Co2배출 줄이는 그린빌딩(Green Building)설계(10)조명: 천창채광

자연채광 부분에서 잠시 거론되었지만, 파사드(전면) 개구부(측면 창문)를 통해 유입되는 자연채광이 닿지 않는 공간에 보조적으로 사용되는 방법으로 천창이 있습니다.
쉽게 말해, 측면에 창을 두는 것이 아니라 머리위 천정에 창을 두는 것입니다.
이러한 종류로 앞서 말한 천창이 있으며, 지붕글레이징, 반사 천정면과 같은 방법이 있습니다.

천창채광은 건물의 내부공간에 일정한 자연채광을 갖도록 하며, 비교적 손쉽게 제어도 가능합니다.
최근 에어컨을 스탠드형에서 천정형으로 바꾸는 원리와 같다고 보면 되겠습니다.

머리위가 밝기 때문에 훨씬 효율이 좋은 것입니다.

아래 그림은 천창의 개념도면입니다.

아래 사진은 오레곤주 성 베네딕트시의 Mt. Angel Abbey 도서관의 천창으로 자연채광이 건물 내부를 밝히는 사진입니다.

천창은 일정하고 고른 자연채광을 가진다는 장점과 더불어, 공간의 벽을 자유롭게 한다는 장점이 있습니다.
다시말해 측면에 개구부(창)을 뚫으면서 같이 생겨나는 기둥, 벽 등이 천창이 생겨남으로서 공간이 전혀 다르게 나타나는 것입니다.
천창을 지지하는 구조적 기둥외의 벽들은, 적어도 구조적은 기능에서 벗어나므로 건축가의 의도에 따라 자유롭게 배치될수 있는 것입니다. 즉 창의적인 공간설계가 가능한 것입니다.

하지만 한계가 있습니다.
여러층의 빌딩의 경우에는 천창을 둘수 있는 층이 제일 꼭대기층에 한정됩니다. 이를 '단층공법'이라 합니다.
하지만 광스쿠프(Light Scoop), 고창, 지붕 모니터 및 천창 등으로 이를 보완할 수 있습니다.

또한 중요한 주의사항이 있습니다.
아무리 많은 자연채광을 받아들이고자 하더라도, 비가 새는 지붕을 원하지는 않습니다.
또한 지나친 태양열도 문제가 됩니다. 눈부심등으로 작업이나 생활에 불편을 야기시켜서는 안됩니다.
대부분의 사람들은 실내 밝기와는 관계없이 천창으로 바깥을 보기를 원합니다. 따라서 반투명으로도 할 수 없는 것입니다.

따라서 측창과 천창을 병행하여 사용하는 방법이 적절할 것입니다.
결과적으로만 보면 천창이 유리한 점이 더욱 많겠지만, 조도는 부가적인 것으로, 측창의 시스템에 천창의 시스템이 추가되는 방식으로 고려하여 설계를 하여야 하겠습니다.

천창채광의 설계절차는 다음과 같습니다.

1. 각 공간들에서 천창으로 제공될 수 있는 주광율의 목표를 설정한다.
2. 천창채광이 제공될 공간에 지붕노출을 제공하기 위한 평면도를 검토, 수정한다.
3. 천창개구부의 유형을 선택한다. 가령, 천창, 고창, 톱날모양, 광스쿠프, 지붕모니터 등
4. 개구부(측창+천창)의 유리(글레이징)를 선정한다.(투과율)
5. 목표주광율을 위한 주광 개구부의 크기를 추정한다.
   -  요구된 개구부 면적(m2) = (목표주광율 x 조명된 층 면적) / 개구부 효과성 지수
      * 수직모니터/고창 :  0.20     
      * 북향 톱날모양     : 0.33
      * 수평천창            : 0.50

6. 유입되는 빛확산 에 대비(눈부심) 줄이이고 고른 분포를 위한 표면조정
7. 천창채광 개구부를 위한 차양장치를 설계한다. (냉방부하 증대, 눈부심까지 고려)

위 사항들로 설명드렸던, 천창채광에 대한 사례들은 다음과 같습니다.


첫번째 사례는 영국 Solihull 지역 Blythe 유원지 내에 위치한 건물의 모니터 천창입니다.
왼쪽이 모니터천창을 바깥에서 바라본 모습이고, 오른쪽 사진아 안에서 본 모습입니다.

다음은 예일대 산림환경학부의 건물 홀 전경입니다. 천창과 측창이 어우러져 풍부한 자연광을 제공합니다.
건물안에서도 충분히 걸러진(?) 자연광으로 바깥에 있듯, 더욱 편안한 느낌을 줍니다.

다음은 중국 Huadu지역 대학본부건 복도에 설치된 고창 모니터 사례입니다.
천창(광정)에 의해 분산된 천창이 중복도를 충분히 밝히고 있습니다.

다음은 오레곤주의 공공도서관에 자연채광과 자연환기 전력을 사용한 사례이며, 기다란 고창 모니터가 실내를 밝혀주는 모습입니다.

다음은 오레곤주 성베네딕트시 Mt.Angel Abbey 학술센터 교술의 천창시스템입니다.

마지막으로 영국 대영박물관에 기존건물 사이의 야외공간을 전체 천창으로 덮어 내부공간으로 만든 례입니다.

* 그린빌딩 설계 Tip *

계획설계단계에서 선택되는 예비 개구부 크기는
기본설계단계에서 정확한 모형연구를 통해 더욱 정확하게 결정된다.
기본설계단계에서 자연채광 제어와 전기조명 제어의 통합과 함께 개구부 상세(차양 및 확산장치 포함)가 마무리 된다.

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