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문제 정의
- 본 연구는 실내공간 형태를 정의함에 있어서 천장면의 형태로 국한하였기 때문에 차양면적과 반사면적은 실내공간 형태의 변화에 의해서 차이가 나지 않으며, 광선반의 변인에 의해서는 차양면적의 차이를 보인다. 광선반에 의해서 나타나는 차양면적과 반사면적은 실내공간의 균제도 및 실내로 유입되는 광량과도 관련이 있어 중요한 요소라고 판단하며, 이에 본 연구에서는 광선반 변인에 따른 차양면적을 도출하여 광선반 성능 평가의 분석 자료로 이용하였다.
- 이에 본 연구는 실내공간 형태에 따른 광선반의 성능평가를 통하여 광선반의 적정안 및 상관관계를 도출하며, 이를 기반으로 광선반 설계 시 기초자료로 활용을 목적으로 한다.
제안 방법
- 공간깊이에 따른 광선반의 채광성능 분석에 있어서는 광선반의 직접적인 영향을 미치는 Y2열부터 Y5열까지 해당하는 지점의 조도 평균으로 계산하여 분석하였으며, 균제도를 산출하기 위해서는 Y1열과 Y6열을 포함한 모든 지점의 값들을 대하여 적용하였다. 또한 본 연구에서는 균제도는 평균조도치에 대한 최소 조도치로 산출하였다.
- 첫째, 실내공간 형태와 광선반에 대한 문헌고찰 단계로 관련 연구고찰을 기반으로 진행하였다. 공간의 형태는 광선반이 천장면 반사를 통하여 자연광을 실내로 유입한다는 측면에서 제 2반사가 이루어지는 천장의 기하학적인 형태로 한정하여 연구를 진행하였다. 둘째, 문헌고찰 내용을 통하여 광선반 채광 성능평가를 위한 공간크기와 광선반 관련한 변인을 설정하였다.
- 공간의 형태는 앞서서 언급한 것처럼 천장면의 기하학적인 형태로 간주하였으며, 공간형태에 대한 변인 설정은 Table 3과 같으며, 공간 형태에 따른 천장높이 설정은 실내공간의 최대높이를 300 mm씩 증가시켜가면서 2,450 mm, 2,600 mm, 2,750 mm로 설정하였다. 단, 한 공간에서 높이가 다른 부분이 있을때는 그 평균의 높이를 취하였다.
- 공간형태 및 광선반의 설정 변인에 의한 성능평가는 앞서서 설정한 변인에 의하여 나타나는 조도값을 도출하였으며, 일반 휘도 대비, 작은 물체 대상의 시작업 시 표준조도인 400 lx를 만족하는 공간깊이를 도출하였다. 또한 앞서서 설정한 조도 측정 위치를 근거로 공간형태 및 광선반 변인에 의하여 나타나는 실내공간의 평균조도 및 균제도를 도출함으로써 광선반의 채광 성능평가를 진행하였다.
- 본 연구는 앞서서 언급한 것처럼 성능평가 데이터의 양이 지나치게 방대하여 발생한 지면상의 제약과 하지 시태양의 높은 고도로 인하여 자연광 유입이 깊숙이 유입되지 않아서 조명에너지 사용량이 증가할 수 있다는 점을 근거로 하지에 대하여만 성능평가를 진행하였으며, 천공상태는 Radiance에서 설정이 가능한 ‘Very clear sky’이며, 시뮬레이션 상에서 도출되는 평균 외부조도는 74573 lx이다. 광선반 채광성능 평가를 위한 공간의 반사율 설정은 Table 5에서 나타나듯이 관련 연구를 근거(1)로 조정한 결과 바닥 25.10%, 벽 55%, 천장 74.99%로 설정하여 진행하였다. 또한, 평가에 설정된 창호의 유리는 Table 6에서 나타나듯이 두께 12 mm의 페어글라스를 사용하였으며, 맑은색의 투과율은 80.
