일조 환경 계획

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일조 환경 계획

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1. 태양 기하학

1.1 태양의 운동

• 지구는 태양의 주위를 원형에 가까운 곡률 1/297의 타원 궤도를 따라 365일을 주기로 공전, 지구자체도 24시간 주기로 자전

• 황도의 기울기(일적위) : 지축이 태양과 적도를 지나는 평면의 법선과 23.5º의 기울기 유지

- 일사의 세기, 낮의 길이, 계절간 기후변화의 원인

• 태양과 지구의 거리변화 : 원일점 – 1억5천2백만km 근일점 – 1억4천7백만km

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• 진태양일 : 태양 남중에서 다음 남중까지를 1일로 한 것

• 진태양시(true solar time) : 그 시간의 길이를 24등분, 60 등분해서 시, 분을 정하는 것

• 평균태양시(mean solar time) : 진태양시를 1년에 걸쳐서 평균한 값으로 1일=24시간

• 균시차(equation of time) : 진태양시를 구하기 위해서 평 균태양시에 일정한 보정을 하는데 필요한 보정계수

• 지방시(local time) : 어느 지방에 있어서의 자오선상에 태양이 온 시각을 정오로 정한 시간, 장소에 따라 시각이 달라짐.

- 경도가 15º 차이가 날 경우에 1시간씩 차이가 남

• 표준시(standard time) : 어느 지역의 대표적인 경도를 기 준으로 하여 태양의 남중시각을 표준한 시간

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1.2 태양의 위치

• 어느 시각의 천구상 태양의 위치 : 태양방위각(α)과 태양고도(γ) 로 표시

- 태양방위각 : 남에서 동쪽으로(-), 서쪽으로(+)부호로 표시 - γ_n = 90º - φ + Δ(단, 춘추분 Δ = 0)

φ : 위도, Δ : 일적위(0~23.5º), t : 시각 sin γ = sin Δ X sin φ + cosΔ X cos φ X cos t

• 서울의 위도가 37.5º라면 춘추분 정오의 태양고도는?

γ_n = 90º - 37.5º = 52.5º

동지에는 지축이 태양에서 23.5º 기울어져 정오의 태양고도는?

γ_n = 90º - 37.5º - 23.5º = 29º

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태양고도 : 0~90º 범위

출처 : 건축환경공학; 김재수저; 서우; 2008; p 178

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1.3 음영각의 정의

• 수평음영각(δ) : 방위각의 차이

δ = α – ω(건물이 정남향일 때 ω=0)

• 수직음영각(ε) : 건물 벽면에 수직한 면의 태양고도의 투 영각

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1.4 태양궤적도의 작도

• 건물의 설계에서는 1년 동안의 태양의 상대위치를 고려

• 설계자는 태양의 위치를 계산보다는 도식화가 필요

• 도식화는 3차원의 반구를 2차원의 평면화 작업

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• 천구를 수직으로 투영하는 방법 - 심사투영법

- 정사투영법 - 등거리투영법 - 극사영법

• 신태양궤적도

- 균시차를 고려한 태양궤적도

- 정남을 기준으로 동서로 각각 10º 등간격

고도는 동심원을 10º 등간격의 극좌표로 표시

만곡선은 재래식의 태양궤적도에서 특정일의 태양궤적 을 표시

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• 신월드램 태양궤적도

- 관측자가 천구상의 태양경로를 수직평면상의 직교좌표 로 나타낸 것

- 태양궤적도를 입면상에 그릴 수 있기 때문에 이해가 쉽 고 편리

- 태양열 획득을 위한 건물의 향, 외부공간의 계획, 내부의 실배치, 창의 차양장치, 식생 및 태양열 집열기 설계에 필 수적

• 서울에서 3월 6일 15시의 고도와 방위각을 구하라?

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출처 : 건축환경계획; 이경회저; 문운당; 2010; p 228

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2. 일영계획

2.1 일영곡선

• 일영은 태양의 방위와 반대방향에 생기고, 그 길이는 태 양의 고도에 의하여 결정  방향과 길이는 1일 중에도 시시각각으로 변하며 계절에 따라서도 변함

• 수평면상의 수직막대 끝이 나타내는 일영궤적

• 보통 2차 곡선의 모양

• 일영곡선은 지점의 위도, 건물높이, 시간별 태양고도와 방위각에 따라 다르다.

