[논문]선박용 실내조명기구의 배광에 따른 불쾌글레어 분석

조상희; 김근율; 유영문

doi:10.5207/jieie.2014.28.3.018

[국내논문] 선박용 실내조명기구의 배광에 따른 불쾌글레어 분석
Analysis of Discomfort Glare by luminous intensity distribution of Marine Indoor Luminaires 원문보기

照明·電氣設備學會論文誌 = Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, v.28 no.3, 2014년, pp.18 - 25

조상희 (부경대학교 LED-해양 융합기술 연구센터) , 김근율 (부경대학교 LED-해양 융합기술 연구센터) , 유영문 (부경대학교 LED-해양 융합기술 연구센터)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, tried to find out the proper luminous intensity distribution for the cabin with low-level height by analyzing the changing tendency of discomfort glare according to luminous intensity distribution of marine indoor luminaires using Unified Glare Rating(UGR). First, we analyzed UGR of the indoor luminaires in the existing cabin, and then evaluated influence on luminous intensity distributions of marine indoor luminaire. The results showed that $cos^2{\Theta}$ distribution got almost low UGR results regardless of height and UGR 16.5 in cabin height of 2m. However, Gaussian distribution with the same beam angle showed that UGR results consistently increased by getting lower height and UGR 20.7 in the same height. In conclusion, the $cos^2{\Theta}$ distribution in consideration of luminous intensity on the direction of observer's eye was appropriate for general cabin indoor luminaires because it decreased UGR in the low-level height.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 선박의 실내 조명환경에 주로 적용된 조명기구를 대상으로 조명설계 소프트웨어인 Reluxpro를 이용하여 조명기구의 배광이 불쾌글레어에 미치는 영향을 분석하여 불쾌글레어를 저감시킬 수 있는 최적 배광을 도출하는 것을 목적으로 하였다.
그러나 현재 설치된 조명기구는 높이가 낮아짐에 따라 관측자 방향으로의 광도는 크게 감소하지 않기 때문에 결과적으로 UGR이 크게 증가한 것으로 예상된다. 따라서 관측자 방향으로의 광도에 따른 UGR 값의 영향 정도를 평가할 필요가 있으며 이를 위하여 조명기구의 배광에 따른 UGR 값을 계산하였다. 배광의 요소 중 먼저, 확산각에 따른 UGR 값을 평가하기 위하여 cosⁿθ 함수에서 n을 1～2까지 변화시키며 시뮬레이션을 하였다.
본 연구에서는 선실 등에서 쾌적한 조명 환경을 구축하기 위하여 낮은 층고에서도 불쾌글레어를 낮출 수 있는 조명 기구의 적합한 배광을 찾고자 하였다. 먼저 기존 선실 등에 설치되어 있는 조명기구의 불쾌글레어를 평가하였다.

