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영빈 도
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1 J. Korean Soc. Living Environ. Sys. Vol. 19, No. 6, pp 778~785(2012) 한국생활환경학회지제 19 권제 6 호 2012 년 4 면형아트리움의형태및천창방식에따른자연채광및열성능평가 김지현 * 최안섭 * 송규동 ** * 세종대학교건축공학과, ** 한양대학교건축학부 Thermal and Daylight Performance Data in four-sided Atria According to Shape and Canopy System Ji-Hyun Kim*, An-Seop Choi* and Kyoo-dong Song** *Department of Architectural Engineering, Sejong University, Seoul, Korea **School of Architecture, Hanyang University, ERICA Campus, Korea Abstract : This study aims at providing building designers with thermal and daylight performance data in four-sided atria. The annual cooling load and daylight autonomies (DA) for four-sided open-top atria of 36 cases according to atrium shape and canopy system determined by EnergyPlus and Daysim program based on the weather data for Incheon, Korea. When examining the DA 2000 according to the well geometries and canopy systems, the DA 2000 were lower the sawtooth type than the flat or vault types, relatively. The impact of PAR was increased the sawtooth type than the flat or vault types. The annual electric lighting uses were increased as the geometries and canopy types which the DA values were lower, relatively. And the impact of PAR was increased as PAR decreased of the AR 0.25, while AR 9 and 1 negligibly affected by the PAR. The Considering the DA values and the electric lighting uses, it clearly identified DA performance and the annual electric lighting uses were not relevant. For the same canopy types, the cooling load was decreased as AR decreased. When AR values were the same, cooling load seemed to be higher with the vault type and lower with the sawtooth type, relatively. Key words : Atrium, Daylight autonomy, Cooling load, Daysim, EnergyPlus 1. 서론 아트리움은자연광을유입시키고, 외부자연환경의완충적공간임과더불어만남, 휴식등다양한활동이창출되는공간으로사무소또는업무용건물의건축적디자인요소로써하나의트렌드로자리잡고있다. 아트리움의가장중요한이점은자연광을유입시키고, 외부자연환경의완충적공간임과더불어만남, 휴식등다양한활동이창출되는공간으로활용되는것이다 (Calcagni, 2004). 그러나자연채광이유입되기위한천창의유리면적이커질수록전기조명사용에너지를절감시키고외부 교신저자 : 송규동 ( 우 ) 경기도안산시상록구한양대학로 55 한양대학교건축학부전화번호 : kdsong@hanyang.ac.kr 공간과비슷한분위기를연출하여개방감과심리적쾌적함이상승하는반면우리나라와같이하기와동기의기후조건이극심하게대조적인지역의경우여름철의일사에의한실내온도상승, 수직온도분포의불균형등환경부하에의한유지, 관리의부담이커지며현재심각하게대두되고있는지구환경적측면에서의에너지절약문제와도직결된다. 따라서아트리움의형태, 천창의형태및유리의투과율등과도한직사일광을조절하면서유입되는천공광의양을최대로하기위한효율적인방안들이모색되어야하며, 고층화된대형아트리움은그자체만으로도내부환경조절을위한엄청난에너지를요구하므로아트리움의설계초기단계에서실내조경식물에대한고려 (Aizlewood, 1995) 및아트리움의자연채광성능및에너지성능에대한복합적검토를통한에너지절약적인최적의해석이선행되어야한다. 778