출처 : 건축환경공학; 김재수저; 서 우; 2008; p 188

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2.2 일영시간 곡선

• 등시간일영선 : 건물에 의해서 일영시간이 같아지는 점 을 연결한 것

• 일영시간곡선 : 등시간일영선을 계통적으로 어떤 시간마 다 그린 그림

• 종일음영 : 하루 중 전혀 일조가 없는 상태

• 영구음영 : 하지날 종일일영인 부분은 건물이 서 있는 한 영구히 일조가 없는 부분

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2.3 과열기간의 예측

• 일영계획의 기초 : 일사보다는 창에 음영이 필요한 과열 기간(overheated period)을 구하는 것

• 쾌적온도를 하한으로 하고 외기온이 그 한계온도 보다 높을 때 일영이 필요

• 여름 – 하루종일 외기온이 실내의 쾌적온도보다 높으므 로 완전한 일영이 필요, 겨울에는 일영이 불필요

- 봄가을에는 오전이나 오후의 늦은 시간에만 일사가 필요 하고 낮에는 거의 필요 없다.

2.4 차폐면적의 결정

• 과열기간 동안 음영이 필요한 차폐면적(shading mask) 을 결정하여야 한다.

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① 수평형 차양은 수직음영각을 결정, 차폐면적은 활모양의 곡선에 의해 나타나는 면적

② 수직형 차양은 수평음영각을 결정, 차폐면적은 부채꼴 모양에 의해 나타나는 면적

③ 격자형 차양은 ①, ②를 조합한 것

• 차양의 성능 : 연간 일사의 차폐범위에 의하여 결정

• 수평차양의 설계

- 수평차양의 돌출길이는 수직음영각에 의해 결정됨 P = tan(90-ε) x H H:창틀하단에서 수평차양까지의 거리

• 수직차양의 설계

- 주로 오전과 오후에 실내로 유입되는 일사를 차단하기 위해 사용

- 수평음영각을 이용

P = tan(90-δ) x W W: 창폭

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3. 일조계획 및 조망권

3.1 일조계획

• 일조의 효과

- 직접효과 : 태양의 직달광 자체가 갖는 것

- 간접효과 : 일조권을 위한 인동거리가 유보됨으로써 주거지역 의 실외환경이 양호한 상태로 유지

• 일조의 직접적 효과

- 빛의 효과 : 독서를 하기 위한 밝기, 청결한 생활을 영위 등 - 열의 효과 : 겨울철 난방비 절약

- 건강효과 : 개별적인 것

• 일조의 간접적 효과 - 일조권 확보

- 조망권 확보

- 장애물에 의한 압박감, 폐쇄감으로부터 개방감 확보

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3.2 인동간격과 일조권

• 일조권은 일정한 인동간격을 유지함으로써 획득

• 인동간격 : 건축법에 의해 각 정북방향으로 인접 대지 경계선에서 일정거리를 띄우는 것

• 대지의 위도, 경사방향, 경사도, 건물의 높이, 방위각, 개구부 높이 등 이 일조계획의 요소를 결정

• 공동주택 단지 같은 건축물을 건축할 때는 상호 일영에 의해 일조를 방해 받지 않도록 남북으로 적당한 인동간격을 두고 배치해야 함.

• 건물의 음영길이는 전면 건물높이와 태양고도에 의해 정해지지만 대지의 조건과 건물의 향에 따라 음영길이는 달라진다.

• 인동간격은 건물이 밀집되어 있는 도심에서 충분한 확보가 불가능 하여 일조권 침해에 대한 많은 민원이 제기됨

※ 일조권 : 햇볕을 확보할 수 있도록 법률상 보호되어 있는 권리

동짓날을 기준으로 오전 9시 ~ 오후 3시 사이에 연속해서 2시간 이 상 햇빛을 받지 못하거나 오전 8시 ~ 오후 4시 사이에 통틀어 4시간 정도 일조를 받아야 함.

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• 건축법 제53조(일조 등의 확보를 위한 건축물의 높이제한)

- 건축물의 높이는 일조 등의 확보를 위하여 정북방향의 인접대지 경계선으로부터의 거리에 따라 대통령령이 정하는 높이 이하로 하 여야 한다.

