초록 ▼

핵심기술
o 고층 건물에 적용 가능한 DBLP 주광 조명시스템 설계 개발
o DBLP 주광 조명시스템 성능 평가를 위한 효율 및 DF 분석
o DBLP + LED 하이브리드 디밍(Dimming) 제어 기술
최종목표
o 고층건물 조명 대체용 주광을 효과적으로 활용하기 위한 이중 블라인드 집광형 광파이프 자연채광 조명시스템 설계/제작 및 성능 평가를 통한 상용화 제품 모델 개발
개발내용 및 결과
o 이중 블라인드 집광형 광파이프 주광 조명 기술 개발
- 이중 블라인드형 집광 장치 설계 및 개발

핵심기술
o 고층 건물에 적용 가능한 DBLP 주광 조명시스템 설계 개발
o DBLP 주광 조명시스템 성능 평가를 위한 효율 및 DF 분석
o DBLP + LED 하이브리드 디밍(Dimming) 제어 기술
최종목표
o 고층건물 조명 대체용 주광을 효과적으로 활용하기 위한 이중 블라인드 집광형 광파이프 자연채광 조명시스템 설계/제작 및 성능 평가를 통한 상용화 제품 모델 개발
개발내용 및 결과
o 이중 블라인드 집광형 광파이프 주광 조명 기술 개발
- 이중 블라인드형 집광 장치 설계 및 개발
- 전반사 필름을 활용한 변광 장치 설계 및 개발
- 광파이프형 산광 장치 설계 및 개발
- 태양의 고도, 방위 추적 기술 개발
o 이중 블라인드 집광형 광파이프 주광 조명시스템 성능 평가
- DBLP 주광 조명시스템 효율 성능 평가
- DBLP 주광 조명시스템 DF 성능 평가
o 본 연구를 통하여 집광부, 변광부, 산광부로 구성된 DBLP 주광 조명시스템을 개발하였으며, 시스템의 최대 효율은 18.18%, 평균 효율 11.44%, 실내 평균조도는 3,408Lux로 나타났음.
기술개발배경
o 건물에서 차지하는 조명 및 기기부하용 전기사용량이 주거용 건물에서 약 22%, 사무소용 건물에서 25%로 전체사용에너지의 1/4를 채광을 위한 조명에너지로 소비하고 있음.
o 이러한 조명에너지 소비를 줄이기 위한 방안으로 최근 들어 국내외적으로 첨단건물에는 조명부하를 저감하고 시설내부의 시 환경 개선용으로 저탄소, 녹색기술인 태양의 자연광을 활용하는 자연채광 시스템을 도입하고 있음.
o 최근 일본, 미국, 스웨덴 등을 중심으로 태양광을 이용한 조명시스템의 활발한 연구개발로 빠른 기술적 발전을 이루고 있어, 첨단 기술의 종속화를 피하고 관련 산업계의 활성화와 국가경쟁력을 확보하기 위해서는 국내에서도 다양한 집광채광시스템 개발 및 보급이 절실히 필요함.
핵심개발기술의 의의
o 기존에 개발된 고정식 집광채광시스템의 현안인 설치공간의 제약과 추적식 집광채광시스템의 현안인 고비용 문제를 적절히 해결하면서 고층건물에 설치 가능한 자연채광 조명 기술 개발이 필요함.
o 본 연구에서 개발한 이중 블라인드 집광형 광파이프 주광 조명기술은 기존의 고정식과 추적식의 현안을 해결할 수 있는 기술로써 고층 건물의 층간 스팬드럴 공간을 활용하여 설치가 가능하며, 태양빛을 정밀하게 추적하지 않아도 충분한 효율을 제공하기 때문에 설치비를 낮출 수 있는 기술임.
o 특히, 2011년부터 시행되고 있는 공공건물 신재생에너지설치 의무화제도 및 2030년 신재생에너지 11% 보급 목표 등에 기여할 수 있을 것으로 기대됨.
적용분야
o 주거공간 : 화장실, 주방, 드레스룸, 북측 어두운 공간
o 근린생활공간 : 화장실, 중복도, 북측 공간
o 전시 및 다목적 공간 : 홀내 인공조명 대체
o 교육시설 : 교실, 화장실, 복도
o 의료시설 : 입원실, 복도, 화장실, 재활치료실
o 주차시설 : 각종 건축물 지하 및 지상주차장

