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보나 증
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1 도로및교량구조물에의한농지의일조시간산정용도구개발 Developing a Sunshine Hours Calculation Tool for Crop Fields with Nearby Traffic Roads and ridges 송규동 * 김민희 ** 김민성 *** Song, Kyoo-Dong Kim, Min-Hee Kim, Min-Sung Abstract Recently disputes related to reduced sunshine hours for crop fields due to adjacent traffic roads and bridge structures have been increased in Korea. Differently from lawsuit related to sunshine hour for residential buildings, in which only sunshine hours for winter solstice are considered, the sunshine hours for crop fields require to consider those of one whole year or, at least, of the periods of crop cultivation. The purpose of this study was to develope on easy-to-used sunshine hour calculation tool which can be used by a government agency. 키워드 : 도로, 교량, 일조권, 일조시간, 농지 Keywords : Road, ridge, Rights for Daylight, Sunshine Hour, Crop Field 1. 서론 1) 1.1. 연구의배경및필요성최근들어자연환경과생태계손상을최소화하고자하는취지에서기존의산림을훼손하여건설되는도로나땅을굴착해야하는터널보다는산을가로질러통과하는고가도로, 교량등의외부구조물들이건설되는빈도가높아지고있는실정이다. 그러나이경우산림자원을보호하는장점은있으나, 신설되는구조물과인접된지역에는연간태양광이유입되지않거나또는그유입량이줄어들어농축업과관련한일조환경상의큰피해가예상된다. 우리나라의헌법에서도 모든국민은건강하고쾌적한환경에서생활할권리를가진다 라는내용의환경권이규정되어있고, 또한국민들의삶의질에대한요구가점점높아짐으로써일반주거지역과전용주거지역에서주거용도의건물에대한일조환경권은법적으로보호받고있다. 그러나구조물에의한비닐하우스의농작물이나밭작물에대한피해에대해서는일조권관련법규는물론피해여부를판단할수있는기준도마련되지않은실정이다. 최근환경부산하중앙환경분쟁위원회에서교량이나탑등의외부구조물에의한일조방해에따른농작물피해에대한배상판결이내려졌고, 이를계기로유사한환경분쟁조정신청이다수접수될것으로예상되고있다. 따라서향후도로및교량구조물건설로인하여인접농지로유입되는일조시간증감에대한정량적인분석이요구되어진다 연구의목적 2) 본연구의목적은외부도로및교량구조물 ( 이하구조물 ) 건설로인한연간인접농지에유입되는일조시간변화량을정량적으로예측하는도구를개발하는데있다. 1.. 연구의범위및진행방법구조물을구성하는부분은크게상부구조의상판과하부구조의교각으로구분할수있으며 ( 조효남, 21), 교각의경우폭과넓이가다양하고시간의추이에따라일영범위및일영방위각의변화가다양하므로본연구에서는구조물상판에의한인접농지의일조시간을예측하는것으로범위를국한하여진행하였다. 본연구의진행방법및내용을요약하면다음과같다. 1) 국내구조물의현황을파악하고분석하여인접농지의일조시간에영향을주는주요변수들을파악하였다. 2) 국내전지역을위도에따라 5지역으로구분하였으며, 월별대표일 ( 매월 21일 ) 의일출에서일몰까지 1분간격으로태양의기하학적위치를계산하였다. ) 구조물의주요변수로서구조물방위각, 높이, 폭, 두께 * 정회원, 한양대, 건축학부교수, Ph.D. ** 정회원, 한양대, 석사과정 *** 정회원, 한양대, 박사과정 본연구는환경부산하중앙환경분쟁조정위원회의연구비지원으로수행되었음. Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd. 大韓建築學會論文集計劃系 21 권 호 ( 통권 2 호 ) 25 년 월 221

송규동 김민희 김민성 를설정하였으며구조물과농지간의수직적높이를고려한경사보정을실시하였다. 4) 구조물상대높이 (H) 를활용하여인접지역을구조물의길이방향과나란한.H간격의수평그리드로나누어각그리드간격사이의범위에서유입되는일조시간을집계하였다. 5) 그리드간격별일조유입시간은월별총일조시간과비교하여최종일조침해율의도식화된자료로서제시되었다.

