Vol. 20, No. 1, pp. 63-68, February 2016
공동주택 저층부의 조명부하에 관한 연구
The Study on Lighting Load of Lower-part in Apartment Houses
이동욱*․이준기**․이갑택***․김용태****․이경희****†
Dong-Wook Lee*, Jun-Gi Lee**, Gab-Taek Lee**, Yong-Tae Kim** and Kyung-Hee Lee****†
(Received 14 January 2016, Revision received 05 February 2016, Accepted 11 February 2016)
Abstract: The study is arranged in the form of plate-shaped in the Apartment Houses with placed at right angles. After examined the daylight environment and the indoor illumination in this form of Apartment Houses, in order to improve the daylight environment of the lower floors, I examined the daylight environment. In order to match the indoor illumination, as a standard illumination 400lx, I examine the necessary lighting energy based on the direction and time for the different parts in the Apartment Houses, As the first floor, the lowest power requirement appeared to the South(457W), and the most power requirement appeared to the East(843W).
Key Words：Apartment Houses, Energy Load, Daylighting Time, Indoor Illumination, Lighting Energy
****†이경희(교신저자) : 부산대학교 건설융합학부 E-mail : [email protected], Tel : 051-510-7630
*이동욱 : 부산대학교 건축공학과 대학원
**이준기 : 부산대학교 건축공학과 대학원
***이갑택 : 부산대학교 건축공학과 대학원
****김용태 : 부산대학교 건설융합학부
****†Kyung-Hee Lee(corresponding author) : School of Urban, Architecture and Civil Engineering, Pusan National University.
E-mail : [email protected], Tel : 051-510-7630
*Dong-Wook Lee : Department of Architecture Engineering, Pusan National University.
**Jun-Gi Lee : Department of Architecture Engineering, Pusan National University.
***Gab-Taek Lee : Department of Architecture Engineering, Pusan National University.
****Yong-Tae Kim : School of Urban, Architecture and Civil Engineering, Pusan National University.
- 기호설명 -
P : 필요 전력량, [W]
x : 실내 평균조도, [lx]
A : 실의 면적, [㎡]
U : 기구 조명률 M : 기구 보수율
1. 서 론
공동주택은 현대인들이 선호하는 주택 유형 중
하나로 거주경험의 증가는 주거환경의 질적 만족
향상을 추구하고 있으며, 질적인 만족을 위해서
는 거주자의 편리성, 안정성 및 심리적 요소가
적절히 계획되어야 한다.
그 중 일조환경은 거주자의 심리적 만족감을 충족시키고, 주택을 유지하는데 필수적인 요소로 인간이 소유할 수 있는 환경권의 기본이 된다.
그러나 1972년부터 일조권 보호를 위해 신설된 건축물의 높이 제한 규정은 수차례 개정으로 완 화되었으며, 이는 거주자의 일조환경을 보호하기 보다는 일조권 분쟁 등의 발생 원인으로 작용하 고 있다.
정윤성(1997)은 공동주택을 배치형태별로 분류 하고, 인동간격 변화에 따른 일조환경을 월드램 프로그램을 활용하여 검토하였다.
1)최지혜(2005) 은 서울의 직각배치형태인 공동주택 일조환경을 일조/일영 프로그램인 Sunlight V.1.0, Sketch-Up 프로그램을 활용하여 음영 및 실내 일조범위를 검토하였으며, 일조환경을 검토하기 위한 일정한 측정점 기준이 마련될 필요성에 대해 주장하였 다.
2)박재상(2009)은 판상형 평행배치, 격자배치 및 탑상형 평행배치로 구분하여 일조환경을 검토 하였으며, 남향 판상형 평행배치가 일조환경이 가장 양호한 것으로 검토하였다.
3)기존의 연구들 은 대부분 배치형태 및 인동간격에 따른 일조시 간만 혹은 실내 음영면적에 대해 검토하였으며, 공동주택 저층부 세대의 일조환경 및 실내조도에 대한 연구는 미비한 편이다.
본 연구에서는 직각배치의 공동주택에서 법적 인동간격에 따른 일조시간을 검토하고, 일조환경 이 불리할 것으로 사료되는 저층부 세대의 실내 조도를 실내 기준조도까지 맞추기 위해 필요한 전력량을 검토하고자 한다.
