[논문]전통한지와 차양장치의 주광유입 및 광특성 평가

이순지; 김유신; 최안섭

문제 정의

광특성을 정량적으로 분석하였다. 본 연구는 전통 한지가 창호의 건축 재료로서 활성화 되는데 기여하고자 하며 추후 창호 시스템 개발에 기초자료로 활용되고자 한다.
본 연구에서는 전통 한지를 이용하여 Roller Shade와 같은 유형의 차양 시스템 개발을 위한 선행연구로, 전통 한지와 Roller Shade 패브릭의 주광 유입 특성을 분석해보았다. 축소모형을 이용한 실험을 통해 전통한지를 이용한 차양시스템의 개발 가능성을 확인할 수 있었다.
우리나라 전통건축에서 여러가지 용도로 널리 이용되었던 전통한지가 현대건축의 창호에서 유리에 밀려 그 가치를 잃어가고 있는 상황에서, 본 연구는 대표적인 차양 장치인 Roller Shade의 패브릭과 한지를 비교하여 물리적인 광특성을 정량적으로 분석하였다. 본 연구는 전통 한지가 창호의 건축 재료로서 활성화 되는데 기여하고자 하며 추후 창호 시스템 개발에 기초자료로 활용되고자 한다.
활용될 수 있는 가능성이 크다. 이에 본 연구에서는 전통한지의 주광 유입 특성을 알아보기 위해 서울 시내 오피스 건축물에서 사용되고 있는 차양장치 중 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 Roller Shade와 비교하여 실험과 분석을 하였다. 이는 현대 건축의 사무소나 공동주택에서 전통창호의 주광 특성을 이용하여 주광 성능을 극대화 할 수 있는 창호 시스템을 개발하기 위한 기초 자료로 활용될 것이다.

제안 방법

주광을 직사 일광과 확산광으로 구분해서 광 유입량을 분석하기 위하여, 광원을 직접광원과 간접광원으로 설치하여 두 가지 실험을 하였다. 그리고 개구부에 시료가 있을 때와 없을 때의 광유입량 비교를 통하여 시료의 주광 유입 특성을 분석하였다.
휘도를 즉정하였다. 그리고 분광즉색계를 이용하여 시료의 반사율을 측정하였다. 또한 시료의 패턴구성 (가로, 세로)에 따른 광 확산 분포를 분석하여 패턴 구성에 따른 차이점을 살펴보았다.
실험을 위하여 일반 사무소 공간의 1/1。크기의 200x700x300mm 광박스를 만들고, 측면 1면의 70mm 높이에 400x180mm 크기의 개구부를 만들어 빛을 유입시켰다. 그리고 유입된 빛은 바닥 면 중앙에 일정 간격 (100mm)으로 조도센서를 설치하여 측정하였다. 분광측색계(CM -2500d)를 사용하여 시료와 광박스의 반사율을 측정하였으며 표 1은 실험을 위해 제작한 광박스의 개요를 나타낸 것이다.
그리고 직접 광원에 의한 시료의 휘도 측정은 측정점에 의한 오차가 크기 때문에 간접광원에 의한 시료의 휘도 측정(6점 측정 후 평균)을 하였다. 휘도 측정에는 LS-110이 사용되었으며 그림 4에서 휘도 측정 지점을 나타내었다.
그리고 분광즉색계를 이용하여 시료의 반사율을 측정하였다. 또한 시료의 패턴구성 (가로, 세로)에 따른 광 확산 분포를 분석하여 패턴 구성에 따른 차이점을 살펴보았다.
본 연구는 전통 한지에서 현대 창호시스템과의 연계 요소를 추출하기 위하여 전통 한지와 차양장치에 대한 이론 고찰과 주광 특성 실험, 실험 결과의 비교, 분석을 그림 1과 같이 진행하였다 다음 그림 1은 본 연구의 방법 및 절차를 나타낸 것이다.
그리고 유입된 빛은 바닥 면 중앙에 일정 간격 (100mm)으로 조도센서를 설치하여 측정하였다. 분광측색계(CM -2500d)를 사용하여 시료와 광박스의 반사율을 측정하였으며 표 1은 실험을 위해 제작한 광박스의 개요를 나타낸 것이다.
실험 방법은 주광 유입량 측정 방법과 동일하나 시료를 부착할 개구부(200x200mm)는 불투명 광박스의 상부에 위치한다. 불투명 광박스에 설치된 개구부에 투과체가 있는 경우와 없는 경우의 조도 비율을 통해 시료의 투과율을 즉정하였고, 시료의 패턴 구성(가로, 세로) 에따른 광확산 분포를 비교하여 차이점을 분석하였다.
시료의 주광 유입에 대한 특성을 알아보기 위해 광 박스를 이용하여 시료의 광 유입량을 측정하고 시료의 투과율, 휘도를 즉정하였다. 그리고 분광즉색계를 이용하여 시료의 반사율을 측정하였다.
주광유입 분포 그림의 y축 좌표상에서 '비율 100%' 값은 개구부에서 가장 가까운 쪽의 바닥 면 조도센서에서 측정한 광유입량을 의미한다. 이 값을 기준으로 다른 점의 조도 센서에서 측정한 광 유입량을 퍼센트(%)로 환산하고 광유입 분포를 분석하였다. 광유입 분포가 가장 좋은 시료는 기름지 1겹이고 다음으로 마지와 기계운용지 순으로 나타났다.
전통 한지와 Roller Shade 패브릭의 광특성 및 주광 유입 특성을 비교하기 위하여 시료에 대한 반사율, 투과율, 광유입량 및 휘도를 측정하였다. 측정 시료는 총 10 종류의 한지와 4종류의 Roller Shade 패브릭으로 정하였다.
광유입량을 측정한 것이다. 주광을 직사 일광과 확산광으로 구분해서 광 유입량을 분석하기 위하여, 광원을 직접광원과 간접광원으로 설치하여 두 가지 실험을 하였다. 그리고 개구부에 시료가 있을 때와 없을 때의 광유입량 비교를 통하여 시료의 주광 유입 특성을 분석하였다.