2 4 면형아트리움의형태및천창방식에따른자연채광및열성능평가 779 Fig. 1. Geometric indices for four-sided atria. 아트리움에자연광을효율적으로사용하기위해서는건물디자이너와엔지니어들이아트리움의모양, 형태, 표면반사율, 천창등과같은특성들이조도레벨, 빛의분포및열성능에어떠한영향을미치는지이해하고있어야한다. 이를위해위에서언급한다양한특성변화에따른아트리움바닥면, 수직면및인접공간의조도레벨에대한연구가활발히진행되어오고있으나, 아트리움관련대부분의연구들이최소한의빛의양만을나타내는주광율 (Daylight Factor) 로아트리움의자연채광성능을나타내고있으며, 자연채광및열성능평가시아트리움의형태가한정되어있어아트리움설계초기단계시디자이너에게유용하게활용될수있는아트리움의다양한형태및천창방식에따른자연채광및열성능데이터가부족하여아트리움의건축적인기능을보다더효율적으로응용하지못하고있다. 따라서본연구의목적은아트리움의다양한형태및천창방식에따른자연채광및열성능평가를통해디자이너들이설계초기단계에서보다효율적이고에너지절약적인아트리움을설계하기위한기초데이터를제공하는것으로써, 4 면형아트리움의평면형상비 (PAR, Plan Aspect Ratio), 높이변화및천창방식에따른총 36 가지아트리움형태를대상으로 Daysim 및 EnergyPlus 시뮬레이션을통해자연채광성능을분석하고그에따른연간전기조명에너지사용량을예측함과동시에냉방부하량을예측함으로써아트리움내의자연채광성능뿐만아니라열성능을고려한보다효율적인아트리움설계를위한기초자료를제시하였다. 2. 이론고찰 2.1. 아트리움의정의아트리움의형태는아트리움의 W (width), L (length), H (height) 의조합에따라하나의숫자로정의된다. 사각형태의아트리움의경우 Well Index (WI), Room Index (RI), Aspect Ratio (AR) 를이용하여아트리움형태에따른 3 차원공간의특성, 즉자연광의입사면적 (length width) 과아트리움의표면적과의관계를나타낼수있으며 (Baker et al, 1993), 평면형상비 (PAR, Plan Aspect Ratio) 와단면형상비 (SAR, Section Aspect Ratio) 는아트리움의형태에따른 2 차원공간의특성을나타낸다 (Bednar, 1986). Fig. 1 은다양한아트리움형태를나타내는지수의정의를나타낸것이다. 아트리움의형태를나타내는다양한지수들은하나의아트리움형태에대한동일한정보를나타낸다 (Aizlewood, 1995). WI*RI = 1/2 관계식으로인해 RI 보다 WI 가일반적으로아트리움의형태를나타내는지수로활용되고있다 (Samant, 2007; Sharples, 2007). 그러나 WI 가동일한 2 개의아트리움은자연광의입사면적이다르게나타날수있다 (Samant, 2007; Aizlewood, 1995; Sharples, 2007). AR 은자연광의입사면적이동일하나아트리움의높이가다른경우보다효율적으로활용된다 (Aizlewood, 1995). PAR 는아트리움의평면형태를정의하는데활용되며, 정사각아트리움은 PAR 0.9 ~ 1, 사각형아트리움은 PAR 0.4 ~ 0.9, 선형아트리움은 PAR 0.4 이하로정의된다 (Aizlewood 1995) 아트리움의자연채광및열성능관련연구 Boubekri (1996) 는 7 층규모의아트리움을대상으로 3 개의천창방식 ( 톱날, 모니터, 평면방식 ) 에대한인공천공하에서의수직면주광율평가를통하여톱날방식이빛의방향적특성이가장강하게나타나며, 평면방식이가장많은빛을아트리움광정내로유입시키는것으로평가하였다. 또한아트리움의높이가증가할수록천창이자연채광성능에영향을주지못하는것으 제 19 권제 6 호 2012 년

