[논문]추적식 자연채광시스템 현황 및 기술 개발에 관한 연구

김원식; 정해준; 천원기; 한현주; 임상훈

doi:10.5855/energy.2016.25.4.062

추적식 자연채광시스템 현황 및 기술 개발에 관한 연구
A study on the utilization status and technical development of solar tracking daylighting systems 원문보기

에너지공학 = Journal of energy engineering, v.25 no.4, 2016년, pp.62 - 73

김원식 (제주대학교 에너지공학과) , 정해준 (제주대학교 에너지공학과) , 천원기 (제주대학교 에너지공학과) , 한현주 (제주대학교 건축공학과) , 임상훈 (제주대학교 에너지공학과)

초록
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자연채광 시스템은 자연광의 건물 실내 유입을 통한 실내조명에 상당히 효율적으로 적용될 수 있다. 특히, 건물에서 사용되는 에너지 중 28%는 조명에너지에 사용되는 점을 감안하면, 인공조명에의 의존도를 낮출 수 있는 자연채광시스템의 역할은 상당히 중요하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 최근 국내에 보급된 다양한 추적식 자연채광시스템(Active Daylighting System)의 특성 및 이용 현황에 대한 조사와 분석을 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Daylighting systems offer substantial advantages over conventional ones in illuminating the building interior. Especially, considering that lighting accounts for about 28% of total energy consumption in buildings, the use of daylighting systems deem very important in lessening the dependency on artificial lighting. This work has carried out a survey and analysis to explore the characteristics and current status of various daylighting systems with solar tracking features recently introduced in Korea.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 국내에서 연구^·개발 및 설치 되어 있는 채광 시스템들 중 추적식 자연채광시스템(Active Daylighting System)을 적용한 사례들을 조사하였으며 본 연구실에서 개발한 시스템과 비교 분석하여 조명에너지 절감을 위한 방안을 제시하고자 한다.
현재, 국내에서 자연채광 시스템의 보급은 여러 업체에서 꾸준한 연구와 개발 그리고 상용화를 위한 연구를 진행하여 다양한 시스템을 소개하는 형태로 이어지고 있으며, 특히 공공건물을 중심으로 추적식 자연채광시스템의 보급이 활발히 이루어지고 있다. 본 연구에서는 이들 중 상대적으로 기술의 신뢰성과 보급성이 양호한 시스템의 특성과 작동 메카니즘을 살펴보고 아울러 적용 예를 소개하고자 한다.

제안 방법

국내에 보급된 자연채광시스템 중 비교적 그 성능과 신뢰성이 입증된 추적식 시스템을 중심으로 그 기술적 특성과 적용성에 대하여 살펴보았다. 추적식 시스템은 크게 두 가지 형태로 분류될 수 있었는데, 태양광을 고밀도로 포집하여 광섬유 케이블을 통해 실내로 전송하는 방식과 반사거울을 통해 태양광을 원하는 지점에 조사시키는 방식이다.
한편, 파라볼릭 1차 반사경과 CPC 2차 반사경을 이용하여 태양광의 고효율 집광을 이룬 자연채광 시스템도 최근에 상당한 관심을 모으고 있다. 본 연구에서는 보다 효율적으로 태양광을 수집하여 건물의 자연채광을 위한 자연채광시스템의 원리와 현황 및 적용된 기술의 사양과 특징을 분석하였다.