- 2 m로 설정하였으며, 공간의 다양한 형태에 대한 광선반 성능을 검증하기 위하여 -30°∼30°의 범위에 대하여 10° 구간으로 나누어 성능 평가를 진행하였다. 광선반의 반사율은 발광 알루미나이트 처리된 알루미늄의 반사 율인 86%(14)를 근거로 85.77%로 설정하여 통제하였다.
- 광선반의 성능에 영향을 미치는 변인은 Table 1에서 나타나듯이 광선반 높이, 광선반 각도, 광선반 반사율, 광선반 폭 및 광선반 타입으로 구분 할수 있으며, 각 변인에 대한 적용 범위는 20여건의 기존 광선반 관련 연구에서 성능평가를 위하여 설정한 수치에 대하여 정리하여 제시하였다. 또한 광선반 성능평가를 위하여 설정한 공간의 형태는 채광이 도입되는 면을 제외한 5면이 막힌 직육면체의 형태만을 다루고 있다.
- 공간의 형태는 광선반이 천장면 반사를 통하여 자연광을 실내로 유입한다는 측면에서 제 2반사가 이루어지는 천장의 기하학적인 형태로 한정하여 연구를 진행하였다. 둘째, 문헌고찰 내용을 통하여 광선반 채광 성능평가를 위한 공간크기와 광선반 관련한 변인을 설정하였다. 셋째, 설정된 환경 및 변인을 기반으로 에너지 시뮬레이션 프로그램을 통하여 광선반 채광 성능평가를 진행하였으며, 실내공간 형태 및 광선반에 대한 성능 평가를 위하여 사용된 시뮬레이션 프로그램은 빛 환경 관련 연구와 성능평가에 활용된 Radiance을 사용하였다.
- 또한 광선반의 폭은 0.3 m 간격으로 각각 0.3∼1.2 m로 설정하였으며, 공간의 다양한 형태에 대한 광선반 성능을 검증하기 위하여 -30°∼30°의 범위에 대하여 10° 구간으로 나누어 성능 평가를 진행하였다.
- 셋째, 설정된 환경 및 변인을 기반으로 에너지 시뮬레이션 프로그램을 통하여 광선반 채광 성능평가를 진행하였으며, 실내공간 형태 및 광선반에 대한 성능 평가를 위하여 사용된 시뮬레이션 프로그램은 빛 환경 관련 연구와 성능평가에 활용된 Radiance을 사용하였다. 또한 본 연구에서는 데이터의 양이 지나치게 방대하여 발생한 지면의 제약이 발생하였으며, 하지는 태양의 높은 고도로 인하여 동지와 춘추분에 대비하여 실내 깊숙이 자연광이 유입되지 않아서 발생하는 작은 물체 대상의 시작업의 표준조도인 400 lx를 만족하는 공간깊이가 낮게 분석(11)되어서 조명에너지 사용량이 증가 할 수 있다는 내용에 근거하여 하지에 대하여만 진행하였다.
- 공간형태 및 광선반의 설정 변인에 의한 성능평가는 앞서서 설정한 변인에 의하여 나타나는 조도값을 도출하였으며, 일반 휘도 대비, 작은 물체 대상의 시작업 시 표준조도인 400 lx를 만족하는 공간깊이를 도출하였다. 또한 앞서서 설정한 조도 측정 위치를 근거로 공간형태 및 광선반 변인에 의하여 나타나는 실내공간의 평균조도 및 균제도를 도출함으로써 광선반의 채광 성능평가를 진행하였다.
- 99%로 설정하여 진행하였다. 또한, 평가에 설정된 창호의 유리는 Table 6에서 나타나듯이 두께 12 mm의 페어글라스를 사용하였으며, 맑은색의 투과율은 80.82%로 설정 하여 광선반의 성능평가를 진행하였다.
- 본 연구는 앞서서 언급한 것처럼 성능평가 데이터의 양이 지나치게 방대하여 발생한 지면상의 제약과 하지 시태양의 높은 고도로 인하여 자연광 유입이 깊숙이 유입되지 않아서 조명에너지 사용량이 증가할 수 있다는 점을 근거로 하지에 대하여만 성능평가를 진행하였으며, 천공상태는 Radiance에서 설정이 가능한 ‘Very clear sky’이며, 시뮬레이션 상에서 도출되는 평균 외부조도는 74573 lx이다.