2. 시뮬레이션 개요
본 연구는 시각적인 표현이 가능한 Sketch-Up 프로그램을 활용하여 Modeling하였으며, Ecotect Analysis프로그램을 통해 일조시간 및 실내조도를 검토하였다.
공동주택의 일조환경을 검토하기 위하여 동지 날의 오전 8시부터 오후 4시까지의 8시간 중 총 4시간의 일조시간 혹은 오전 9시부터 오후 3시까 지의 6시간 중 연속 2시간의 일조시간 만족 여부
를 검토하였다. 또한, 실내 조도를 검토하기 위한 기준은 산업표준 조도 기준표를 참조하여 조도분 류 G의 400 lx로 설정하였으며, 공동주택 거실 중앙지점의 바닥면으로부터 85 cm 상부에서 실 내조도를 측정하여 저층부 세대의 기준 조도 만 족여부 및 만족하기 위한 필요 전력량을 검토하 였다.
3. 해석모델의 설정 및 경계조건
3.1 해석모델의 설정
공동주택은 2000년대를 기준으로 이전에 건축 된 판상형과 이후에 건축된 타워형으로 구분할 수 있다. 이정하(2010)의 연구에 의하면 판상형 공동주택의 배치형태는 ―자형, 절곡형 및 L자형 으로 분류될 수 있으며 , ―자형은 판상형 공동주 택의 약 68%로 판상형의 대표적인 배치형태인 것으로 검토되었다.
4)또한, 윤성환(2009)은 공동 주택의 배치유형을 평행배치, 직각배치 및 탑상 형 중앙배치로 구분하였다.
5)본 연구에서는 시뮬레이션을 위해 일조시간이 가장 적을 것으로 예상되는 직각으로 배치된 층 고 2.85 m, 층수 28층인 공동주택을 해석모델로 선정하였다.
3.2 해석모델의 경계조건
본 연구에서는 4세대(A, B, C 및 D라인)가 하 나의 층으로 설계된 동을 저층부(1 – 9층), 중층 부 (10 – 18층) 및 상층부(19 – 28층)로 구분하 였으며, 각 세대의 일조환경을 검토하는 지점은 거실(가로 4.7 m, 세로 3.9 m)의 중간지점으로 선 정하여 총 112개의 지점을 설정하였다.
Fig. 1 Floor Plan of the Analysis Model
Fig. 2 Elevation Plan of the Analysis Model
시뮬레이션을 위한 공동주택의 인동간격 설정 은 2009년 개정된 서울특별시 건축조례 제86조를 참조하여 0.8 h 로 설정하였다. 방위는 남향을 기 준으로 동향, 남-45°-동, 남-45°-서향의 네 방위로 구분하였으며, Fig. 3과 같다.
① South ② East ③ S-45°-E ④ S-45°-W Fig. 3 Setting to Orientation of the Building
4. 시뮬레이션 결과
4.1 방위에 따른 일조환경 검토
4.1.1 남향의 공동주택
일조검토지점의 총 일조시간 및 연속일조시간 은 Fig. 4와 같다. 총 일조시간을 만족하는 세대 는 저층부 0세대, 중층부 2세대 및 상층부 38세 대로 나타났고, 연속일조시간을 만족하는 세대는 저층부 0세대, 중층부 8세대 및 상층부 40세대로 나타나 전체 112세대 중 42.8%인 48세대가 수인 한도를 만족하는 것으로 확인되었다. 또한 저층 부 세대 중 총 일조시간 및 연속일조시간을 만족 하는 세대는 없는 것으로 확인되었다.
Fig. 4 Daylighting Time of Orientation South
4.1.2 동향의 공동주택
동향의 경우, 배치유형의 특성상 오후 12시 25 분 이후에는 태양의 일조범위에서 벗어나게 되므 로 오전 8시부터 오후 12시 25분까지 4시간 25분 안에서 수인한도 만족 여부를 검토하였다.
일조검토지점의 총 일조시간 및 연속일조시간 은 Fig. 5와 같다. 총 일조시간을 만족하는 세대 는 저층부 0세대, 중층부 0세대 및 상층부 12세 대로 나타났고, 연속일조시간을 만족하는 세대는 저층부 0세대, 중층부 0세대 및 상층부 21세대로 나타나 전체 112세대 중 18.7%인 21세대가 수인 한도를 만족하는 것으로 확인되었다. 또한, 저층 부 및 중층부의 세대에서 수인한도를 만족하는 세대는 없는 것으로 확인되었다.