제안 방법

본 연구에서는 먼저 현재 일반 선실에 사용되고 있는 조명기구의 배광을 적용하여, UGR 평가를 수행하였다.
먼저 불쾌글레어의 발생 정도를 선실공간과 육상의 일반 주거공간과 비교 평가해보기 위하여 층고의 높이에 따른 UGR 값을 알아보았다.
조명설계 시뮬레이션 조건은 표 2와 같다. 시뮬레이션 공간은 선박 내의 선실로써 강의실로 이용되는 곳으로 조명기구에 의한 UGR 차이를 확연히 알아보기 위해 비교적 큰 공간으로 설정하였다. 반사율은 시뮬레이션에서 사용되는 일반적인 반사율로 설정하였고, 조도 측정면은 작업면 높이(0.
시뮬레이션 공간은 선박 내의 선실로써 강의실로 이용되는 곳으로 조명기구에 의한 UGR 차이를 확연히 알아보기 위해 비교적 큰 공간으로 설정하였다. 반사율은 시뮬레이션에서 사용되는 일반적인 반사율로 설정하였고, 조도 측정면은 작업면 높이(0.75m)로 설정하였으며, 유지보수율은 0.8(자주 유리관리가 이루어지는 깨끗한 방)으로 설정하였다. 현재 설치된 조명기구의 실제 배광데이터를 이용하여 실에 설치된 조명기구 위치에 맞게 배치하였으며, 동일한 면적과 조명기구 배치에서 층고의 변화만 주어 시뮬레이션을 수행하였다.
8(자주 유리관리가 이루어지는 깨끗한 방)으로 설정하였다. 현재 설치된 조명기구의 실제 배광데이터를 이용하여 실에 설치된 조명기구 위치에 맞게 배치하였으며, 동일한 면적과 조명기구 배치에서 층고의 변화만 주어 시뮬레이션을 수행하였다. 이때 각 경우의 평균조도가 IES RP 12-97 일반 선실 기준 약 200lx가 되도록 조명기구의 광속값을 조정하였다[8].
이때 각 경우의 평균조도가 IES RP 12-97 일반 선실 기준 약 200lx가 되도록 조명기구의 광속값을 조정하였다[8]. 시뮬레이션 후 불쾌글레어(UGR)를 평가하였다.
배광의 요소 중 먼저, 확산각에 따른 UGR 값을 평가하기 위하여 cosnθ 함수에서 n을 1～2까지 변화시키며 시뮬레이션을 하였다.
다음으로 배광함수가 UGR에 미치는 영향을 비교 평가하기 위하여 동일한 확산각을 갖으나 다른 배광 모양을 갖는 cos2θ 배광 분포와 가우시안 배광 분포를 비교하였다.
배광 모양은 다음 표 7와 같다. 배광 모양 차이에 따른 UGR 값의 변화를 알아보기 위해 조명설계 시뮬레이션 조건은 표 2와 동일하게 적용하고, 2가지 타입의 배광만 변화시켜 시뮬레이션을 수행하였다. 수행한 결과는 다음 표 8, 그림 4와 같다.
이에 적합한 배광을 찾고자 cosnθ(n : 1～2) 및 가우시안 배광의 층고에 따른 UGR를 평가하였다.
본 연구에서는 선실 등에서 쾌적한 조명 환경을 구축하기 위하여 낮은 층고에서도 불쾌글레어를 낮출 수 있는 조명 기구의 적합한 배광을 찾고자 하였다. 먼저 기존 선실 등에 설치되어 있는 조명기구의 불쾌글레어를 평가하였다. 평가 결과 일반 선실의 높이 2m에서 평균 UGR 23 정도로 기준에 적합하지 않았다.

성능/효과

불쾌글레어에 영향을 미치는 요소는 조명기구로부터 관측자 방향으로의 휘도, 광원 휘도를 제외한 배경휘도, 광원의 시각적 크기, 조명기구와 관측자 시선 사이의 상대적인 위치, 조명기구의 배광 등이 있다. 광원의 휘도와 크기가 증가할수록, 배경휘도가 감소할수록, 조명기구가 관측자의 시선에 가까울수록 불쾌글레어는 증가한다. 이러한 영향량들을 다음 그림 1에서 보이고 있다[4-5].
시뮬레이션의 결과, UGR 값은 층고가 낮아짐에 따라 크로스와이즈 뷰에서는 20.5에서 24.4로, 엔드와이즈 뷰에서는 19.4에서 23.0으로 증가하였다. 이는 표 4의 ISO 8995에서 권장하는 사무실의 UGR 제한치 19를 초과하는 값으로 제한치에 만족하지 못하였다[9].
시뮬레이션 결과 전반적으로 확산각이 좁을수록 UGR 값이 감소함을 알 수 있다. 이는 관측자 방향의 광도가 감소할 것이므로 쉽게 예상되는 결과이다.
시뮬레이션 결과, UGR 값은 cos2θ 배광 분포의 경우 전 층고에서 17 이하로 낮은 UGR 값을 유지한 반면 가우시안 배광 분포의 경우는 층고가 낮아짐에 따라 UGR 값이 커져 1.8m에서는 21.4까지 증가하였다.
그러나 그림 3에서 볼 수 있듯이 높이에 따른 UGR의 변화는 n값에 따라 다른 경향을 나타내었다. 즉 n=1일 때에는 높이가 낮아짐에 따라 UGR이 증가하는 경향을 보였지만 n이 증가함에 따라 증가율이 떨어져 n=2일 때에는 높이가 낮아져도 거의 일정한 UGR 값을 갖다가 2.2m부터는 높이가 낮아짐에 따라 UGR이 오히려 감소하는 경향을 나타내었다. 이는 cos²θ 배광의 경우 조명기구의 높이가 낮아짐에 따라 관측자 방향으로의 광도가 급격히 감소하기 때문으로 예상된다.
시뮬레이션 결과, cosnθ 배광의 경우 n=2일 때 층고에 관계없이 17 이하의 전반적으로 낮은 UGR 값을 나타내었으며 특히 2.2m 이하의 층고에서는 층고가 낮아질수록 오히려 UGR이 더 낮아지는 현상을 나타내었다.
이를 통하여 조명기구의 높이에 따른 UGR의 변화 양상은 동일한 확산각을 갖더라도 배광분포에 따라서 큰 차이가 나타남을 확인하였다. 특히 cos²θ 배광 분포의 경우 층고가 낮은 경우에도 UGR 값이 15～16으로 낮아 층고가 낮은 선실 환경에 적합한 배광이라 할 수 있다.
먼저 기존 선실 등에 설치되어 있는 조명기구의 불쾌글레어를 평가하였다. 평가 결과 일반 선실의 높이 2m에서 평균 UGR 23 정도로 기준에 적합하지 않았다. 이에 적합한 배광을 찾고자 cosⁿθ(n : 1～2) 및 가우시안 배광의 층고에 따른 UGR를 평가하였다.
이러한 현상은 조명기구의 배광 분포에서 관측자 방향의 광도에 영향을 크게 미치는 큰 각에서의 광도 값 및 변화 추세의 차이에 따른 결과로 사료 된다. 결론적으로, cos²θ 배광 분포를 사용한 조명기구가 낮은 층고에서도 불쾌글레어를 저감시킬 수 있어 선실환경의 실내조명에 적합한 것으로 나타났다. 앞으로 선실 조명을 LED 광원으로 교체 시에는 확산 각뿐만 아니라 배광분포를 고려하여 설계하여야 할 것으로 사료된다.