3 780 김지현 최안섭 송규동 로평가하였다. Boyer and Song (1994) 은직사일광을고려한와플과톱날방식의자연채광분석을통하여가장적절한천창방식의선택은자연채광기후 ( 위도 ) 에크게의존한다고평가하였으며, 특히톱날방식의경우와플형태에비해담천공상태에서확산광을반밖에유입하지못하지만, 여름의태양을차단하는데좀더효과적이며낮은고도에서는태양의유입을가능하게함으로써겨울철의열획득을촉진시킨다고분석하였다. 노상진등 (1999) 은천창형아트리움을대상으로실측, 축소모형실험, 컴퓨터시뮬레이션분석을통하여인접사용공간의조도및주광율을분석하였으며, 공효주등 (2009) 은정측창시스템으로모니터, 톱날, 선스쿠프, 라이트스쿠프를선정하여방위에따른채광성능을비교분석하여태양의고도및위치에따라실내의자연채광성능이상이하게나타남을평가하였다. 이영욱등 (1997) 은천창형아트리움의채광성능에대하여 PAR 1 : 1 과 1:2 ( 장변이동 서축일경우와남 북축일경우 ) 에대하여주광율을평가하여 PAR 1 : 2 ( 장변이남 북축 ) 일경우천창이남북방향으로길게배치됨에따라최대주광율과평균주광율값이크게증가하여일조조절장치가필요하다고분석하였다. 또한 PAR 1 : 2 ( 장변이동 서축 ) 이고 SAR = 2.0 일경우 SAR = 0.5, 1.0 일때보다최대및평균주광율이급격하게감소하나 PAR 1:2 ( 장변이남 북축 ) 일경우 SAR = 4.0 이되어야주광율이급격하게감소함을분석하였다. Atif (1995) 는 TRNSYS 프로그램을이용하여정사각아트리움과직사각아트리움을대상으로천창의유리면적, 광정내부벽체및유리의분포에따른열성능을분석하여천창의유리면적을 50% 감소시키는것이아트리움의열성능에큰영향을미치는것으로평가하였다. 이지영등 (2010) 은아트리움의환경심리평가를향상시킴과동시에냉난방부하를저감하는효과적인개구부계획조건을제안하기위하여대상아트리움의방위, 개구부위치, 형태별연간총냉난방부하를계산하고개방감을평가하였다. 이와같이아트리움의자연채광성능및열성능과관련하여다양한연구가진행되어오고있으나아트리움의형태가한정적인조건하에서성능이평가되어다양한아트리움의형태에따른성능을예측하기어려우며, 아트리움설계시에너지효율적인아트리움설계를위해아트리움의자연채광성능및열성능을동시에고려한연구는극히미비한실정이다 기상데이터기반평가지표및시뮬레이션툴기존대표적인자연채광평가지표인 DF 의경우 CIE 담천공조건하의성능만을나타내므로, DF 의단점을보완하기위하여기상데이터를이용한 Daylight Autonomy (DA) 와 Useful Daylight Illuminance (UDI) 와같은연간기상데이터를기반으로한동적자연채광지표 (Reinhart, 2006; Marjaljevic, 2009) 들이트렌드화되어가고있다. DA 는재실시간동안자연채광만으로최소조도기준인 500 lx 를만족하는연간시간의비율로정의된다 (Reinhart, 2001). DA 는일반적으로해당지역의기상데이터를이용하여평가되기때문에연간다양한천공과태양의변화에따른실질적인실내자연채광예측이가능하다는이점을가지고있다. UDI 는해당지역의기상데이터를통해실제천공하에서기준조도를만족하는연간시간의비율이라는점에서 DA 와유사하지만, 연간재실시간동안자연채광만으로 100 ~ 2000 lx 범위의조도를만족하는연간시간의비율 (Nabil, 2005) 이라는점에서차이가있다. 100 ~ 2000 lx 범위는기존연구들을통해오피스공간을대상으로재실자의선호도및행동을기반으로설정된값으로각각시각적인지및작업의적합성과시각적 열적불쾌감을야기할수있는기준을나타낸다 (Nabil, 2006). DA 와 UDI 와같은동적자연채광지표들은 Daysim (Reinhart 2001) 과같은프로그램들로쉽게계산될수있다. Daysim (Dynamic Daylight Simulations) 은미국의 Harvard University, 캐나다의 National Research Council Canada 및독일의 Fraunhofer Institute 에의해공동개발되어건물에서조명에너지사용및연간자연채광의유효성을계산하는 RADIANCE 엔진 (Larson, 1998) 기반의동적인자연채광분석프로그램이며웹사이트 ( 를통해무료로배포되고있다. Daysim 프로그램은기상데이터를이용한연간자연채광의성능평가가가능한프로그램으로써 DF, DA, UDI 등으로그결과값이도출되며인터페이스가윈도우기반이라 RADIANCE 프로그램에비해사용이편리한장점이있다. 또한 Ecotect, Rhino, SketchUp 프로그램등과도호환이가능하여많은연구에서활용되고있다. 3. 시뮬레이션조건및방법 3.1. 아트리움의형태및천창방식설정다양한아트리움의형태및천창방식에따른자연채 한국생활환경학회지

4 면형아트리움의형태및천창방식에따른자연채광및열성능평가 781 Table 1. Atrium dimensions and geometric indices No. Light-admitting area (W L) = 576 m 2 (fixed) H(m) PAR AR Canopy system W(m) L(m) 1 24 24 8 1 9 2 28.8 20 8 0.