Fig. 5 Daylighting Time of Orientation East
4.1.3 남-45°-동향의 공동주택
남-45°-동향의 경우, 배치유형의 특성상 오후 3
시 35분 이후에는 태양의 일조범위에서 벗어나게
되므로, 오전 8시부터 오후 3시 35분까지 약 7시
간 35분 안에서 법적일조시간의 만족 여부를 검
토하였으며, 총 일조시간 및 연속일조시간은 Fig.
1F 2F 3F
4F 5F 6F
7F 8F 9F
Fig. 8 Indoor illumination of Orientations Fig. 6 Daylighting Time of Orientation S-45°-E
6과 같다. 총 일조시간을 만족하는 세대는 저층 부 0세대, 중층부 1세대 및 상층부 29세대로 나 타났고, 연속일조시간을 만족하는 세대는 저층부 0세대, 중층부 2세대 및 상층부 33세대로 나타나 전체 112세대 중 31.75%인 35세대가 수인한도를
만족하는 것으로 확인되었다. 저층부 세대 중 수 인한도를 만족하는 세대는 없는 것으로 확인되었다.
4.1.4 남-45°-서향의 공동주택
총 일조시간 및 연속일조시간은 Fig. 7과 같다.
Fig. 7 Daylighting Time of Orientation S-45°-W
총 일조시간을 만족하는 세대는 저층부 0세대, 중층부 1세대 및 상층부 30세대로 나타났고, 연 속일조시간을 만족하는 세대는 저층부 0세대, 중 층부 4세대 및 상층부 32세대로 나타나 전체 112 세대 중 36세대(32.1%)가 수인한도를 만족하는 것으로 확인되었다.
4.2 실내 조도 및 필요 전력량
4.2.1 실내 조도
전체 시뮬레이션 방위에서 저층부 세대는 수인 한도를 모두 만족하지 못하는 것으로 나타나, 실 내 조도 검토는 저층부(1층-9층) 세대만을 선정하 여 오전 8시부터 오후 4시까지 실내 조도를 검토 하였으며, 실내 기준 조도 400 lx의 만족 여부도 함께 검토하였으며 Fig. 8과 같다.
남향의 경우, 저층부 전 세대에서 오전 11시부 터 오후 1시까지 실내 기준 조도인 400 lx 를 만 족하는 것으로 나타났고, 그 외의 시간에서는 만 족하지 못하는 것으로 확인되었다. 동향의 경우, 1층부터 9층까지 모든 층에서 실내 기준 조도를 만족하는 세대는 없는 것으로 나타났고, 오후 12 시에 1층에서는 250 lx, 9층에서는 300 lx로 나타 나 다른 방위보다 일조환경이 불리한 것으로 판 단된다. 남-45°-동향의 경우, 저층부 전 세대에서 오전 11시에 실내 기준 조도를 만족하는 것으로 나타났고, 그 시각이 실내 조도가 가장 높은 시 간으로 확인되었다. 남-45°-서향의 경우, 1층에서 6층까지 오후 1시에 실내 기준 조도를 만족하는 것으로 나타났고, 7층에서 9층까지는 오후 1시에 서 오후 2시까지 실내 기준 조도를 만족하는 것 으로 나타났다. 오후 1시가 남-45°-서향에서 실내 조도가 가장 높은 시간으로 확인되었다.
저층부 세대의 실내 조도를 검토한 결과, 조도 기준을 모두 만족하는 세대는 없었으며, 남향에 서 실내 기준 조도를 만족하는 시간이 4시간으로 가장 긴 것으로 확인되었다.
4.2.2 필요 전력량
4.2.1에서 구한 실내 조도값을 이용하여, 최창 호(2010)
6)의 연구에 의하면 실내에 필요 전력량
을 계산하기 위하여 아래와 같은 식 (1)을 이용할 수 있다. 거실의 크기는 4.7 m × 3.9 m, 기구 조 명률은 60%, 기구 보수율은 0.85로 설정하였다.
