[논문]종합병원 병실 내 광선반과 블라인드 설치 방식에 따른 자연채광 유입 효과 연구

조주영; 이효원

doi:10.12813/kieae.2013.13.4.003

종합병원 병실 내 광선반과 블라인드 설치 방식에 따른 자연채광 유입 효과 연구
A Study on the Effect of inflow Daylight according to the installation method of controlling Light Shelf and Blind in the Room of General Hospital 원문보기

生態環境建築 = Journal of the Korea Institute of Ecological Architecture and Environment, v.13 no.4, 2013년, pp.3 - 10

조주영 (Biohousing Technology Co., Ltd.) , 이효원 (School of Architecture, Chonnam National Univ.)

Abstract ▼ AI-Helper

This study aims to identify convenient surrounding of the hospital room to be improved by specifically focusing on light environment and to examine a change of inflow of the daylight in the hospital room by using blind and light shelf device as base data of preliminary research for comprehending the relationship between healing environment and natural day light. Simulation analysis on previous facilities and the installation of horizontal light shelf that derives the inflow of day light has been specifically referred by using ECOTECT2011 program. In case of C-facility that mostly adjoined to exterior spaces, it was shown to be closer to a proper uniformity factor when an angle was controlled on the light shelf with blind installed at the same time. However, it was not overall appropriate because of visual displeasure occurred from inflow of much day light. In conclusion, it is the form of flat surface such as H-facility that provides an effect after installing the device to derive day light. Especially, it was shown that interior day light environment was improved when installing blind and controlling the angle at the same time.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

낯선 환경, 친구와 가족으로부터의 단절, 일상으로부터의 분리, 익숙하지 않은 의료문화, 이해할 수 없는 전문용어와 질병, 통증, 수술에 대한 공포, 프라이버시의 상실, 통제력상실, 정보공백과 방향감 상실들은 정신적인 스트레스를 야기한다.¹⁾ 이러한 스트레스는 환자들에게 영향을 주는 요소이며 본 연구는 스트레스를 저감시키는 물리적 치유환경 요인인 빛과 조명을 효과적으로 유입하여 치유환경 조성을 하기위한 공간 계획을 위한 관점으로 살펴본 시환경 연구이다.
모듈의 경우 다인병실이면서 공통된 향과 “2인 이상의 다인실일 경우 최소 기준면적인 1인당 4.3㎡이상의 면적 이상 확보”7)된 실, 주변 환경이 도심부에 위치하고, 비슷한 외부 환경과 실이 위치한 높이 등을 고려한 같은 지역 내에 있는 시설로 정하였으며, 추후 연구와 연계성을 위해 실제 타입을 선택하였다.
본 연구는 광주광역시 소재 종합병원시설 2곳을 선정하여 거주환경에서 많은 부분을 차지하고 있는 공간에 치유 환경적 요소의 하나인 빛 환경 중 자연광을 통한 조도측정을 실행하였으며, 자연채광 시스템 부착으로 인한 시뮬레이션 실험으로 각각 그 차이를 알아보고 개선 가능한 쾌적한 실내환경을 분석해 보고자 하였다.
자연채광에 의한 영향은 시환경에 있어서 80%를 차지하며 그 중요성을 나타내고 있어, 국내에서도 자연광이 인체에 미치는 영향, 병실 내 자연광 유입장치에 대한 연구 등이 진행되고 있으며, 기존의 많은 시설이 존재하기 때문에, 이를 이용하여 내부로의 자연광 유입을 위한 차양 및 채광장치를 이용하여 병실 내 쾌적한 환경을 모색하는 방법이 필요하다 판단된다. 본 연구는 기존의 자연채광을 병실공간으로 끌어들이기 위한 장치 중 많이 사용되는 광선반 뿐만 아니라 광선반의 각 조절 및 일반 병실공간에 많이 쓰이는 블라인드를 설치했을 때의 병실 내부에 자연채광의 차이에 대한 연구이며, 병실공간의 적절한 주광유입을 통한 병실환경 개선을 목적으로 한다.
본 연구는 병원 병실 내부의 자연광의 유입정도와 기존 시설과 유입을 유도하는 광선반과 블라인드를 설치 했을 때에 어느 정도 개선의 여지가 있는지, 균제도를 통해 조도가 고르게 분포되는지를 Revit과 Ecotect2011를 통해 시뮬레이션하여 살펴본 연구이다. 먼저 광주기상데이터를 통한 동적 시뮬레이션을 통해 올바른 자연채광 디자인에 접근할 수 있다면 경제적 효과 및 재실자의 쾌적한 환경 조성을 위한 개선할 수 있을 것이라 생각되며, 이를 기본으로 하여 향후 추가적인 다양한 시뮬레이션 실험 이외에 실제 시설에서의 환경 분석과 재실자에 대한 연구를 통해 병실 내에서 생활하는 재실자들을 위한 공간연구를 진행하려한다.