- 경사천장은 일반적인 평천장을 사선으로 변화시킨 형태로써, 지붕형태 및 설계자의 의도에 의하여 만든 것을 모두 포함한다. 본 연구에서는 천장의 경사률에 따라서 광선반의 성능 평가가 요구 된다고 판단하였으며, Fig. 2에서 나타나듯이 채광면을 기준으로 (+)각도 및 (-)각도 타입의 경사로 정의하여 성능평가를 진행하였다.
- 본 절에서는 일차적으로 천장면의 기하학적 형태를 고찰하였으며, 이는 이후 천장면의 형태에 따른 변인 설정을 위한 단계로 진행되었다. 또한 천장면의 형태의 분류에 있어서 광선반의 반사면으로서 직접적인 연관이 없는 천장의 타입들에 대해서는 본 연구에서는 제외하였으며, 평천장은 천장에 대응되는 바닥과 크기가 같으며 천장의 높이변화가 없는 가장 일반적인 천장형태로, 기존 광선반 성능평가 연구에서 다루고 있으므로 본 연구에서는 제외하였다.
- 둘째, 문헌고찰 내용을 통하여 광선반 채광 성능평가를 위한 공간크기와 광선반 관련한 변인을 설정하였다. 셋째, 설정된 환경 및 변인을 기반으로 에너지 시뮬레이션 프로그램을 통하여 광선반 채광 성능평가를 진행하였으며, 실내공간 형태 및 광선반에 대한 성능 평가를 위하여 사용된 시뮬레이션 프로그램은 빛 환경 관련 연구와 성능평가에 활용된 Radiance을 사용하였다. 또한 본 연구에서는 데이터의 양이 지나치게 방대하여 발생한 지면의 제약이 발생하였으며, 하지는 태양의 높은 고도로 인하여 동지와 춘추분에 대비하여 실내 깊숙이 자연광이 유입되지 않아서 발생하는 작은 물체 대상의 시작업의 표준조도인 400 lx를 만족하는 공간깊이가 낮게 분석(11)되어서 조명에너지 사용량이 증가 할 수 있다는 내용에 근거하여 하지에 대하여만 진행하였다.
- 실내공간의 형성하는 주요 기본 구성요소는 바닥, 벽, 천장으로 구분 할수 있지만 앞 절에서 고찰한바와 같이 광선반의 성능은 외부의 빛을 실내로 유입되는 과정에서 제 2반사가 이루어지는 천장면의 기하학적 형태에 의하여 영향을 많이 받기에 본 연구에서는 공간의 형태에 대한 성능평가의 변인을 천장의 기하학적 형태로 한정하여 광선반 채광 성능평가를 진행하였다.
- 앞서서 언급한 것처럼 광선반은 반사에 의한 빛의 유입과 동시에 차양의 역할을 동시에 하고 있다. 이에 본 연구는 광선반에 의하여 차양되는 실내의 바닥면적을 차양면적, 광선반 폭에 의해서 결정되는 반사판의 면적 중 반사로 인하여 직접적으로 자연광을 실내로 유입시키는 부분을 반사면적으로 정의하였으며, 공간 형태 및 광선반에 의한 채광성능 분석을 위하여 차양 면적 및 반사면적을 도출하였다.
- 하지만 기존 연구들은 광선반의 변인에만 초점이 맞추어져 성능평가만 이루어졌으며, 거주자가 실질적으로 생활하는 실내공간의 형태적 요소는 고려되지 않았다. 이에 본 연구는 에너지 부하가 많이 발생하는 하지에 한하여 공간형태 및 광선반 변인에 대하여 성능평가를 실시하였으며, 이에 대한 결론은 다음과 같다.