후속연구

결론적으로, cos²θ 배광 분포를 사용한 조명기구가 낮은 층고에서도 불쾌글레어를 저감시킬 수 있어 선실환경의 실내조명에 적합한 것으로 나타났다. 앞으로 선실 조명을 LED 광원으로 교체 시에는 확산 각뿐만 아니라 배광분포를 고려하여 설계하여야 할 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	선박의 실내 환경은 어떠한가?	선박의 실내 환경은 일반 육상의 거주 환경과 비교 하여 층고가 낮고 공간은 협소하며, 또한 24시간 조명을 점등하면서 생활하는 공간이 대부분이다. 선박의 재실자는 오랜 시간을 실내에서 작업하고 이용하므로 밝기, 눈부심, 색온도 등의 조명환경이 중요하다.
	불쾌글레어란?	불쾌글레어는 시지각을 방해하지는 않지만, 심리적인 불쾌감을 유발하여 재실자의 쾌적성을 해치는 상태를 의미한다[2].
	불쾌글레어 평가법 중 URG는 불쾌글레어를 어떤 수치로 표현하는가?	UGR은 일반적으로 10부터 30 사이의 값으로 나타내며, UGR 값이 높을수록 심한 불쾌글레어를, 낮을수록 불쾌글레어가 별로 없음을 나타낸다[6].

참고문헌 (9)

S.-R.Park, Evaluation of discomfort glare from non-uniform luminance distribution windows, Department architectural engineering the graduate school, Kyunghee university, 2009.
CIE 117, "DISCOMFORT GLARE IN INTERIOR LIGHTING", 1995.
Michelle L. Eble-Hankins PE. LC, and Clarence E. Waters, PhD, PE, VCP and UGR Glare Evaluation System:A Look Back and a way Forward, LEUKOS VOL 1 No. 2, pp 7-38.
S.-R.Park,W.-W.Kim, J.-T.Kim, Effect of background luminance on the evaluation of discomfort glare from large and small light sources, Architectural Institute of Korea, Vol.25, No.3, 2009.03.
"Discomfort glare in interior lighting" Collective standard, Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, 2009.12.
A.-S.Choi, A study on the comparison of discomfort glare evaluation systems, Architectural Institute of Korea, Vol.17, No.6, 2001.06.
Y.-S.Kim, A.-S.Choi, Analysis of the change of intensity distribution and luminous environment by reflector shape in indirect reflected LED luminaires, Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers, Vol.25, No.1, pp. 9-17, 2011.01.

원문보기 상세보기
IESNA RP 12-97, "Marine Lighting", Table 3. Illuminance levels for marine lighting tasks, 1997.
ISO 8995 CIE S008/E Second edition "LIGHTING OF INDOOR WORK PLACES", 2002.

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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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