• 건축법 시행령 제86조(일조 등의 확보를 위한 건축물의 높이제한)

① 전용주거지역 또는 일반주거지역 안에서의 건축물

- 높이 4m이하인 부분 : 인접 대지 경계선으로부터 1m 이상 - 높이 8m이하인 부분 : 인접 대지 경계선으로부터 2m 이상

- 높이 8m를 초과하는 부분 : 인접 대지 경계선으로부터 당해 건축 물의 각 부분의 높이의 ½ 이상

② 공동주택의 경우

- 동일한 대지 안에서 2동이상의 건축물이 서로 마주보고 있는 경우 가. 채광을 위한 창문 등이 있는 벽면으로부터 직각방향으로 건축물

각 부분의 높이의 1배 이상

나. 채광창이 없는 벽면과 측벽이 마주보는 경우에는 8m이상 다. 측벽과 측벽이 마주보는 경우에는 4m 이상

라. 채광창이 있는 외벽간 건축물의 각 부분의 높이 : 0.8배 이상

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• 법규에 의한 공동주택 배치 인동간격 적용

A : 전면도로의 반대축의 경계선까지의 수평거리의 1.5배 B : 건물높이의 ½이상

C : 건물높이의 0.8배 이상 D : 건물높이의 ¼이상

E : 인접대지 경계 최소 조경둘레 2m이상

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• 일조권 침해의 판단 기준(서울중앙지법 민사합의 14부) - 주거지역의 주거용건물에 해당, 상업용지의 주상복합 아

파트는 해당 안됨

- 상당기간 해당 지역에 거주해 생활 이익이 이미 형성되 어 있어야 한다.

- 새로 들어선 건물은 주변에 비해 이례적인 건물이어야 한다.

- 일조권 침해를 주장하는 쪽에 압박감을 줄 정도로 근접 해 있거나 채광을 방해해야 한다.

- 일조량 감소로 인한 피해도 상당한 수준이어야 한다.

- 일조권을 침해한다는 건물의 각종 규제 위반 여부가 고 려대상이다.

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3.3 일조조절 계획

• 일조는 겨울철 -> 따뜻함 확보 여름철 -> 실내 과열 방지

• 일조조절 계획의 목적

- 실내 작업면의 적정한 시환경 확보 : 과대한 조도 방지, 글레어 방지, 실내 휘도의 불균일 방지 등

- 여름철 과열 방지

- 가구 옷 등의 변색 방지

- 에너지 절약을 위한 실내공간의 열평형 유지

(1) 건물의 향

• 하지의 남면 일사량은 극히 작아서 동서면의 1/2 정도, 수평면이 가장 크다.

• 동지의 남면 일사량은 최대로 동서면의 3배 정도

• 남면은 여름에는 최소 일사, 겨울에는 일사량이 최대로 바람직한 방위

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(2) 수목

• 여름철 수목 : 기화냉각 및 태양열의 흡수, 굴절을 통해 공기온도 저하

- 겨울철 수목 : 찬바람을 막아 공기온도 상승

• 수목의 적절한 이용방안

- 여름철의 그늘형성과 겨울철의 일사획득 위해 건물대지 남쪽에 활엽수 식재

- 겨울철 방풍효과 위해 북쪽에 침엽수와 관목 식재

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(3) 차양

• 수평차양, 수직차양, 루버, 글라스 블록 등을 이용하여 실내로 유입되는 일사의 양을 조절하거나 차폐

• 가동형 차양의 경우 태양의 조건 및 실내공간에서의 빛 환경에 대한 조절이 가능

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(4) 마감재료의 투과율

• 마감재료의 투과율 차이로 인해 실내로 입사되는 일조를 조절

• 전통가옥의 창호지 : 햇살은 강렬하지 않고 은은하여 방 안 분위기를 차분하고 아늑하게 만들어 줌

• 전통가옥의 처마 : 깊이 빼내어 직사광선이 들어가지 못 하게 함

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3.4 조망권

• 조망권 : 좋은 경관을 조망하여 미적 만족감이나 정신적 휴식을 향수할 수 있는 조망적 이익 내지 환경적 이익 또 는 개인의 개별적 권리

• 타인으로부터 방해 받지 아니하고 쾌적한 경관을 멀리 내다볼 수 있는 권리

• 조망권은 일조권 등과 같이 헌법 제 35조에서 보장하는 환경권의 일종으로 볼 수 있다.

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* 조망권 침해의 평가

• 조망 침해율: 창문을 통해 보여지는 전체시야를 100%로 보았을 때 외부건물에 의해 가려지는 비율

• 조망점의 위치

- 인간의 시야 범위인 수평시야의 120º를 기준으로 수평시 야에 들어오는 범위의 한 점

- 일반 성인의 눈높이에 해당되는 1.5m

• 하늘, 땅, 시가지 전경 등 원거리 조망이 가능한 경우를 조망이 가능한 것으로 정한다.