- 광선반은 외부의 자연광을 광선반의 반사면-실내공간의 천장면의 반사를 통하여 내부 깊숙이 유입시켜 실내 빛환경 개선을 유도하기 때문에 실내공간에서 첫 번째 반사가 이루어지는 천장면의 형태는 광선반의 성능과 직결되는 중요한 요소이다. 이에 천장면의 형태와 광선반의 변인들에 의한 빛의 유입 및 반사 형태 도출을 하였다.
- 채광 성능평가를 위한 조도 기준은 KS A 3011 조도 기준에 의거하였으며, Table 2에서 나타나듯이 활동유형에 따라서 고휘도 대비 시작업, 일반휘도 대비 시작업, 저휘도 대비 시작업으로 구분된다. 일반휘도의 시작업의 경우에는 거실의 독서, 사무실의 세밀한 일, 연구실의 일반작업 등에 필요한 조도로 최소 300 lx, 최고 600 lx로 제시하고 있으며, 본 연구에서는 광선반 채광성능 평가의 기준을 일반휘도 시작업의 표준조도인 400 lx로 설정하여 진행하였다.
- 조도계산 위치는 작업면 높이 및 관련연구를 근거로 바닥면 위 0.75 m로 설정하였으며, 성능평가를 위한 기준단위 공간에 대하여 Fig. 3에서 나타나듯이 채광면을 기준으로 공간깊이 방향으로 0.5 m 간격으로 6열, 공간 폭의 방향으로 0.5 m 간격으로 총 6열 총 36개의 조도 계산 위치를 설정하였다.
- 첫째, 실내공간 형태와 광선반에 대한 문헌고찰 단계로 관련 연구고찰을 기반으로 진행하였다. 공간의 형태는 광선반이 천장면 반사를 통하여 자연광을 실내로 유입한다는 측면에서 제 2반사가 이루어지는 천장의 기하학적인 형태로 한정하여 연구를 진행하였다.
- 공간형태에 따른 광선반 채광 성능평가는 채광시스템이 도입되는 면을 제외한 5면이 막힌 형태이며, 공간의 바닥면적의 크기는 내경기준으로 폭 3 m×깊이 3 m와 폭 3 m×깊이 6 m를 설정하였다. 평가 단위공간의 바닥 면적의 설정은 건축계획모듈이 일반적으로 KS기준에 의거하여 3 m의 크기를 단위로 설정한다는 내용을 근거로 하였으며, 실내공간의 높이는 소방시설설치 유지 및 안전관리에 관한 법률시행령에 의거하여 산출되는 최소 천장고를 반영하여 2.3 m로 설정하였다. 채광창의 면적은 에너지관리공단의 에너지 절감률 및 경제성 평가에서 설정하고 있는 창면적비 50%를 참고하였으며, 단위공간에 대한 모듈을 통하여 조정한 결과 광선반 성능평가를 위한 창면적비는 52.
대상 데이터
- 공간형태에 따른 광선반 채광 성능평가는 채광시스템이 도입되는 면을 제외한 5면이 막힌 형태이며, 공간의 바닥면적의 크기는 내경기준으로 폭 3 m×깊이 3 m와 폭 3 m×깊이 6 m를 설정하였다.
- 본 연구에서는 광선반 성능평가 관련 기존 연구들의 변인 설정값을 기반으로 Table 4에서 나타나듯이 다음과 같이 설정하였다. 본 연구의 광선반 평가에 적용된 광선반 높이는 사람의 눈높이를 고려하여 1.8 m를 설정 하였으며, 광선반의 타입은 에너지 저감 성능이 우수하게 평가된 외부형 타입(10)으로 한정하여 진행하였다. 또한 광선반의 폭은 0.
이론/모형
- 채광 성능평가를 위한 조도 기준은 KS A 3011 조도 기준에 의거하였으며, Table 2에서 나타나듯이 활동유형에 따라서 고휘도 대비 시작업, 일반휘도 대비 시작업, 저휘도 대비 시작업으로 구분된다. 일반휘도의 시작업의 경우에는 거실의 독서, 사무실의 세밀한 일, 연구실의 일반작업 등에 필요한 조도로 최소 300 lx, 최고 600 lx로 제시하고 있으며, 본 연구에서는 광선반 채광성능 평가의 기준을 일반휘도 시작업의 표준조도인 400 lx로 설정하여 진행하였다.