4 4 면형아트리움의형태및천창방식에따른자연채광및열성능평가 781 Table 1. Atrium dimensions and geometric indices No. Light-admitting area (W L) = 576 m 2 (fixed) H(m) PAR AR Canopy system W(m) L(m) Flat, sawtooth and vault types for each case Fig. 2. Atrium dimensions according to PAR and canopy system. 광및열성능을비교분석하기위하여아트리움의평면형태는 width (W) 와 length (L) 의조합에따라 24 m 24 m (PAR 1), 28.8 m 20 m (PAR 0.69), 36 m 16 m (PAR 0.44), 48 m 12 m (PAR 0.25) 4가지를평면형태로설정하였으며, 이때자연광이유입되는천창의면적은 4가지평면형태모두 576로아트리움의평면형태가변화하더라도태양광의입사면적은동일하게설정하였다. PAR 1의경우정사각형, PAR 0.69와 0.44의경우직사각형, PAR 0.25의경우선형아트리움을나타낸다. 아트리움의높이는낮은아트리움, 중간높이아트리움, 깊은아트리움별특성을비교분석하기위하여 AR 9 (8 m), AR 1 (24 m), AR 0.25 (48 m) 3가지를변수로설정하였으며앞에서언급한바와같이 WI 대신 AR을적용하여아트리움 의형태지수를나타내었다. 천창방식은일반적으로많이이용되고있는평면방식과볼트방식, 그리고여름철과도한직사일광의차단이가능한톱날방식등 3 가지방식을변수로설정하여총 36 가지아트리움형태및천창방식변수를설정하였다. Table 1 은총 36 가지아트리움형태및천창방식의변수를나타낸것이며, Fig. 2 는아트리움의 4 가지평면형태및 3 가지천창방식의제원을나타낸것이다. 볼트방식의경우높이는각아트리움의 PAR 별길이의 1/2 로설정하였으며, 톱날방식의경우 PAR 별길이에따라동일간격으로 4 개의톱날형태를설정하였으며경사각은동지일 12 시의태양고도각을고려하여 30 o 로설정하였다. 아트리움의형태변수설정시톱날방식과같은방향지향성천창의경우방위변화에따 제 19 권제 6 호 2012 년

5 782 김지현 최안섭 송규동 Fig. 3. Atrium shapes according to PAR and canopy systems (AR = 1). Table 2. Simulation conditions Category Conditions Internal reflectance Floor: 30%, Wall: 60% Internal glazing (51% of wall area) 6 mm single piece of glass (transmittance=88%) Location Incheon, Korea (latitude: N, longitude: E) Weather data Incheon weather data provided by EnergyPlus program Calculation hours 06:00 ~ 18:00 (12 hours) 라 자연채광 성능이 크게 의존 하게 되므로 아트리움 의 방위 변화는 변수에서 제외하였다. Fig. 3은 AR 1 인 경우 PAR별 3가지 천창방식에 따른 아트리움 형태 변화를 나타낸 것이다 성능 평가 방법 Table 2는 시뮬레이션 시 적용된 주요 고정 변수를 나타낸 것으로써, 아트리움의 내부 반사율은 IESNA 의 일반적인 오피스 권장기준을 적용하여 벽 60%, 바 닥 30%로 설정하였다. 아트리움 내부 유리는 창면적 비 51%, 6 mm single 투명 유리 (투과율 88%)로 설정 하였다. 아트리움의 형태 변화에 따른 자연채광 성능 평가는 기상데이터를 이용한 연간 자연채광 성능 평가 가 가능한 Daysim 프로그램을 이용하였다. 