 달리 불균일한 휘도분포를 갖는 자연채광의 경우에는 외부 인자로 인해 정확한 휘도를 예측할 수 없으므로, 비교적 동일한 휘도를 갖는 부분들의 평균값으로 분류하여 DGI를 평가해야 할 것으로 판단된다.
- 향후 연구과제는 본 연구방법을 토대로 하여 기상 변화에 따른 외부 주광조건을 고려하여 대광원에서 발생하는 불쾌글레어를 평가할 것을 제안한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.