성능/효과
- 공간깊이 3 m의 경우에는 천장의 형태 및 광선반의 설치 유뮤와 상관없이 표준조도를 전체적으로 만족하여 광선반 설치에 따른 채광 성능 개선은 없다. 6 m의 공간깊이에 대해서는 광선반 미설치시에 대비하여 광선반 설치시 각도와 폭을 조정을 통하여 표준조도 만족깊이가 8.3%～26.3% 개선을 보였다. 특히 피라미드천장 및 커브천장 형태는 표준조도 만족깊이 개선에 있어서 다른 타입에 비하여 우수하게 나타나 광선반 설치시 효율이 높게 분석된다.
- 첫째, Table 13에서 나타나듯이 하지 시 공간깊이 3 m의 팔작천장 형태는 광선반 설치 및 미설치에 따라서 표준조도를 만족하는 공간깊이는 경사천장과 동일하게 3 m로 나타난다. 공간깊이 6 m의 팔작천장 형태는 광선반 미설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 실내 천장높이 2.45 m, 2.6 m, 2.75 m에 따라서 동일하게 2.75 m로 나타나며, 광선반 설치시 폭과 각도의 변화에 따라서 3.25 m로 표준조도를 만족하는 공간깊이는 8.3% 증가하여 에너지 저감 효율을 보일것이라 판단된다. 팔작천장 형태는 천장높이가 증가함에 따라서 자연광을 깊숙이 유입시키기에 적합하며, 광선반의 폭과 각도의 증가는 표준조도 만족깊이 개선에 유리하게 분석된다.
- 첫째, Table 15에서 나타나듯이 하지 시 공간깊이 3 m의 커브천장 형태는 광선반 설치 및 미설치에 따라서 표준조도를 만족하는 공간깊이는 경사천장과 동일 하게 3 m로 나타나고 있다. 공간깊이 6 m의 피라미드 천장 형태는 광선반 미설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 실내 천장높이 2.45 m, 2.6 m, 2.75 m에 따라서 동일하게 2.75 m로 나타나며, 광선반 설치시 폭과 각도의 변화에 따라서 3.25 m, 3.75 m, 3.75 m로 표준조도를 만족하는 공간깊이는 8.3%, 16.3%, 16.3% 증가하였다. 특히 천장높이 2.
- 첫째, Table 12에서 나타나듯이 하지 시 공간깊이 3 m의 피라미드천장 형태는 광선반 미설치 및 설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 경사천장과 동일하게 3 m로 나타나고 있다. 공간깊이 6 m의 피라미드천장 형태는 광선반 미설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 실내 천장높이 2.45 m, 2.6 m, 2.75 m에 따라서 동일하게 2.75 m로 나타나며, 광선반 설치 시 폭과 각도의 변화에 따라서 3.25 m, 3.75 m, 3.75 m로 표준조도를 만족하는 공간깊이는 각각 8.3%, 16.3%, 16.3% 증가하여 에너지 저감 효율이 있을 것이라 판단하며, 높이 2.6 m에서 가장 높은 채광성능 개선을 보인다. 또한 광선반의 폭과 각도의 증가는 표준조도 만족깊이 개선에 유리한 경향을 보인다.
- 넷째, 광선반 설치에 따른 표준조도 만족깊이 개선 및 균제도 개선의 측면에서 커브천장 형태시 광선반폭 0.6 m 이상과 각도 20˚ 이상이 적정안으로 판단된다.
- 넷째, 광선반 설치에 따른 표준조도 만족깊이 개선 및 균제도 개선의 측면에서 팔작천장 형태시 천장 높이 2.45 m, 2.6 m, 2.75 m 따라서 폭 0.6 m 이상 각도 20˚ 이상이 적정안으로 도출되나, 광선반 폭이 증가함에 따라서 에너지 개선을 보이는 광선반 각도의 범위가 증가되어 설계 시 유리할 것이라 판단된다.