자연채광 성능 평가를 위한 기준조도는 아트리움 조 경 식물의 최소 권장 조도를 고려하여 2000 lx로 설정 하였으며 (IESNA, 2000), 아트리움 바닥면을 기준으 로 아트리움의 PAR 형태별 width와 length를 6 등분하 여 총 36개 측정점을 대상으로 연중 06시 ~ 18시까지 하루 12시간 동안 최소 조도 기준을 만족하는 시간의 비율인 DA를 산출하여 자연채광 성능을 비교 분석 하 한국생활환경학회지 였으며, 그에 따른 전기조명에너지 사용량을 산출하였 다. DA2000은 최소 조도 기준인 2000 lx를 만족하는 연 간 시간의 비율을 의미한다. 연간 전기조명 에너지 사 용량 산출 시 조명 제어 방식은 포토센서로 조절되는 디밍 시스템으로 설정하였으며, 전기조명의 경우 식재 의 생육을 위해 사용되고 있는 Bega flora 방전 램프를 적용하였다. 열 성능 시뮬레이션은 SketchUp과 EnergyPlus 프로 그램을 이용하여 평가하였으며, 아트리움을 둘러싼 공 간을 4개의 존으로 구분하고 아트리움 광정 공간을 하 나의 존으로 구분하여 SketchUp 프로그램의 Plug-in인 OpenStudio 에서 제시하고 있는 일반 오피스 공간의 기본 부하 조건을 적용하였으며, 실내 온도는 26oC로 설정하였다. 단 아트리움 광정을 나타내는 존의 경우 천창을 통해 유입되는 일사에 의한 에너지 부하량을 계산하기 위하여 전기조명 부하는 제외 하였으며, 식 물의 생육에 따른 부하는 부하 조건에서 제외하였다. 유리의 물리적 특성은 LBNL에서 제공하고 있는 Optics프로그램과 Window 프로그램을 이용하여 자연 채광 및 열 성능 시뮬레이션 시 영향을 미치는 열관류 율, SHGC 및 투과율을 구성하여 각 프로그램의 입력

6 4 면형아트리움의형태및천창방식에따른자연채광및열성능평가 783 Table 3. Characteristics of canopy glazing Glass U-value[W/m 2 K] SC SHGC Tvis Color 6CL+12A+6CL Blue 변수로설정하였다. 자연채광및열성능시뮬레이션모두 EnergyPlus 에서제공하고있는인천지역의기상데이터를이용하였다. Table 3 은 Windows 프로그램을통해생성된유리재질의물리적특성을나타낸것이다. 유리의크기는현재생산되고있는복층투명유리의최대크기인 2400 mm 3600 mm 를기준으로 PAR 변수별최대등간격으로설정하였다. 유리프레임의경우일반적인프레임두께인 60 mm 60 mm 를적용하였으며천창의구조설계에따른추가적인프레임은제외하였다. 4. 분석결과 4.1. 자연채광성능분석 (DA 2000 ) Fig. 4 는아트리움의형태및천창방식에따른 36 개측정점의평균 DA 2000 값을나타낸것으로써, 3 가지천창방식모두 AR 이감소할수록, 즉아트리움의높이가증가할수록 DA 값이감소하는것을알수있다. 평면방식과볼트방식의경우동일한 AR 및 PAR 에서거의유사한자연채광성능을나타내었으며, 동일한 AR 일경우 PAR 에의한영향이비교적적게나타나는것으로분석되었다. 다만 AR 1 인경우 PAR 변화에따른 DA 값의변화폭이 AR 9, AR 0.25 보다상대적으로크게나타났다. 이는 AR 9 인경우낮은아트리움의높이와천창방식의특성으로인해아트리움광정내로충분한자연광이유입되어전반적으로높은 DA 값이나타나 PAR 변화에따른 DA 값의변화가작게나타나기때문이며, 반대로 AR 0.25 인경우높은아트리움의높이로인해전반적으로낮은 DA 값이나타나 PAR 변화에따른 DA 값의변화가작게나타나는것으로분석되었다. 그러나톱날방식의경우평면방식과볼트방식에비해 PAR 변화에따른 DA 값의차이가 AR 9 에서 9.78%p 로상대적으로크게나타나는것으로분석되었다. 