1. 자연채광의 필요성
우리나라 총 발전 전력량의 약 15~20%가 조명용으로 사용된다는 점을 감안할 때 조명에서의 에너지 절약은 매우 중요한 의미를 가진다. 그 에너지 절약의 가장 기본이 자연채광이며 그 중 대표적인 것이 태양광을 건물로 끌어들이는 자연채광이라고 할 수 있다. 조명에서 에너지를 절약한다는 것은 무조건 조도를 낮추거나 소등하는 것을 의미하는 것이아니고,
ㅇ효율이 높은 광원과 조명기구를 사용해서 필요한 조도를 유지하면서 소비전력을 감소시키거나
ㅇPSALI와 TAL 조명의 개념에서 필요한 장소에는 충분히 조도를 확보하되,
ㅇ불필요한 개소의 전등은 소등하거나 최소한의 조도만을 유지하도록 조명을 제어함으로써 전력의 낭비를 최소화하는데 그 의미가 있다.
2. 자연채광 시스템의 종류
1) 수직창에 의한 광
(1) 이는 가장 일반적인 채광 방식으로 벽에 설치된 수직 창을 통해서 채광하는 것이다. 창을 벽의 한쪽에만 설치할 수도 있고 양측에 설치할 수 도 있다.
(2) 한쪽에만 채광창을 설치한 경우는 반대쪽의 조도가 부족할 수 있고, 양측 채광의 경우는 양방향으로부터의 빛으로 조도 분포는 양호하나 아늑한 실내의 분위기를 이루지 못 할 수 있다.
(3) 일반 공장에서는 창을 가능한 한 높게 하는 것이 채광 및 환기상 유리하다. 하부는 작업면의 높이 정도로 하는 것이 좋고 한쪽 창의 경우는 창 높이가 방 폭의 1/2, 양측 창인 경우는 1/4 정도를 창 높이로 하는 것이 바람직하다.
2) 스카이라이트에 의한 채광
지붕에 있는 천장을 통해서 채광하는 것으로 창면적에 비해서 높은 조도를 얻을 수 있는 장점이 있다.
3) 경사진 창에 의한 채광
천장의 채광효과 및 방수효과를 높이기 위해서 남쪽을 향해 경사지게 설치한 것으로 공장 등에서 많이 사용한다.
3. 설계 시 고려사항
1) 주광에 의한 조도는 항상 변화하므로 채광에 의해서 건물 내의 조도 기준을 설정하는 것은 부적합하다.
2) 옥외의 밝기가 시각이나 날씨로 변화되어도 그 변화와 같은 비율로 실내의 밝기는 증감하므로, 실내 특정지점에서의 밝기와 옥외의 밝기는 일정한 비율을 나타낸다.
(E: 어느 점의 조도, Es: 전천공 조도)
실내의 조도가 옥외 조도의 몇 퍼센트에 해당하는가를 나타내는 값으로, 이에 의해서 옥외의 실제 조도와는 관계없이 실내의 밝기 정도가 표시된다.
3) 현휘(Glare)예방을 위해 주광은 높은 곳에서 입사시키도록 한다.
실내동일지점에서 외부조도가 변하면 주광률도 변하지 않는다.
교실, 사무실 주광률 표준치는 약 2%이다.
4. 조명제어의 방법
1) 주광센서에 의한 제어
천공광에 의한 조도를 실내에 설치된 주광센서로 감지하여 창가에 있는 조명기구를 자동으로 On-Off시켜서 에너지를 절약하는 방법이다.
2) 타임 스케줄에 의한 제어
타임 스케줄에 의한 조명제어는 사무실 또는 작업장의 사용상태에 따라서 시간대에 따라 조도를 다르게 하는 것으로 예를들어 1일의 조명제어는 작업시작 1시간 정도는 50% 솎음 소등, 작업 중에는 100% 점등, 점심시간에는 25% 점등, 작업시간이 끝난 다음에는 모두 소등하는 것을 말한다.
3) 수동제어
타임스케줄 등에 의해서 조명을 자동제어 하는 경우에도 때로는 임의로 점등 또는 소등 조건을 바꾸어야 할 필요가 생기게 된다. 예를 들어 작업시간이 끝난 후에도 잔업을 할 경우에는 수동을 점멸할 수 있도록 해야 한다.
4) 감광제어
조광기는 실내의 조도를 조정하기 위해서 램프의 밝기를 변화시키는 장치로 가변 임피던스를 직렬로 삽입하여 전류를 제어하는 방식, 단권변압기로 전압을 제어하는 방식 및 트라이액으로 위상제어 하는 방식 등이 있다.
5) 재실자 감지 제어
실내에 사람이 있는 경우에만 점등되도록 하는 장치로 적외선 감지기 또는 초음파 감지기를 이용하여 실내에 사람이 있는지의 여부를 확인하는 방법이다.
6) 점등방치 방지제어
정기적으로 사용하지 않는 장솓 등에서 사용 후 소등하지 않고 방치하는 것을 방지하기 위한 일종의 소극적인 에너지 절약대책으로 점멸상태가 외부에 표시되도록 하는 방법과 재실자 감지장치 등이 쓰인다.
참조
*주간인공조명 : PSALI(Permanent Supplementary Artificial Lighting of Interiors.
낮 동안 실내에서 태양에 의한 조명을 보조하기 위해 항상 점등하는 인공조명을 말하며, 창문에서 들어오는 주광과 실내 인공조명을 조화시켜 좋은 조명 환경으로 만드는 것이다. 이것은 채광에 의한 부족 조도를 보충하는 것과, 인공조명으로 실내 휘도를 높여 채광에 의한 글레어를 방지하는 것의 두 가지 의미가 있으며, 일반적으로 두 번째의 목적으로 설계한다.
*국부전반병용조명방식 : TAL(Task and Ambient Lighting)
전반조명은 가구나 낮은 칸막이 등에 조명기구를 부착 혹은 일체화시켜 천장방향을 비추게 하고 국부조명은 개개인의 책상이나 낮은 칸막이 등에 조명기구를 부착시켜 조명하는 방식을 함께 사용