- 넷째, 광선반 설치에 따른 표준조도 만족깊이 개선및 균제도 개선의 측면에서 (+)각도 경사천장 형태시 천장높이에 상관없이 광선반 폭 1.2 및 광선반 각도 30˚의 광선반이 최적의 형태로 도출된다. 단 천장높이 2,750 mm의 경우에는 광선반 미설치 시 대비하여 광선반 폭 0.
- 넷째, 광선반 설치에 따른 표준조도 만족깊이 개선및 균제도 개선의 측면에서 팔작천장 형태시 천장 높이 2.45 m, 2.6 m, 2.75 m 따라서 폭 0.6 m 이상, 각도 30˚이상이 적정안으로 도출되어 팔작천장 형태에 비하여 적용가능한 광선반 변인이 적게 분석된다. 단 광선반의 폭이 증가함에 따라서 적용가능 한 광선반 각도의 범위가 증가하고 있어서 설계 시 피라미드 천장형태가 유리할 것이라 판단된다.
- 넷째, 본 연구에서 설정한 광선반의 차양면적과 반사 면적은 차양 및 광선반을 통한 빛의 유입 광량과 연관이 있기 때문에 중요한 요소이며, 특히 광선반의 각도 및폭의 증가는 광선반의 성능개선을 유도하고 있다. 이에 하지 시 광선반의 폭과 각도의 증가는 차양면적 및반사면적을 증가시켜 채광성능 개선을 유도한다.
- 넷째, 하지의 광선반 설치에 따른 표준조도 만족깊이 및 균제도 개선의 측면에서 (-)각도 경사천장 형태시폭 0.6 m 이상과 각도 20˚ 이상의 광선반이 적정 형태로 도출되며, 폭과 각도는 증가할수록 채광성능이 높아진다. 또한 광선반 설치시 (+)각도 경사천장과 대비하여 채광성능 개선이 발생하는 광선반 변인이 많아져 광선반 설계 시 유리할 것이라 판단된다.
- 다섯째, 본 연구는 에너지 저감 및 실내 균제도를 근거로 공간형태에 따른 광선반 적정안을 도출하였으며, 그에 대한 결과는 (-)각도 경사천장 형태는 폭 1.200 mm 및 각도 30˚의 외부형 광선반, (+)각도 경사천장 및 팔작천장 형태는 폭 600 mm 이상 및 각도 20˚ 이상의 외부형 광선반, 피라미드천장 형태는 폭 600 mm 이상 및 각도 30˚의 외부형 광선반, 커브천장 형태는 폭 600 mm 이상 및 각도 20˚ 이상의 광선반으로 도출되었다.
- 둘째, 광선반 설치시 실내공간의 조도평균은 광선반의 차양에 의하여 미설치시 대비하여 낮게 나타난다. 또한.
- 둘째, 광선반 설치시 실내공간의 조도평균은 미설치시 대비하여 낮게 분석되며, 이는 하지의 높은 조도의 빛을 차양함으로써 발생하는 결과로 판단된다. 또한 광선반의 폭과 각도의 증가는 실내 조도평균을 증가시 키는 경향을 보이며, Table 12에서 나타나듯이 (+)각도 경사천장과 동일하게 광선반 각도 30˚는 본 연구에서 설정한 광선반의 다른 각도에 비하여 빛을 깊숙이 유입시키며 제 3반사가 높은 지점에서 이루어져 경우에 따라서 조도평균이 낮아지는 현상도 발생한다.
- 둘째, 광선반 설치시 실내공간의 평균조도는 미설치시 대비하여 낮게 분석되며, 천장의 높이가 증가함에 따라서 실내공간의 평균조도도 낮아지고 있다. 반면 광선반의 폭의 증가는 차양면적의 증가로 인하여 실내 공간의 평균조도를 낮게 만들며, 광선반의 각도의 증가는 유입되는 광량을 증가시켜 평균조도를 높이는 경향을 보인다.