이는톱날방식의경우방향지향성형태로인해평면방식이나볼트방식에비해상대적으로아트리움광정내로유입되는자연광의양이줄어들게되어 AR 9 인낮은아트리움에서도 2000lx 이상의빛유입비율이줄어들기때문인것으로분석되었다. PAR 에의한영향은 PAR 1 또는 PAR 0.69 에서상대적으로높은 DA 값이나타났으며, PAR 0.25 에서가장낮은 DA 값이나타나는것으로분석되었다. Fig. 4. DA 2000 values according to atrium shape and canopy system. Fig. 5. Annual electric lighting uses according to atrium shape and canopy system 연간전기조명에너지사용량분석 Fig. 5 는아트리움의형태및천창방식에따른단위면적당연간전기조명에너지사용량을나타낸것으로써, 그림에나타난바와같이 AR 이감소할수록연간전기조명에너지사용량이높게나타나는것으로분석되었으며, 동일한 AR, 천창방식일경우 PAR 가감소할수록연간전기조명에너지사용량이증가하는것으로나타났다. 평면방식과볼트방식의경우전반적으로유사한연간전기조명에너지사용량이나타나는것으로분석되었으나톱날방식의경우모든아트리움형태에서다른천창방식에비해상대적으로높은전기조명에너지사용량이나타나는것으로분석되었다. 톱날방식인경우 PAR 의변화에따른연간전기조명에너지사용량의변화량차이는 AR 9 에서 kwh/m 2 로가장높게나타나는것으로분석되었으며, 이는기준별 DA 값의변화특성이반영된것으로분석되었다. 그러나 AR 1 과 AR 0.25 에서평면방식과볼트방식 제 19 권제 6 호 2012 년

7 784 김지현 최안섭 송규동 Table 4. The differences between the highest and the lowest DA 2000 values and electric lighting uses in each AR AR DA 2000 (%) Electric lighting uses (kwh/m 2 ) Flat Sawtooth Vault Flat Sawtooth Vault 모두 PAR 변화에따른연간전기조명에너지사용량의차이가 kwh/m 2 ~ 13.90kWh/m 2 로높게나타나는것으로분석되었다. 따라서최소조도기준이높아질수록, 아트리움의높이가높아질수록 PAR 변화에따른 DA 2000 값의변화는차이가없다하더라도아트리움의형태및천창방식의변화에따라아트리움광정내로유입되는빛의유입량이차이가발생하는것으로나타났으며, 연간전기조명에너지사용량은 DA 와비례관계를나타내지않는것으로분석되었다. Table 4 는아트리움의천창방식별 PAR 변화에따른 DA 및전기조명에너지사용량의최대값과최소값의차이를나타낸것이다 냉방부하분석 Fig. 6 은아트리움의형태및천창방식에따른냉방부하량을나타낸것이다. 그림에나타난바와같이동일한천창방식일경우 AR 이감소할수록냉방부하량이전반적으로감소함을알수있으며, 동일한 AR 일경우냉방부하량은볼트방식에서상대적으로높고, 톱날방식에서가장낮게나타나는것으로분석되었다. 이는천창방식별아트리움광정의체적변화로인해인해체적이증가할수록냉방부하가증가하기때문인것으로판단되었다. 평면방식의경우 PAR 변화에따른냉방부하량의차이는 AR 9 에서 998 kw/yr, AR 1 에서 1,743 kw/yr, AR 0.25 에서 1,953 kw/yr 로 AR 이감소할수록 PAR 변화에따른냉방부하의차이가증가하는것으로나타났다. 그러나볼트방식의경우 PAR 변화에따른냉방부하량의차이는 AR 9 에서 8,901 kw/yr, AR 1 에서 5,741 kw/yr, AR 0.25 에서 6,639 kw/yr 로 AR 9 에서가장차이가크게나타나는것으로분석되었다. 이는 PAR 1 인형태가 PAR 0.25 인형태보다천창의높이증가로인해아트리움광정의크기가증가하기때문인것으로판단되었으며, 일사량이보다많이유입되는 AR 9 인경우 PAR 변화에따른냉방부하량의차이가증가하는것으로판단되었다. 톱날방식의경우 AR 9 에서 9,362 kw/yr, AR 1 에서 Fig. 6. Cooling loads according to atrium shape and canopy system. 675 kw/yr, AR 0.25 에서 68 kw/yr 로나타나 AR 9 에서다른천창방식에비해 PAR 변화에따른냉방부하의차이가크게나타나는것으로분석되었으며, AR 1 과 AR 0.25 인경우냉방부하의차이가상대적으로작게나타남을알수있다. 