터널에 적용 가능한 애니돌릭 자연채광 시스템의 성능평가 연구

Abstract

최근 들어 화석 연료 에너지의 고갈 우려와 친환경성 향상에 대한 요구가 커짐에 따라 이산화탄소 배출량 억제 등 에너지 절약의 중요성이 크게 부각되고 있으며, 국내 에너지 사용량 중 적지 않은 양이 실내를 밝히기 위한 전기조명에 사용되고 있다. 에너지 절약의 기조에 맞춰 주간에 자연광을 이용한 실내의 조명장치를 대처하기 위한 다양한 자연채광 시스템이 개발되고 있다. 최근에 교통량 증가에 대한 차량의 소요시간 절감을 목적으로 지역 간 이동거리 단축을 위해 국내에 설치되는 터널의 수는 빠르게 증가되고 있다. 특히, 터널은 내부를 밝히기 위한 다량의 전기조명이 사용되고 있으며, 주간에는 터널 진입 시 운전자의 시야확보를 위해 터널 입구 경계부에 매우 밝은 전기조명의 확보가 필수적이므로 주간에도 터널의 경계부에 많은 전기조명으로 인한 에너지양이 많이 소비되고 있다. 이렇듯 터널에 자연채광 시스템을 이용하여 에너지를 절약할 필요성이 있으나, 터널의 경계부는 수십 미터 이상의 길고 넓은 구간 영역에 해당하고 이를 밝혀야 하므로 건물 실내에 주로 적용되는 종례의 자연채광 시스템을 적용하는 것이 불가능한 실정이다. 따라서 빛환경을 개선하고 자연광을 활용하기 위해 터널에 적용 가능한 자연채광 시스템을 연구하여 국내 터널에 적용하는 것이 필요하다. 애니돌릭 자연채광 시스템(Anidolic Daylighting System)은 터널 외부 측면에서 자연광을 집광하여 덕트 내부에 반사율이 높은 반사재를 통하여 터널 내부에 빛을 전송하는 수평 광덕트형 자연채광 시스템이다. 포물선 형태의 애니돌릭 요소는 자연광을 효과적으로 집광하고 전송하여 터널 내에 산광하게 되며 천공광의 집광이 뛰어나 위도가 다른 지역이나 고층건물이 밀집한 지역에서도 높은 채광성능을 나타낸다. 본 연구에서는 기존 터널 및 신규 터널에 적용 가능한 애니돌릭 자연채광 시스템을 설계하였으며, 축소모형을 이용하여 애니돌릭 자연채광 시스템의 유형 및 방위에 따라 터널 내 조도분포를 분석하여 채광성능을 평가하였다.