- 둘째, 광선반은 외부의 자연광을 광선반의 반사면과 천장면의 반사를 통하여 실내로 유입시켜 채광성능이 개선되지만 본 연구에서 설정한 -30˚, -20˚, -10˚의 광선반은 하지 시 천장의 형태와 무관하게 차양의 역할만 하고 있어서 부적합하다.
- 둘째, 다른 형태의 공간과 동일하게 광선반 설치시 실내공간의 평균조도는 미설치시 대비하여 낮게 분석되며, 천장의 높이가 증가함에 따라서 실내공간의 평균조도도 낮아지고 있다. 반면 광선반의 폭의 감소는 차양면적의 감소시켜 실내공간의 평균조도를 낮게 만드는 경향을 보인다, 광선반의 각도의 증가는 반사면적을 증가시켜 평균조도를 높이는 경향을 보인다.
- 둘째, 광선반 설치시 실내공간의 조도평균은 미설치시 대비하여 낮게 분석되며, 이는 하지의 높은 조도의 빛을 차양함으로써 발생하는 결과로 판단된다. 또한 광선반의 폭과 각도의 증가는 실내 조도평균을 증가시 키는 경향을 보이며, Table 12에서 나타나듯이 (+)각도 경사천장과 동일하게 광선반 각도 30˚는 본 연구에서 설정한 광선반의 다른 각도에 비하여 빛을 깊숙이 유입시키며 제 3반사가 높은 지점에서 이루어져 경우에 따라서 조도평균이 낮아지는 현상도 발생한다.
- 공간깊이에 따른 광선반의 채광성능 분석에 있어서는 광선반의 직접적인 영향을 미치는 Y2열부터 Y5열까지 해당하는 지점의 조도 평균으로 계산하여 분석하였으며, 균제도를 산출하기 위해서는 Y1열과 Y6열을 포함한 모든 지점의 값들을 대하여 적용하였다. 또한 본 연구에서는 균제도는 평균조도치에 대한 최소 조도치로 산출하였다.
- 3%의 표준조도 만족깊이의 개선을 보였다. 또한 피라미드천장 및 커브천장 형태는 광선반 미설치시에 대비하여 천장 높이에 따라서 16.3%의 표준조도 만족깊이 개선을 보였으며, 천장의 높이가 증가함에 따라서 표준조도 만족깊이는 증가하여 조명에너지 저감 성능이 높아질 것이라 판단된다.
- 첫째, 하지 시 공간깊이 3 m의 (-)각도 경사천장 형태는 광선반 설치 유무와 상관없이 표준조도를 만족하는 공간깊이는 3 m로 나타난다. 또한, 공간깊이 6 m의 (-)각도 경사천장 형태는 광선반 미설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 실내 천장높이 2.45 m, 2.6 m, 2.75 m에 따라서 동일하게 2.75 m로 나타나며, 광선반 설치시 폭과 각도의 변화에 따라서 3.25 m로 표준조도를 만족하는 공간깊이는 8.3% 증가하였다.
- 하지시 공간깊이 3 m의 경우에는 천장의 형태에 대해서는 천장 높이 및 광선반의 설치여부에 상관없이 표준조도 만족깊이는 3 m로 동일하게 나타난다. 반면 6 m의 공간깊이에 대해서는 공간형태와 높이에 따라서 다르게 나타나고 있으며, 경사천장 및 팔작천장은 광선반 미설치시 대비하여 8.3%의 표준조도 만족깊이의 개선을 보였다. 또한 피라미드천장 및 커브천장 형태는 광선반 미설치시에 대비하여 천장 높이에 따라서 16.
- 셋째, (-)경사 천장 형태 및 광선반 설치에 따라서 나타는 균제도는 광선반 폭에 상관없이 각도 30˚가 높게 나타나는 경향을 보인다.
