학교의 교실 조명시스템 및 에너지 절약방법에 관한 연구

Abstract

학교 교실의 적절한 학습 환경은 학생들의 생리적, 심리적, 사회적 성장발달과 매우 밀접하다. 특히 학생과 교사는 교실에서 장시간 생활하게 되므로 교실의 조명환경의 영향을 크게 받게 된다. 이러한 조명환경은 주광조명과 인공조명에 의해 얻어질 수 있는데 주광조명 부족시 인공조명을 보충하여 더욱더 쾌적한 실내분위기를 향상시키고 활동의 불편을 줄이기 위해서는 일정 수준의 이상의 조도가 필요하다. 현재 학교 조도기준은 한국공업규격(KS A 3011)에 의해 교실용도에 따라 실별 기준에 맞게 설계되고 있다. 그러나 교실 내에서 학생들이 교사, 칠판, 책상위의 책을 반복적으로 바라보며 수업을 하는 학생들의 시선에서 느낄 수 있는 휘도 및 균제도의 차이는 대부분 고려되지 않고 있다. 이에 본 연구는 학생들에게 보다 쾌적한 교실환경을 마련해주기 위하여 설문조사와 사례분석 결과를 토대로 기존학교 교실 조명환경 개선에 목적을 두었다. 먼저 학교 교실에 관한 조명기구 기능적 요소를 파악하고 초,중,고 학교의 교실 사용목적에 적합한 조명환경 실태파악을 위해 개교된지 3년이내, 10년이내, 20년이상으로 분류하여 총10개교를 방문하여 설문조사 및 조도실측을 분석하였으며, 교실 조명환경 개선을 위하여 기존학교 교실에 초절전형 슬림 형광등(T5)을 시범 설치하여 학생들의 조명환경 변화에 대하여 설문조사 및 에너지 절감량을 분석하였다. 첫째, 전반조명으로 학생들의 수업활동에 충분한 조도를 확보하되 하면개방형보다 파락보릭 또는 루버부착형의 조명기구를 채택하여 균제도를 개선하며, 색온도와 밝기를 제어할 수 있는 조명제어 방식을 채택하여 외부의 환경변환에 따라 교실 내부의 조명환경을 개선한다. 둘째, 기존학교 교실 조명환경 개선시 초절전형 슬림 형광등(T5), 감성조명, 공기정화 유기물분해(향균기능,광촉매) 조명기구 광원을 선정하여 에너지절약과 교실 조명환경을 개선한다. 셋째, 심리적인 측면으로 직접조명방식보다는 간접조명방식을 선정하여 시야에 광원이 직접 들어오지 않는 조명기구를 설치하여 교실 내부 조명환경을 개선하게 한다. 넷째, 건축적으로 교실의 외측 창의 유리는 확산성 유리나 반사유리를 설치하여 주간 수업중 창으로부터 투입되는 태양광을 일부 차단하여 교실 균제도를 안정되게 한다. 본 연구 결과가 앞으로 학교 교실의 조명환경개선에 참고 자료로 사용되길 기대한다.; First, it is necessary to secure a sufficient level of illuminance through the omini-directional lighting for students' classroom activities. To do so, it is better to adopt a parabolic or louver-attached lighting fixture rather than an open type to ensure an even lighting. In addition, it is necessary to adopt a lighting control method for effective control of color temperature and brightness and thereby, improve the classroom lighting environment reflecting the changes of the outdoor environment. Second, when improving the lighting environment of the classrooms, it is deemed necessary to select ultra-energy-saving slim fluorescent lamp (T5), an emotional lighting, and an air-purifying organism-disintegrating (sterilizing optical catalytic) lighting source to save the energy and improve the classroom lighting environment. Third, it is desirable to select an indirect lighting method rather than a direct one for a psychological effect. Namely, the lighting fixtures the luminous source of which is not in direct contact with students' eyes need to be installed to improve the classroom lighting environment. Fourth, a diffusing or reflecting glass need to be installed for the outside windows of the classroom to block the sunlights partially during the day for even and stable illumination in the classrooms. It is hoped that the results of this study will be useful to improvement of the lighting environment in the school buildings.; A learning environment of the school building is closely related with student's physiological, psychological and social growth and development. In particular, since students and teachers spend long hours in the classrooms, they are influenced much by the lighting environment of the classrooms. The classroom lighting environment is affected by daylight and artificial lighting. So, if the daylight is insufficient, it needs to be supplemented by the artificial lighting. Namely, in order to create a more comfortable classroom atmosphere by improving the inconveniences for classroom activities, a certain level of illuminance or higher is required. Currently, the school illuminance criteria are designed depending on uses of the classrooms according to KS A 3011. However, despite students should shift their eyesights among teacher, blackboard and desk repeatedly, their perceived differences of brightness and even illuminance are not mostly taken into consideration. The purpose of this study was to provide for a comfortable classroom environment for students. For this purpose, the researcher conducted a questionnaire survey and analyzed the cases, and thereupon, suggested the ways to improve the classroom lighting environment. To this end, the researcher determined the functional elements of the lighting fixtures in the school building and thereupon, conducted a questionnaire survey to examine whether the classroom lighting environment would be suitable to uses of the classrooms. For the questionnaire survey, the researcher visited 10 schools which were classified into three groups: those aged 3 years or longer, those aged 10 years or less and those aged over 20 years. In an effort to improve the classroom lighting environment, the researcher installed a ultra-energy-saving slim fluorescent lamp (T5) in the classrooms and thereby, surveyed the students for their changed perception of the illuminance and analyzed the energy saving. The results of this study can be summarized as follows