이는톱날방식인경우 AR 9 인낮은아트리움에서는방향지향성천창형태로인해 PAR 변화에따른일사량의유입정도가크게차이가나기때문이며, 아트리움의높이가높아질경우 DA 분석데이터에서와같이높아진아트리움의높이로인해자연광의유입이차단되어 PAR 변화에따른냉방부하의차이가작게나타나기때문인것으로분석되었다. 5. 결론 본연구는아트리움의형태및천창방식에따른자연채광및열성능을비교분석함으로써, 에너지절약적인아트리움설계를위한기초자료를제시하였다. 연구결과를요약하면다음과같다. 아트리움의형태및천창방식에따른 DA 2000 분석결과, 톱날방식의경우평면방식과볼트방식에비해 DA 2000 값이상대적으로낮게나타나는것으로분석되었으며, PAR 변화에따른 DA 값의차이는 AR 9 인경우평면방식및볼트방식에비해크게나타나는것으로분석되었다. 연간전기조명에너지사용량분석결과, DA 2000 값의변화특성이반영되어 DA 값이낮은 한국생활환경학회지

8 4 면형아트리움의형태및천창방식에따른자연채광및열성능평가 785 아트리움형태및천창방식일수록연간전기조명에너지사용량이증가하는것으로나타났다. 그러나 AR 0.25 일경우 DA 2000 값은 PAR 및천창방식에큰영향을받지않는것으로나타났으나전기조명에너지사용량은 PAR 가감소할수록증가하는것으로나타났으며, 천창방식에따른차이도크게나타나 DA 값과전기조명에너지사용량은반비례하지않는것으로분석되었다. 이는아트리움의높이가높아지더라도아트리움의형태및천창방식에따라 2000 lx 를만족시키는자연광의유입량은비슷하다하더라도전체적인자연광의유입량은차이가발생하기때문인것으로분석되었다. 냉방부하량분석결과, 동일한천창방식일경우 AR 이감소할수록냉방부하량이전반적으로감소함을알수있으며, 동일한 AR 일경우냉방부하량은볼트방식에서상대적으로높고, 톱날방식에서가장낮게나타나는것으로분석되었다. 아트리움의형태및천창방식별연간전기조명에너지사용량과냉방부하량을상대적으로비교할경우전기조명설계면적이증가할경우아트리움의형태에따라냉방부하량보다전기조명에너지사용량이차지하는비중이높게나타날수있음을알수있다. 따라서아트리움의형태및천창방식에따른자연채광성능을바탕으로설계조경면적에따른연간전기조명에너지사용량과냉방부하량을고려하여아트리움의형태및천창방식을선택할경우보다에너지효율적인아트리움의설계가가능할것으로판단된다. 후기 이논문은 2012 년도정부 ( 교육과학기술부 ) 의재원으로한국연구재단의지원을받아수행된연구임 (No 및 No ). 인용문헌 노상진, 유호천. 천창형아트리움인접사용공간의채광성능분석에관한연구. 한국태양에너지학회학술대회논문집, 1999: 이영욱, 김정태. 천창형아트리움의채광성능에관한컴퓨터시뮬레이션평가. 한국태양에너지학회학술대회논문집, 1997: 이지영, 손장열, 이영균. 친환경적아트리움을위한개구부계획. 대한건축학회, 2010; 26(1): Aizlewood ME. (1995). The Daylighting of Atria: A Critical Review. American Society of Heating Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers: Aspects of atrium design, Atif MR, Claridge DE, Boyer LL and Degelman LO. (1995). Atrium Buildings: Thermal Performance and Climatic Factors. ASHRAE transactions, 101: Baker N, Fanchiotti A and Steemers K. (1993). Daylighting in Architecture: A European Reference Book.London: James & James. Bednar MJ. (1986). The new atrium. New York: McGraw Hill. Boubekri M and Anninos WY. (1996). Daylight efficiency of an