2 송규동 김민희 김민성 를설정하였으며구조물과농지간의수직적높이를고려한경사보정을실시하였다. 4) 구조물상대높이 (H) 를활용하여인접지역을구조물의길이방향과나란한.H간격의수평그리드로나누어각그리드간격사이의범위에서유입되는일조시간을집계하였다. 5) 그리드간격별일조유입시간은월별총일조시간과비교하여최종일조침해율의도식화된자료로서제시되었다. ) 제시된일조침해율을활용하여구조물및지역별변수에따른분석결과를제시하였으며, 마지막으로일조침해율을이용한일조분석방법을제시하였다. 표 1. 도로법에따른도로의구분고속도로일반국도특별지방도시도군도구도광역시도도로광로대로중로소로구분 1류 2류 류 1류 2류 류 1류 2류 류 1류 2류 류폭 (m) 이상 ~7 ~5 ~4 ~5 ~ ~25 ~2 ~ ~ ~1 미만 D C 2. 이론적고찰 2.1. 국내구조물의설치현황도로라함은일반의교통에공용되는길로서, 도로법제2장 ( 도로및노선 ) 제11조 ( 도로의종류와등급 ) 에서구분하고있는도로의분류는표 1과같다 ( 한국도로공사 ). 교량은일반적으로하천, 계곡, 도로, 철도등의장애물을사람이나차량이안전하게통행할수있게하기위하여설치한구조물로정의되며, 도로법에따르면뼈대, 교각등에상판구조를얹은것으로간주하고있다 ( 건설연구정보센터 ). 그림 1에서그림 은 24년 4월건설교통부에서발표된전국도로상교량조서에따른각현황을분석하고도식화하여나타낸것이다. 도로의분류에따른교량현황을살펴보면고속도로와일반국도가절반정도를차지하고있으며도로의종류에따른도로폭의구분은 2m 이하의소로와중로 2류가 % 이상을차지하고있다. 교량의평균교장은 8m이고, 교량의높이는평균 5.8m 로 1m 이하가 8% 이상을차지하고있다. 또한특별 광역시도는차량의증가, 신도시개발에따른도시고속도로의건설로타지역에비하여교장이길지만지형상산간지역이많은강원, 경북지역에비교적더많이건설되어있음을알수있었다. A A: 소로 (8~m) : 중로 (~25m) C: 대로 (25~4m) D: 광로 (4m이상) 그림 1. 도로구분별교량현황 D C A 2.2. 태양의기하학적위치태양의위치는식 (1) 과식 (2) 의고도각 (α) 과방위각 (φ) 으로나타낼수있으며, 일출시간 (S t) 과일몰시간 (Ss) 은식 () 과식 (4) 에의하여산정한다. A: 8~5m : 5~1m C: 1~2m D: 2~5m E: 5m이상 (1% 미만 ) 그림 2. 교량높이별교량현황 α δ ϕ δ ϕ ω 1 = sin (sin sin + cos cos cos ) (1) 1 cos δ sin ω φ = sin ( ) cosα St = 1 cos ( tan δ tan ϕ) (2) () 2 1 cos ( tan tan ) Ss = St + δ ϕ 단, δ : 태양의적위, ϕ : 위도, ω : 시각 (4) 고속도로일반국도특별광역시도지방도시도군도구도 그림. 도로구분별교장현황 ( 단위 : m) 222 大韓建築學會論文集計劃系 21 권 호 ( 통권 2 호 ) 25 년 월 Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd.

3 도로및교량구조물에의한농지의일조시간산정용도구개발. 일조분석을위한주요변수설정.1. 대상지역구분및월별총일조시간 전국전지역 ( 북위 ~8 ) 을대상으로 1 간격의 5 개지역 (.5, 4.5, 5.5,.5, 7.5 ) 으로구분하여분석하였으며, 일반지방시 (Clock Time) 가아닌진태양시 (Solar Time) 를기준으로각지역별경도는제외하였다. 월별총일조시간은표 2와같이연간 1월에서 월까지매월대표일 (21일) 에일출에서일몰까지의시간으로산정하였다. 그러나고도각이 1 미만인경우에는태양으로의일조및일사량이미약한반면일영의범위는방대하므로계산범위에서제외하였다. 표 2. 위도별월별총일조시간 ( 단위 : 분 ) 월위도 1월 2월 월 4월 5월 월 7월 8월 월 1월 11월 월 주하여 t를포함하여구조물의높이를산정하고 T<t이거나.5<w인경우에는 t를구조물의폭에포함하고구조물의높이에서는제외하여계산하였다. N E φ ws 길이방향의법선 φ φ w 구조물의길이방향 S 그림 4. 구조물방위각과태양방위각의개념도.2. 구조물의주요변수설정구조물의제원은상기분석된결과를바탕으로하여그림 4와그림 5에나타난것과같이구조물의방위각 ( 구조물의길이방향의법선과정남방향이이루는각도, 동향 (+) 서향 (-) 으로구분 ), 높이, 두께, 폭을주요변수로설정하였다. 구조물은직선의형태로한정하였으며, 상부구조의복잡한형태와크기는간략하게두께로써표현하였다. 구조물의벽방위각은정남방향, 남동, 남동, 정동방향의 4방향으로나누어분석하였으며, 남서방향의경우정남기준으로대칭된남동방향자료를활용하여분석가능할것으로판단하여본연구결과자료에서제외하였다. T H S 여기서, H : 구조물의상대적인높이 (m) : 구조물의폭 (m) T : 구조물두께 (m) S : 구조물에의해생기는일영의총길이 (m).. 구조물과인접지역간의경사지보정그림 에서나타난것과같이인접농지 (지점) 가평지 그림 5. 구조물의개념도및변수명 가아닌경사지일경우에는구조물과인접농지간의해발고도를확인하고식 (5) 를이용하여경사도 K를산정한다. T K = A h (5) (+) h A 단, A : A 지점의해발고도 (m), : 지점의해발고도 (m) H (-) h 이때, K -1인경우에는인접농지의경사가 (+) 방향으로진행되므로구조물에의한일조피해가없는것으로판단된다. 만일 -1<K 1인경우에는 H=h로적용하고 1<K 2인경우 H=2h를적용하는방법으로경사도에따라상대적인높이를적용한다. 또한상부구조가 T형인경우에는그림 7에나타난것과같이구조물의폭 () 과의관계를고려하여야한다. T t이고.5 w인경우에는 t의영향은없는것으로간 여기서, H : 외부구조물의상대적인높이 (m) h : 외부구조물의실제높이 (m) 그림. 인접농지가경사지일경우상대높이 h 大韓建築學會論文集計劃系 21 권 호 ( 통권 2 호 ) 25 년 월 22 Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd.