제안 방법

정적시뮬레이션인 DF(Daylight Factor:주광률)를 구하고 유효한 조도범위²⁾를 100lux, 250lux, 500lux, 2000lux로 4가지 조도기준을 가지고 각각의 타입별 상황을 살펴보고자 하였다. 100lux 미만은 자연채광만으로는 부족한 상태로 인공조명의 주요 배치가 요구되며, 100lux～500lux는 효율적이나 인공조명의 보충이 필요하며, 500lux～2000lux는 불쾌감을 느끼지 않으며 자연채광만으로도 충분한 실내조도가 유지되고 2000lux이상은 시각적 또는 열적 불쾌감을 주어 배제해야할 항목으로 분류되는데 이를 동적 시뮬레이션인 DA(Daylight Autonomy: 일과시간, 08:00～18:00의 시간적 변화를 고려한 시뮬레이션)와 연중 기상데이터를 이용하여 범위 내의 전체적인 연간 조도 분포를 통해, 이러한 범위 내에서의 실내 조도가 기상데이터³⁾를 기반으로 일과시간에서 어떻게 나타나는지 UDI(Useful Daylight Illuminance) 수치를 통해 분석하였다.
H병원의 다인병실은 종방향으로 9000mm×4000mm, C병원의 다인병실은 횡방향으로 4500mm×12000mm의 긴 형태인 두 타입을 BIM기반 건축설계 프로세스인 Revit Architecture로 Modeling하여 친환경 성능 및 에너지 분석 프로세스인 Ecotect Analysis2011과 연동하여 자연채광분석을 하였다.
H시설과 C시설에 b’을 설치하여 주광률(DF)과 연간조도율(DA)을 시뮬레이션 분석을 실행하였다.
H시설과 C시설에 광선반 부착 시 외부 선반 각도는 하지때 정오를 기준으로하여 15°, 20°, 30° 중 가장 빛의 유입이 더욱 효과적인 각도인 30°로 정하여 시뮬레이션 하였다.
균제도 부분에서는 국외의 경우 국제조명위원회인 CIE (The International Commission on Illumination)의 ‘The Guide on Interior Lighting 1986’에서 최소조도/평균조도를 0.8로 기준을 정하고 있지만 본 연구에서는 조명을 배제하고 병실 내 순수 자연 채광률에 대한 균제도를 시뮬레이션을 통하여 도출하였으며 이경희(2008) ‘건축환경계획’에서 표준으로 하고 있는 최소조도/평균조도를 균제도로 사용하여 표준값 0.79)에 적용하여 분석하였다.