대상 데이터

그리고 장판지는 한지를 두껍게 한 후 기름을 먹여서 사용했고 벽지는 흙벽에서 홁이 떨어지지 않도록 초배지로 사용하였다. 본 연구에서는 한지를 원료별, 두께별, 섬유질 구성 별로 구분하여 10가지를 실험용 한지로 선정하였다. 실험을 위해 사용된 한지의 종류별 특징은 표 2와 같다.
광유입량 및 휘도를 측정하였다. 측정 시료는 총 10 종류의 한지와 4종류의 Roller Shade 패브릭으로 정하였다. 실험을 위하여 일반 사무소 공간의 1/1。크기의 200x700x300mm 광박스를 만들고, 측면 1면의 70mm 높이에 400x180mm 크기의 개구부를 만들어 빛을 유입시켰다.
측정 시료는 총 10 종류의 한지와 4종류의 Roller Shade 패브릭으로 정하였다. 실험을 위하여 일반 사무소 공간의 1/1。크기의 200x700x300mm 광박스를 만들고, 측면 1면의 70mm 높이에 400x180mm 크기의 개구부를 만들어 빛을 유입시켰다. 그리고 유입된 빛은 바닥 면 중앙에 일정 간격 (100mm)으로 조도센서를 설치하여 측정하였다.

