본문 바로가기
배우는 도시이야기

Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(9)조명: 자연채광 조닝

by urbandesign 2012. 1. 13.

자연채광은 에너지 비용을 절감하기 위해 건물내 다양한 공간들에 햇볕이 잘 들도록 하는 통합적 설계방법입니다.
자연채광을 위한 설계에 있어서는 방(실)별로 유사한 목적과 유사한 빛 환경을 필요로 하는 방들을 모으는 것이 중요합니다.
즉 필요한 빛 조건을 충족시켜주면서 조정하는 조닝을 통해 설계전략을 최적화 할 수 있습니다.
이러한 조닝작업이 자연챙광구역을 결합하는 작업이며, 이는 세가지 특징의 관점에서 수행됩니다.

첫째, 기능입니다. 공간내에서 채광요구사항을 시각적으로도 만족시켜야합니다.
둘째, 사용일정입니다. 공간별로 주요 사용시간대를 고려하여 자연채광의 잠재적 필요성을 고려하여 구역화(조닝)하여야 합니다.
셋째, 위치와 방향입니다. 자연채광 원천인 남측 창문과 관련된 공간의 위치, 공간의 방향 등이 자연채광이 어떻게 영향을 미칠지 결정하여야 합니다.

아래 그림은 자연채광 조닝 도면 사례입니다.


기능과 사용일정이 건물 공간프로그램을 결정하므로 공간의 위치와 방향을 제어하고 자연채광 계획을 최적화하기 위해서 구역화가 필요합니다.

아래 그림들은 Kate Beckley에 의한 자연채광 2.5H지침의 실례와 자연채광 15/30지침으로,
비록 창문높이와 관련없이 충분하고 적절한 측창채광개구부가 제공된다고 가정한 것입니다.



이러한 자연채광조닝은 건물의 방향, 규모, 평면도 및 단면도에 지대한 영향을 미치므로 계획설계단계에서 중요한 지침으로 작용애야합니다.

자연챙광을 최적화 하는 것은 건물의 외주부(외곽면)를 최대화하고 중요한 실내공간에 천창채광을 이용하는 방법을 주로 사용하고 있습니다.
아트리움이나 채광뜰(썬큰)을 이용하는 것입니다.
자연채광 결정은 종종 건물 부피에 비해 외피비율이 높은 건물을 양산하기도 합니다.

하지만 부지여건상 태양광이 잘 닿지 않을때, 요구된 수준의 자연채광을 활용하거나 설계상의 요구된 조닝계획을 수용하기 불가능한 경우에는, 투과체, 광선반 및 차양장치 등 자연채광 조닝계획을 강화하도록 설계적 장치를 도입하는 것이 좋습니다.

자연채광 조닝(구역화)의 설계절차는 다음과 같습니다.

1. 건물 내부에 나타나는 공간유형을 정의한다. 
2. 공간유형의 요구조도를 확인한다.
3. 각 공간 유형의 예상 사용시간과 자연채광의 잠재성을 도표로 요약한다.
4. 채광의 요구도, 상호보완 방안, 해당용도 및 열적 쾌적성 등을 기초로 구역별로 분류한다.
5. 각 구역의 잠재성 최적화를 위해 보다 밝은 환경이 요구되는 구역은 주광 개구부에 가까이하고, 덜 밝은 환경이 요구되는 구역은 주광개구부로부터 먼곳에 배치하여 건물규모, 평면도, 단면도 등을 조정한다.
6. 자연채광 구역 각각에 대해 자연채광전략의 잠재적 성취도(효과)를 확인한다.

아래 그림은 Autodesk Ecotect 를 복사광 조명 시뮬레이션 및 렌더링 툴로서, 자연채광성능을 예측한 그림입니다.



대형건물에는 대부분 주광에 접근할 수 있는 외벽을 많이 가지고 있습니다.
외벽을 따라 설치되는 일률적인 창문이 가장 흔한 자연채광요소이니다만, 전략적이지는 못합니다.

아래 사진은 측창채광구역에 전기조명시설을 함께 설치한 영국 DeMontt대학교 Queen's Builiding의 자연채광이 제공된 컴퓨터실입니다.


캘리포니아주 샌프란시스코 공공도서관에 전기조명 소등시와 점등시에 각각 측정된 조도자료이며 설계자가 창문과 천창으로부터의 자연채광을 위해 특정공간을 구역화 했음을 암시합니다.


오레곤주 세인트 베네닉트시에 위치한 Mt.Angel Abbey 부속 도서관의 자연채광구역이 명확하게 나타납니다.
방(실)을 통해 중복도로도 자연채광이 되는 모습입니다.



측광채광의 경우 실내공간의 채광율은 (당연한 얘기지만) 개구부쪽에는 높고 개구부에서 멀어질 수록 낮아지는 경향이 나타납니다.
실내공간 내부의 얼마나 멀리까지 자연채광이 유도될 것인가는 2.5H지침이 이용될 수 있습니다.
즉, 자연채광은 개구부 높이의 2.5배 거리에 해당하는 거리만큼 실내로 들어올수 있다는 것입니다.

그 이상의 깊은 공간(개구부에서 멀리 떨어져 있는 공간)에는 자연채광도입을 위해서는 천창채광이나 측창채광을 제공받지 못하는 경우 전기조명을 사용할 수 밖에 없는 것입니다.