atrium: Part I The four-sided type. Architectural Science Review, 39(2): Boyer L and Song K. (1994). Daylighting prediction and sunlighting strategies for atrium design in hot countries. ASHRAE Transactions, 100(1): Calcagni B and Paroncini M. (2004). Daylight factor prediction in atria building designs. Solar Energy. 76: IESNA. (2000). The IESNA Lighting Handbook: Reference & Application 9th ed. Illuminating Engineering Society of North America, New York, NY. Larson GW and Shakespeare R. (1998). Rendering with Radiance: The art and Science of Lighting Visualization. SanFrancisco: Morgan Kaufmann Publishers. Mardaljevic J, Heschong L and Lee E. (2009). Daylight metrics and energy savings. Lighting Research and Technology. 41: Nabil A and Mardaljevic J. (2005). Useful daylight illuminance: a new paradigm for assessing daylight in buildings. Lighting Research and Technology. 37: Nabil A and Mardaljevic J. (2006). Useful daylight illuminances: A replacement for daylight factors. Energy and Buildings. 38: Reinhart CF, Mardaljevic J and Rogers Z. (2006). Dynamic daylight performance metrics for sustainable building design. LEUKOS. 3(1): Reinhart CF and Walkenhorst O. (2001). Dynamic RADI- ANCE-based Daylight Simulations for a full-scale Test Office with outer Venetian Blinds. Energy and Buildings. 33(7): Samant S and Yang F. (2007). Daylighting in atria: The effect of atrium geometry and reflectance distribution. Lighting Research and Technology. 39: Sharples S and Lash D. (2007). Daylight in Atrium Buildings: A Critical Review. Architectural Science Review. 50: 투고일 : 수정접수일 : 게재승인일 : 제 19 권제 6 호 2012 년

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DBPIA-NURIMEDIA 한국소음진동공학회 2015추계학술대회논문집년 Study of Noise Pattern and Psycho-acoustics Characteristic of Household Refrigerator * * ** ** Kyung-Soo Kong, Dae-Sik Shin, Weui-Bong Jeong, Tae-Hoon Kim and Se-Jin Ahn Key Words