성능/효과

간접광원에 의한 광 유입량을 측정해 본 결과 순지와 초배지에서 가장 높았으며 그다음으로 기름지 3겹, 기계 운용지 순으로 많았다. A 시료의 광 유입량이 가장 낮았으며 다음으로 B, C 순이었다.
간접광원에 의한 광유입 분포는, 시료에 의한 광유입분포가 시료가 없는 상태보다 나쁘게 나타났다 광유입분포가 가장 좋은 시료는 초배지이며, 다음으로 기름지 1겹과 운용지 순이었다. 광유입 분포가 가장 나쁜 시료는 A이며, 다음으로 B, 。순이었다.
또한 종이의 결과 여유 공간으로 인해 보온성과 통풍성, 흡음성이 뛰어나며 빛을 투과시키는 특성이 우수하다. 그래서 과거 전통 주거공간에서 한지를 창호에 사용하여 직사일광을 한번 걸러 실내에 부드러운 빛으로 유입하고 실내 조도를 증가시켰다.
먼저 직접 광원을 이용한 실험을 통해 전통한지가 Roller Shade보다 확산성이 뛰어남을 확인하였다. 그리고 측정된 한지의 휘도 값이 Roller Shad©의 휘도값 보다 높지만, 입사된 빛이 개구부(한지) 전체에 골고루 밝게 빛나서 눈부심 발생이 Roller Shade보다 오히려 적었다.
가장 좋은 것으로 나타났다. 시료의 광특성에 단위 면적당 가격을 고려해 본 결과 Roller Shade 패브릭보다 초배지가 가장 경제적이었으며, 전통한지의 광유입 특성이 좋은 것으로 나타났다.
시료의 패턴에 따른 광유입 분포를 비교해 보았더니 시료의 패턴에 따른 광유입 분포 차이는 평균 0.092% 이고, 가장 큰 차이도 3% 내외로 거의 차이가 없었다. 패턴에 의한 차이가 큰 것은 순지, 초배지, 음양지 순이며 패턴에 따른 차이가 가장 적은 시료는 C로서, 시료 C의 광유입 분포는 패턴에 따른 차이보다 패턴의 가로, 세로 비율에 의해 차이가 발생함을 알 수 있었다.
그림 11은 간접광원에 의한 광유입 분포를 나타낸 것이다. 전통한지의 차양장치로서의 적합성을 따져볼 때 유용한 확산광을 많이 유입하고 분포가 고를수록 재실자에게 쾌적한 시환 경을 제공하는 것이므로, 간접광원의 광 유입량과 광유입 분포 측면에서 보면 14가지 시료 중 초배지가 가장 적합하다고 판단된다.
직접 광원에 의한 광유입이 가장 좋은 시료는 기름지 1겹이고 간접광원에 의한 광유입이 가장 좋은 시료는 초배지로, 각각 차양장치로서 직사 일광과 확산광의 유입 특성이 가장 좋은 것으로 나타났다. 시료의 광특성에 단위 면적당 가격을 고려해 본 결과 Roller Shade 패브릭보다 초배지가 가장 경제적이었으며, 전통한지의 광유입 특성이 좋은 것으로 나타났다.
축소모형을 이용한 실험을 통해 전통한지를 이용한 차양시스템의 개발 가능성을 확인할 수 있었다.
092% 이고, 가장 큰 차이도 3% 내외로 거의 차이가 없었다. 패턴에 의한 차이가 큰 것은 순지, 초배지, 음양지 순이며 패턴에 따른 차이가 가장 적은 시료는 C로서, 시료 C의 광유입 분포는 패턴에 따른 차이보다 패턴의 가로, 세로 비율에 의해 차이가 발생함을 알 수 있었다. 그림 12, 13은 각각 시료의 패턴에 따른 광유입 분포를 나타낸 것이다.

후속연구

이에 본 연구에서는 전통한지의 주광 유입 특성을 알아보기 위해 서울 시내 오피스 건축물에서 사용되고 있는 차양장치 중 일반적으로 가장 많이 사용되고 있는 Roller Shade와 비교하여 실험과 분석을 하였다. 이는 현대 건축의 사무소나 공동주택에서 전통창호의 주광 특성을 이용하여 주광 성능을 극대화 할 수 있는 창호 시스템을 개발하기 위한 기초 자료로 활용될 것이다.
향후 실물대모형 또는 실제 공간의 적용을 통한 전통 한지와 Roller Shade의 비교 실험과 전통 건축물의 답사 및 실측을 통한 전통 건축물의 빛 환경 분석이 필요하다. 전통한지와 현대 차양 시스템의 연계 개발 요소 도출을 통한 특허 개발도 진행되어야 한다.

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