본 연구는 기존시설과 주광유입을 유도하는 수평광선반 설치에 대한 시뮬레이션 분석을 참고하였으며, 이에 추가적으로 창가 쪽의 현휘현상을 제어하고 일반적으로 작동이 간편하며 직사일광에 대해 실내 시 환경의 쾌적성 향상을 유도할 수 있는 장치 중 하나인 블라인드를 선택하여 연구를 진행하였다.
서측 향에 위치한 ‘H’시설 다인병실 모듈과 ‘C시설 다인 병실 모듈인 기존 병실을 모델링하여 750mm에 작업선상 높이에서 300mm×300mm그리드를 각 시설type의 면적에 맞게 형성하여 분석하였다.
하지만 본 연구에서는 자연채광만이 아닌 주광에 대한 전체적인 상황을 살펴보기 위해 몇 가지 기준조도에 따라 차이를 보려고 한다. 정적시뮬레이션인 DF(Daylight Factor:주광률)를 구하고 유효한 조도범위²⁾를 100lux, 250lux, 500lux, 2000lux로 4가지 조도기준을 가지고 각각의 타입별 상황을 살펴보고자 하였다. 100lux 미만은 자연채광만으로는 부족한 상태로 인공조명의 주요 배치가 요구되며, 100lux～500lux는 효율적이나 인공조명의 보충이 필요하며, 500lux～2000lux는 불쾌감을 느끼지 않으며 자연채광만으로도 충분한 실내조도가 유지되고 2000lux이상은 시각적 또는 열적 불쾌감을 주어 배제해야할 항목으로 분류되는데 이를 동적 시뮬레이션인 DA(Daylight Autonomy: 일과시간, 08:00～18:00의 시간적 변화를 고려한 시뮬레이션)와 연중 기상데이터를 이용하여 범위 내의 전체적인 연간 조도 분포를 통해, 이러한 범위 내에서의 실내 조도가 기상데이터³⁾를 기반으로 일과시간에서 어떻게 나타나는지 UDI(Useful Daylight Illuminance) 수치를 통해 분석하였다.
연구의 방법인 시뮬레이션의 기준은 하지인 8월 정오의 광주기상데이터를 활용하여 세 가지 측면에서 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 첫 번째는 기존 시설에 블라인드를 설치하였을 때와 두 번째, 수평광선반과 블라인드를 설치하였을 때, 세 번째는 블라인드가 설치된 상태에서 수평광선반의 외부 선반 각도를 조절하여 주광분석을 하였다. 기준 조도는 다수 문헌의 결과를 보면 실내 권장조도를 500lux 로 권장하고 있다.