4 송규동 김민희 김민성 4. 구조물에의한일조침해분석방법 4.1. 일영길이및일영범위 구조물에의한인접지역일영은구조물길이방향과나란하게발생하며, 그림 8과같이일영각을계산하여계산할수있다. 구조물에서법선방향으로일영이시작되는위치 (S S) 까지의거리 (d) 는그림 와같으며식 () 에서계산된태양위치에따른일영각 (P) 을계산한후식 (7) 을이용하여구조물의높이를이용하여산정한다. 1 tanα P = tan ( ) cosφ ws H d = tan P 단, φ : 태양방위각, φ w : 구조물의방위각 φ ws : 구조물의태양방위각, φ w φ 그림 에서나타난것과같이일영이시작되는위치 (S S) 는각지역의위도와구조물의방위각을고려하여계산하였기때문에구조물높이에따른비로나타낼수있으며일영의총길이 (S) 는일영이시작되는위치 (S S) 에서구조물의법선방향으로구조물의폭 () 과두께 (T) 에의해생기는일영길이 (A T) 를합한길이까지증가한다. 따라서일영의총범위는식 (8) 과같이표현할수있다. () (7) Ss S Ss + + ( A T) = SE (8) T t w 여기서, w : 상판하단부의폭 (m) t : 상판하단부의두께 (m) 그림 7. 상부구조가 T형인구조물의단면천정일영각 P 길이방향의법선 구조물두께 (T) 에의한일영범위는태양의위치에따라일영각으로계산가능하나구조물두께의값이피해지역인농지면적와비교하여그피해범위가적으므로본연구에서는표 과같이외부구조물두께 (T) 에대한일영길이의보정치를제시하였다. 계산방법은구조물두께 (T) 를단위길이로한경우월별, 시간별일영길이를평균하여도출한값이다. T 그림 8. 일영각의개념 표. 위도 7.5 인경우구조물두께 (T) 에대한보정값 (A) 월각도 1월 2월 월 4월 5월 월 7월 8월 월 1월 11월 월 H D d Ss 일영각 S A T SE 4.2. 일영시간및일조침해율의산정구조물상대높이 (H) 를활용하여인접지역을구조물의길이방향과나란한.H간격의수평그리드로나누었다. 예를들어, 구조물의높이가 m이고, 인접지역이평지인경우인접지역은 m(.h m) 간격으로그리드가나누어진다. 각그리드사이의범위에서구조물에의해가려지는일영비율이 5% 이상이되면일조침해를받는것으로판단하여일조침해시간으로판단하였다. 최종각그리드간격별분석결과는월별비교가가능하도록총일조시간에대한일조침해시간의비율인일조침해율로써제시하였다. 여기서, H : 구조물의상대적인높이 (m) : 구조물의폭 (m), T : 구조물두께 (m) D : 구조물에서의이격거리 (m) S : 구조물에의해생기는일영의총길이 (m) Ss : 일영이시작되는위치 (m) SE : 일영이끝나는위치 (m) A : 월별보정치 ( 표. 참고 ) d : 구조물에서일영이시작되는위치까지의거리 (m) 그림. 구조물과일영길이의관계 224 大韓建築學會論文集計劃系 21 권 호 ( 통권 2 호 ) 25 년 월 Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd.