성능/효과

추적식 시스템은 크게 두 가지 형태로 분류될 수 있었는데, 태양광을 고밀도로 포집하여 광섬유 케이블을 통해 실내로 전송하는 방식과 반사거울을 통해 태양광을 원하는 지점에 조사시키는 방식이다. 태양 추적의 정밀성은 시스템의 자연채광 성능에 직접 영향을 미치게 되는데, 천문학적방법과 광센서 적용의 광학적방법을 혼용한 혼합식 추적 기술의 보급이 활발히 진행되고 있는 것으로 파악되었다. 한편, 산광부는 일반조명과 자연채광을 호환하여 사용하는 하이브리드 방식이 기존의 태양광만을 이용하였을 경우보다 일사^·기후조건에 능동적으로 대처할 수 있으며, 아울러 실내 작업면 조도를 적정범위 이내로 일정하게 유지시키며 전기에너지 소비를 줄일 수 있는 것으로 분석되었다.
태양 추적의 정밀성은 시스템의 자연채광 성능에 직접 영향을 미치게 되는데, 천문학적방법과 광센서 적용의 광학적방법을 혼용한 혼합식 추적 기술의 보급이 활발히 진행되고 있는 것으로 파악되었다. 한편, 산광부는 일반조명과 자연채광을 호환하여 사용하는 하이브리드 방식이 기존의 태양광만을 이용하였을 경우보다 일사^·기후조건에 능동적으로 대처할 수 있으며, 아울러 실내 작업면 조도를 적정범위 이내로 일정하게 유지시키며 전기에너지 소비를 줄일 수 있는 것으로 분석되었다.

후속연구

향후, 추적식 태양광 집광 기술의 발전은 다양한 자연채광 장치의 출현을 가능케 할 것이며, 이는 사용자에게 보다 효율적이고 합리적인 방식으로 태양광을 실내조명에 활용하게 함으로써 전기에너지 절감 뿐 아니라 지속가능한 에너지원으로서의 태양에너지의 역할을 한층 더 증대시킬 수 있을 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	광전송 시스템은 어떻게 구성되어 있는가?	광전송 시스템(Light Transport System)은 보다 적극적으로 자연광을 건물의 실내 깊은 곳까지 이용하기 위한 태양광의 효율적 집광과 전송 그리고 배광을 위한 다양한 구성 요소를 갖추고 있다. 즉, 이 시스템은 자연광의 수집을 위한 집광부와 재료의 다양한 광학적 특성을 극대화한 광파이프와 광화이버 등 폐쇄형 광전송부 그리고 눈부심을 최소화하고 균일한 실내조명을 위한 배광부로 구성되어 있다. 전술했듯이 광선반이나 애니돌릭 등 대표적인광 가이드 시스템은 건물의 코어 부분이나 창이 없는 건물의 자연채광에는 많은 어려움이 있으므로[3], 자연광의 실내로의 유입을 용이하게 하기 위해 보다 효율적인 광전송 시스템의 적용은 필수적이라 할 수 있다.
	광가이드 시스템이란 무엇인가?	태양광의 방향 전환을 통해 실내 유입을 꾀하는 패시브 개념의 자연채광 기법인 광가이드 시스템(Light Guide System)은 광선반(light shelf) 애니돌릭(anidolic)등 여러 형태가 개발되었으나, 이러한 시스템들은 남측 면의 실이 깊은 공간의 자연채광은 수직형 창면으로의 자연채광보다는 유리하나 다른 향과 다양한 형태의 공간 적용 시에 많은 한계점이 있다. 광전송 시스템(Light Transport System)은 보다 적극적으로 자연광을 건물의 실내 깊은 곳까지 이용하기 위한 태양광의 효율적 집광과 전송 그리고 배광을 위한 다양한 구성 요소를 갖추고 있다.
	광가이드 시스템의 장단점은?	태양광의 방향 전환을 통해 실내 유입을 꾀하는 패시브 개념의 자연채광 기법인 광가이드 시스템(Light Guide System)은 광선반(light shelf) 애니돌릭(anidolic)등 여러 형태가 개발되었으나, 이러한 시스템들은 남측 면의 실이 깊은 공간의 자연채광은 수직형 창면으로의 자연채광보다는 유리하나 다른 향과 다양한 형태의 공간 적용 시에 많은 한계점이 있다. 광전송 시스템(Light Transport System)은 보다 적극적으로 자연광을 건물의 실내 깊은 곳까지 이용하기 위한 태양광의 효율적 집광과 전송 그리고 배광을 위한 다양한 구성 요소를 갖추고 있다.

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http://www.nlskorea.com/
http://www.whilkor.com/

저자의 다른 논문 :

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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