대상 데이터

본 모듈은 광주광역시 내 중규모 이상 종합병원 중 실제 사용되고 있는 다인병실 모듈을 그대로 사용하였다. 모듈의 경우 다인병실이면서 공통된 향과 “2인 이상의 다인실일 경우 최소 기준면적인 1인당 4.

이론/모형

또한 블라인드에 크기는 각 시설의 창사이즈에 맞게 설정하였으며, 광선반의 높이 및 사이즈는 Table. 3 적정광선반의 관계식⁸⁾을 참고하여 진행하였다.
연구의 방법인 시뮬레이션의 기준은 하지인 8월 정오의 광주기상데이터를 활용하여 세 가지 측면에서 시뮬레이션 분석을 진행하였다. 첫 번째는 기존 시설에 블라인드를 설치하였을 때와 두 번째, 수평광선반과 블라인드를 설치하였을 때, 세 번째는 블라인드가 설치된 상태에서 수평광선반의 외부 선반 각도를 조절하여 주광분석을 하였다.

성능/효과

UDI 유용조도율을 보자면 각 94.8%, 63.8%로 기존 시설에 비해 높은 수치를 보이고 있고 균제도에서는 ‘H’시설에서는 블라인드 장착 후 0.49로 차이는 없었지만 ‘C’시설에서는 블라인드 장착 후 0.66으로 기존에 0.47에 비해 기준치 0.7에 가까워졌다.
19%로 나타났으며, 기존 시설의 주광률에 비해 4%대로 줄어들었다. 결과적으로 기존 시설에 비해 평균적으로 주광률 수치가 감소되었으며, 창가 쪽에 주광률 수치가 감소되고 실내의 주광률 수치가 높아진 것을 볼 수 있었다.
기존 두 시설에 a’, b’, c’을 각각 설치하여 주광유입을 살펴보면, a’와 b’를 부착한 결과 H-a’의 경우 DF(주광률)가 1.8%이며 DA(기준조도 500lux)의 경우 44.9% 시간대에서 최소 500lux이상을 유지하며, C-a’의 경우 DF(광률)는 6.2%이며 DA(기준조도 500lux)sms 93.3%의 시간대에서 최소 500lux이상을 유지하였다.
또한, 실내안쪽으로 주광의 유입은 되면서 ‘H’시설은 권고되는 주광률 2-5%에 부합하였으며, ‘C’시설에서는 주광률 수치가 약 8%에 가까워지면서 재실자에게 불쾌감을 주는 요인으로 나타나고 있었다.
본 연구에서는 실제 병원 모듈 중 종/횡방향으로 구분되어있는 형태 타입에 광선반, 광선반 각도조절, 블라인드 장치들을 조합하여 설치하여 실내에 빛이 유입되는 정도를 알아보았으며, 이 중 H타입의 c'장치(광선반 각도조절+블라인드)의 조합이 주광률과 균제도부분이 적정하게 분포되어 여타의 장치보다 적정함을 알 수 있었다.
H시설과 C시설에 b’을 설치하여 주광률(DF)과 연간조도율(DA)을 시뮬레이션 분석을 실행하였다. 블라인드 설치와 비교하였을 때 전체적으로 주광률이 감소하고 수치상으로는 차이를 보이지 않았으나 C시설에서는 균제도 부분에서 0.7을 나타내며 권장 균제도에 도달하였으며, 주광률 그래프를 보자면 블라인드 설치에서만 보여지는 불규칙한 주광유입의 형태와는 달리 상당히 실내의 주광유입이 균일하게 나타나고 있음을 알 수 있었다. 이는 아래 나와 있는 주광분포 시뮬레이션 이미지에서도 확인할 수 있겠다.
서측향인 두 시설의 주광유입을 높이기 위해 c’인 수평광선반의 외부를 슬랫각 30°로 설정하여 시뮬레이션 분석을 한 결과는 H-c’과 C-c’의 주광률은 각각 2.2%와 7.8%로 나타났고 DA(기준조도 500lux)에서는 43.4%와 93.8%의 시간대에서 최소 500lux이상의 수치를 보여주고 있다.
전체적으로 불규칙한 형태로서 실내 안쪽으로는 조도율이 줄었다. 평균 주광률은 6.19%로 나타났으며, 기존 시설의 주광률에 비해 4%대로 줄어들었다. 결과적으로 기존 시설에 비해 평균적으로 주광률 수치가 감소되었으며, 창가 쪽에 주광률 수치가 감소되고 실내의 주광률 수치가 높아진 것을 볼 수 있었다.
하지 때 정오를 기준으로 서쪽 측으로 향한 두 Type의 성격상 빛의 유입이 저조하여 실내의 어두운 분위기를 조절하기 위하여 선반 각도를 조절하였으나 위의 그래프에서 나타나듯이 오히려 창가 쪽에 현휘 현상이 높아졌다. 또한, 실내안쪽으로 주광의 유입은 되면서 ‘H’시설은 권고되는 주광률 2-5%에 부합하였으며, ‘C’시설에서는 주광률 수치가 약 8%에 가까워지면서 재실자에게 불쾌감을 주는 요인으로 나타나고 있었다.