- 셋째, Table 13에서 나타나듯이 균제도는 광선반 폭에 상관없이 각도 30˚가 높게 나타나는 경향을 보인다.
- 셋째, Table 9과 Table 10에서 나타나듯이 광선반의 폭과 각도의 증가는 차양면적 및 반사면적을 비례하여 증가시키지는 않으나 증가하는 경향으로 인하여 균제도를 높인다. 단, 광선반 각도 -30˚, -20˚, -10˚의 경우에는 앞서서 언급한 것처럼 빛의 반사에 유입이 발생하지 않아서 다른 각도에 비하여 낮은 균제도를 보이고 있으며, 광선반 폭이 증가함에 따라서 균제도는 낮아져 채광성능에 부적합하다.
- 셋째, 경사천장, 팔작천장의 경우에는 천장높이의 증가함에 따라서 광선반의 의한 빛의 유입이 깊숙이 이루어져 채광성능 개선에 유리하게 나타나며, 반면, 피라미드 천장형태 및 커브 천장의 경우에는 특정 높이인 2,600 mm에서 광선반의 적용 변인 및 성능이 높게 나타나 광선반 설계시 고려해야 한다.
- 본 연구에서 설정한 차양면적 및 반사면적은 높은 외부조도의 빛을 차양과 자연광을 실내 깊숙이 유입시 켜는 역할을 함으로써 균제도를 높이는 중요한 요소이다. 이에 산출된 하지시 광선반 각도 및 폭의 증가에 의하여 도출된 차양면적과 반사면적은 비례하지 않으나 증가하는 경향을 보여서 표준조도 만족깊이 및 균제도의 개선을 보이고 있다.
- 첫째, Table 12에서 나타나듯이 하지 시 공간깊이 3 m의 피라미드천장 형태는 광선반 미설치 및 설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 경사천장과 동일하게 3 m로 나타나고 있다. 공간깊이 6 m의 피라미드천장 형태는 광선반 미설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 실내 천장높이 2.
- 첫째, 하지 시 공간깊이 3 m의 (+)각도 경사천장 형태는 광선반 설치 유무에 상관없이 표준조도를 만족하는 공간깊이가 3 m로 동일하게 나타나고 있어서 광선반을 통한 채광 성능 개선은 없을 것이라 판단된다. 공간깊이 6 m의 (+)각도 경사천장 형태는 광선반 미설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 Table 11에서 나타나듯이 실내 천장높이 2.
- 첫째, 하지 시 공간깊이 3 m의 (-)각도 경사천장 형태는 광선반 설치 유무와 상관없이 표준조도를 만족하는 공간깊이는 3 m로 나타난다. 또한, 공간깊이 6 m의 (-)각도 경사천장 형태는 광선반 미설치 시 표준조도를 만족하는 공간깊이는 실내 천장높이 2.
후속연구
- 제로에너지의 요소기술인 광선반을 적절히 설계를 하기위해서는 공간의 형태 및 크기를 기초로 한 연구가 반드시 선행되어야 함에도 불구하고 기존의 광선반 연구는 부재하다는 측면에서 본 연구는 유의미하며, 기존 광선반 관련 연구와 차별화된다고 판단한다. 단, 본연구는 광선반의 높이, 광선반의 반사율, 실내공간의 천장고를 고정하여 진행하였다는 점은 본 연구의 제한적 요소로써, 차후 연구에서는 계절 별 시간대 별의 다양한 고려가 이루어져야 한다.
- 본 절에서는 일차적으로 천장면의 기하학적 형태를 고찰하였으며, 이는 이후 천장면의 형태에 따른 변인 설정을 위한 단계로 진행되었다. 또한 천장면의 형태의 분류에 있어서 광선반의 반사면으로서 직접적인 연관이 없는 천장의 타입들에 대해서는 본 연구에서는 제외하였으며, 평천장은 천장에 대응되는 바닥과 크기가 같으며 천장의 높이변화가 없는 가장 일반적인 천장형태로, 기존 광선반 성능평가 연구에서 다루고 있으므로 본 연구에서는 제외하였다.
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