외부차양을 이용한 유리 커튼월 건물의 태양광 반사현휘 저감

Abstract

최근 건축물의 대형화, 고층화 현상과 더불어 디자인적 요소 및 건축주의 의도로 인해 유리와 같은 경면(Specular surface)재질로 이루어진 건물외장재가 많이 사용되고 있다. 이러한 경면재질의 외장재에 직사일광이 입사하여 반사현휘가 발생하는 경우가 빈번하게 발생하고 있다. 특히, 경면반사를 통해 발생되는 반사현휘는 의도치 않게 태양광이 주변의 재실자 및 보행자와 운전자 등에게 영향을 미쳐 정신적, 육체적 피해 및 물질적, 금전적 피해를 입히고 있다. 반사현휘를 방지하기 위한 기존안으로 저반사율 유리 시공 및 난반사 필름을 부착하는 방안이 있지만, 태양의 휘도값이 매우 크기 때문에 반사현휘를 효과적으로 방지하는데 한계가 있으며 반사현휘의 발생을 원천적으로 방지할 수 없다. 또한 국내외 기존 연구에서는 실내 빛환경에 관련된 연구가 주로 진행되어져왔고 반사현휘 저감을 위한 실외 빛환경에 대한 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 반사현휘의 발생을 저감하는 방안으로 외부차양 시설를 선정하였고, 이 외부차양시설를 설계하는데 필요한 제원을 정립하기 위해 핀지수(Fin Index)와 격자차양지수(Eggcrate Index)를 제안하였고, RADIANCE 프로그램을 사용하여 외부차양시설의 반사현휘 발생 저감성능을 평가하였다. 본 논문은 제 1 장의 서론, 제 2 장 ∼ 제 4 장의 본론, 제 5 장의 결론으로 구성되어 있으며 각 장의 개요는 다음과 같다.

제 1 장에서는 연구의 배경 및 필요성, 연구의 목적, 연구의 방법 및 절차에 대하여 기술하였다.

제 2 장에서는 현휘에 대한 개념과 기존 연구의 검토, 외부차양의 설계를 위한 기본적 이론으로 태양기하학에 대해서 기술하였다.

제 3 장에서는 시뮬레이션 모델의 반사현휘 평가를 위한 반사영역도작성 및 태양위치 계산, 반사영역도 시뮬레이션 개요에 대해서 기술하였다.

제 4 장에서는 반사현휘 시뮬레이션 개요 및 외부차양시설 설계를 위한 핀지수(Fin Index)와 격자차양지수(Eggcrate Index)를 제안하고 기존상태를 포함하여 수평핀, 수직핀, 격자핀의 반사현휘 저감성능에 대해서 기술하였다.

제 5 장에서는 본 논문의 결론에 대하여 기술하였다.

본 연구의 결과는 다음과 같이 요약된다. 1) 반사현휘를 저감하는 방안으로 외부차양시설인 수평핀과, 수직핀, 격자핀을 선정하였고, 이를 적용하면 시뮬레이션 모델의 방위에 상관없이 반사현휘의 저감을 확인할 수 있다.

2) 외부차양시설 중 수평핀과 수직핀의 조합인 격자핀의 성능의 가장 좋게 나타났으며, 수평핀 보다는 수직핀이 반사현휘 저감 성능이 우수하다.

3) 핀지수 2.0인 수평핀을 적용할 경우 반사현휘 발생이 방위가 CW 0°, CW 30°일 때 약 74%, CW 60°에서 약 73.5%가 감소되었다.

4) 핀지수 2.0의 수직핀을 적용할 경우 반사현휘 발생이 방위가 CW 0°일 때 약 82.3%, CW 30°에서 약 84.1%, CW 60°에서는 약 85%가 감소되었다.

5) 격자차양지수 2.0격자핀을 적용할 경우 반사현휘 발생이 방위가 CW 0°일 때 약 94.8%, CW 0°일 경우 94.4%, CW 60°에서 약 95.6%가 감소 되었다.

6) 외부차양시설을 적용하여도 일부 시간대에서는 반사현휘를 방지하지 못하였는데 해당 핀지수의 길이가 해당시간대의 태양광을 차단하기에 적절하지 않았기 때문에 방지하지 못하였고, 수평핀은 일영각(Profile Angle), 수직핀은 벽태양방위각(Wall-Solar Azimuth Angle)을 고려하여 핀의 길이를 조절하면 반사현휘를 방지할 수 있다.

7) 일영각과 벽태양방위각이 약 1°이하일 때는 태양이 해당 면을 정면으로 바라보는 위치이기 때문에 이에 대한 태양광을 차단하기 위해서는 핀의 길이가 매우 길어지게 된다. 따라서 실질적인 반사현휘 저감성능을 기대하기가 어렵다고 판단된다.