후속연구

본 연구는 병원 병실 내부의 자연광의 유입정도와 기존 시설과 유입을 유도하는 광선반과 블라인드를 설치 했을 때에 어느 정도 개선의 여지가 있는지, 균제도를 통해 조도가 고르게 분포되는지를 Revit과 Ecotect2011를 통해 시뮬레이션하여 살펴본 연구이다. 먼저 광주기상데이터를 통한 동적 시뮬레이션을 통해 올바른 자연채광 디자인에 접근할 수 있다면 경제적 효과 및 재실자의 쾌적한 환경 조성을 위한 개선할 수 있을 것이라 생각되며, 이를 기본으로 하여 향후 추가적인 다양한 시뮬레이션 실험 이외에 실제 시설에서의 환경 분석과 재실자에 대한 연구를 통해 병실 내에서 생활하는 재실자들을 위한 공간연구를 진행하려한다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	병원에 입원한 대부분의 사람들에게 스트레스로 작용하는 것은?	또한 병원에 입원한 대부분의 사람들은 사실 공포감과 불안감을 갖는다. 낯선 환경, 친구와 가족으로부터의 단절, 일상으로부터의 분리, 익숙하지 않은 의료문화, 이해할 수 없는 전문용어와 질병, 통증, 수술에 대한 공포, 프라이버시의 상실, 통제력상실, 정보공백과 방향감 상실들은 정신적인 스트레스를 야기한다.1) 이러한 스트레스는 환자들에게 영향을 주는 요소이며 본 연구는 스트레스를 저감시키는 물리적 치유환경 요인인 빛과 조명을 효과적으로 유입하여 치유환경 조성을 하기위한 공간 계획을 위한 관점으로 살펴본 시환경 연구이다.
	자연채광에 관련되어 재실자들과 자연채광과의 선호에 대한 연구 중 국내의 사례문헌은?	국내의 몇몇 사례문헌을 살펴보면, 권자인(1998)’의 빛의 조절이 공간조직의 인식과 인간행태에 미치는 영향에 관한 연구로써 빛은 공간 안에서 지원성의 요소로 작용하고 한 장소의 밝기는 그 장소의 분위기를 결정하는데 큰 역할을 하며, 또 그것은 사람의 심리상태와 행태에 영향을 끼친다고 말하고 있다. “치유적 환경으로서 종합병원 병동부의 실내환경 계획에 관한 연구"에서는 환자의 치료적 환경을 중점으로 치유환경요소를 분류하고, 조건과 요소들을 고찰하여 치유적 환경으로서 병원 실내 환경을 제시(강유정, 2003, 재인용) 의 하였으며, “병실의 자연광 환경이 환자들의 회복기간에 미치는 영향”에서는 병실의 자연광 환경의 시뮬레이션 및 분석을 통하여 자연광이 인간의 건강이나 회복력에 미치는 영향을 알아봄으로써 병실의 자연광 조건에 따른 환자들 회복력의 연관성을 도출하고 있다.(김형섭, 2005, 재인용) 또한 “환경 친화적 건물외피 구성기법에 관한 연구”에서는 건축 디자인 방법 중 자연채광에 대하여 거주자의 시각적 피로를 덜어주고 조명에너지를 절약할 수 있는 효과적인 방법이며, 심리적․생리적 관점에서 거주성 향상을 시키는 역할을 함으로써 건강성과 쾌적성이 풍부한 실내 시 환경을 조성할 수 있다고 하였다.(안문찬, 2011, 재인용)
	태양자연광에 노출되면 어떤 현상이 나타나는가?	북유럽과 같은 국가에서 불충분한 자연광이 미치는 영향에 대해 많은 연구를 하였는데, 불충분한 자연광은 성급함, 피로, 질병, 불면, 의기소침, 알코올 중독, 자살, 기타 다른 정신적 질병에 직접적인 상호관계가 있음을 발견했다. 또한 태양자연광에 노출되면 심장박동, 혈압, 혈당 그리고 젖산의 감소가 나타남이 증명되었 으며, 또한 원기, 에너지, 참을성 스트레스 조절, 그리고 혈액이 산소를 나르고 흡수하는 능력이 증가함을 밝히고 이러한 자연광 환경이 재실자에게 물리적 정신적으로 이롭다고 보고되고 있다.4) 국내 선행연구에서도 이에 대한 결과를 나타냈는데 병실내부로 들어오는 자연광은 환자의 입원기간에 영향을 미치며 자연광은 환자의 입원기간을 줄이는데 긍정적인 영향을 미치고 있다5)고 밝히고 있다.

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Song Kyoo Dong. Kim Min Sung.Kim Ji Hyun. Analyzing Shading Characteristics of Venetian Blinds Using the RADIANCE Program, Journal of the KIEAE; 2005, Vol. 3, Issue 3, p.3-9.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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