목차 Contents

• 표 지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목 차 ... 14
• 그 림 목 차 ... 17
• 표 목 차 ... 21
• 제 1 장 서 론 ... 23
• 제 1 절 연구 배경 ... 23
• 제 2 절 연구 개발의 중요성 및 필요성 ... 25
• 1. 기술적 측면 ... 25
• 2. 산업ㆍ경제적 측면 ... 26
• 3. 사회ㆍ문화적 측면 ... 26
• 4. 정책적 측면 ... 28
• 제 3 절 국내외 관련 기술 현황 ... 29
• 1. 국내 기술 동향 및 수준 ... 29
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 31
• 3. 국내ㆍ외 시장 현황 ... 33
• 제 4 절 기술개발에 따른 파급효과 ... 34
• 1. 기술적 파급효과 ... 34
• 2. 경제적 파급효과 ... 34
• 제 5 절 연구 내용 및 방법 ... 35
• 1. 최종 목표 ... 35
• 2. 기술개발 평가방법 및 정량적 목표 ... 36
• 3. 연차별 목표 및 평가 방법 ... 37
• 4. 기술개발 추진체계 ... 37
• 제 2 장 주광 조명시스템 이론 ... 39
• 제 1 절 주광 조명시스템 ... 39
• 1. 주광 조명시스템 개요 ... 39
• 2. 주광 조명시스템 구성요소 ... 40
• 제 2 절 주광 조명시스템 종류와 특징 ... 44
• 1. 반사거울 방식 ... 44
• 2. 광덕트 방식 ... 47
• 3. 렌즈-광섬유 방식 ... 50
• 4. 반사거울-광섬유 방식 ... 52
• 5. 광선반 방식 ... 53
• 6. 광파이프 방식 ... 53
• 제 3 절 주광의 유효성 ... 54
• 1. 주광의 유효성 계산법 ... 54
• 2. 직사일광 계산법 ... 55
• 제 4 절 주광 조명시스템 설계용 천공 모델 ... 57
• 1. CIE 표준 담천공(CIE Standard Overcast Sky) ... 57
• 2. CIE 표준청천공(CIE Standard Clear Sky) ... 57
• 3. 자연광의 외부 수평면 조도 ... 58
• 4. 페레즈 천공모델(Perez Model) ... 58
• 5. 천공광 구분법 ... 59
• 제 3 장 DBLP 주광 조명시스템 개발 ... 63
• 제 1 절 TracePro 광학 해석 시뮬레이션 기술 ... 64
• 제 2 절 DBLP 주광 조명시스템 모델 개발 ... 66
• 1. DBLP 주광 조명시스템 KIER-10 모델 ... 66
• 2. 파라볼릭형 DBLP 주광 조명시스템 ... 84
• 3. DBLP 주광 조명시스템 KIER-11 모델 ... 89
• 제 3 절 DBLP 광파이프 산광장치 개발 ... 96
• 1. 산광부(Light Diffuser) 설계 및 제작 ... 96
• 2. DBLP+LED(인공광원) 하이브리드 산광장치 ... 104
• 3. 하이브리드 산광장치 실험 결과 비교 ... 111
• 제 4 절 DBLP 성능평가용 실험 건물 구현 ... 114
• 제 4 장 DBLP 주광 조명시스템 성능 평가 수행 ... 115
• 제 1 절 조명시스템 성능 평가 기준 ... 115
• 1. 효율 측정 이론식 ... 115
• 2. 국내 조명설비 조도 기준(KS A 3011) ... 121
• 3. 국제 조명기구 평가 기준(IES Photometric Data) ... 122
• 제 2 절 DBLP 주광 조명시스템 성능 평가 ... 125
• 1. DBLP 성능 평가 방안 ... 125
• 2. KIER-10 모델 실증 성능 평가 결과 ... 127
• 3. KIER-11 모델 실증 성능 평가 결과 ... 139
• 제 5 장 DBLP 주광 조명시스템 경제성 분석 ... 160
• 제 1 절 조명기구의 전력에너지 환산법 ... 160
• 1. 이론식에 의한 조도 계산식 ... 160
• 제 2 절 주광 조명시스템 경제성 분석 ... 163
• 1. 집광채광시스템 전력부하 계산 이론식 ... 163
• 2. DBLP 주광 조명시스템 경제성 분석 ... 165
• 3. RETScreen을 이용한 경제성 분석 ... 167
• 제 6 장 연구결과 및 사업화 방안 ... 172
• 제 1 절 연구수행 결과 ... 172
• 제 2 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 179
• 1. 시장 전망 ... 179
• 2. 사업화 전망 ... 180
• 참고문헌 ... 181
• 부록. 집광채광기 성능평가 기준(안) ... 183
• 1. 고정형(독립형) 집광채광기 기준 ... 185
• 2. 추적식 집광채광기 성능평가 기준(안) ... 199