5 도로및교량구조물에의한농지의일조시간산정용도구개발 5. 일조침해율분석결과 5.1 위도별일조침해율분석결과그림 1에서그림 는구조물의방위각이 이고 월 /월, 월, 월인경우이격거리별위도에따른일조침해율을나타낸것으로국내지역의위도에따른차이는거의없는것을알수있다. 5.2 계절별일조침해율분석결과그림 1에서그림 는위도가 7.5 인경우, 월 /월, 월, 월별구조물의방위각에따른이격거리별일조침해율을나타낸것으로구조물의방위각이증가할수록이격거리당일조침해율은감소하지만일조침해범위는증.H 그림 구조물의방위각 월인경우위도에따른분포 - 가하는것을알수있다. 특히 월 /월의경우에는구조물의방위각과는무관하게구조물로부터이격거리가 이되는위치에서일조침해율이가장높은것으로나타났다. 이는일출에서일몰까지일영의길이는변화하지만일영각에대한일영길이즉구조물의이격거리가동일하므로발생한원인으로분석되었다 구조물방위각에따른일조침해율분석결과그림 1에서그림 1는위도가 7.5 인경우, 구조물의방위각에따른 월, 월, 월의이격거리별침해율을나타낸것으로구조물의방위각이증가할수록일조침해율은감소하지만월별일조침해범위가유사해짐을알수있었다 그림 1. 위도 7.5 월 /월인경우구조물의방위각에따른분포 H 그림 1. 구조물의방위각 월 / 월인경우위도에따른분포 5 그림 14. 위도 7.5 월인경우구조물의방위각에따른분포 H 그림 구조물의방위각, 월인경우위도에따른분포 그림. 위도 7.5 월인경우구조물의방위각에따른분포 - Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd. 大韓建築學會論文集計劃系 21 권 호 ( 통권 2 호 ) 25 년 월 225

6 송규동 김민희 김민성. 구조물에 의한 일조침해율 산정방법의 예 구조물에 의한 일조침해율의 산정방법은 상기 설명한 내용을 바탕으로 하여 그림 1의 흐름도에 따라 진행하 m 25m 수 있다. 그림 17은 위도 7.5 인 지역에 위치한 구조물과 인 접 농지와의 실 예를 보인 것으로, 대상 지역과 구조물의 대상 지역 구조물의 상부 75 25m 수직적 관계는 동일한 높이로 간주하였다. 이격거리(D)는 구조물의 높이에 따른.H의 간격으로 구분되므로 교량 의 높이(H)가 m이므로.h인 m가 된다. 일영의 길이는 구조물의 방위각을 고려하여 계산하였기 때문에 구조물의 방위각의 법선 방향으로 진행하게 되며 일영의 총 길이는 그림 와 식(8)에 나타난 것과 같이 폭 ()와 두께(T)의 보정값을 합하여 산정한다. 이때 두께 에 대한 보정값은 표 을 참고한다. 구조물의 방위각이 인 월의 경우 일영의 길이는 폭 2m, 두께 2m, 보정 (A) 배치도 값.7을 적용하면 21.4m(2+(2x.7))이 되고 일영이 시작 되는 각 이격거리마다 21.4m 만큼씩 일영이 발생하게 되 고 이에 따른 이격거리당 일조침해율은 그림 18과 같이 2m 이격거리에 따른 누적된 값으로 일조침해율을 산정하게 2m 된다. 구조물의 상부 m 구조물의 제원파악 위도의 선정 [높이, 도로폭, 두께] 구조물 높이에 따른 경사도 파악을 통한 이격거리 산정(.H) 구조물의 상대 높이 산정 피해 인접 농지 일조침해율 산정] () 단면도 그림 1. 구조물에 의한 일조침해율 산정의 흐름도 이격거리 25m [이격거리에 따른 누적 [도로폭+(두께 보정값)] 일조침해율 5m 2m 일조침해율 산정 일영길이의 산정.H.H 그림 17. 구조물과 인접 농지의 관계 1.5H 2.1H 2.7H 1% % 17% 14% % % % 2% 2% 1% 1% 총일조 침해율 1% 25% 42% 4% 4% 2% 18% 11% 7% 그림 18. 위도 7.5 구조물의 방위각 인 경우 총 일영길이에 따른 일조침해율(%) 22 大韓建築學會論文集計劃系 21권 호(통권2호) 25년 월 Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd. 5%

7 도로및교량구조물에의한농지의일조시간산정용도구개발 월시간거리 표 4. 위도 7.5 구조물방위각 일때 1 월 2 월 월 4 월 5 월 월 7 월 8 월 월 1 월 11 월 월 H -5.4H -5.1H -4.8H -4.5H -4.2H -.H -.H -.H H H H H H H H H H H H 4.H 1.H 4.2H 4.5H 4.8H 5.1H 5.4H 5.7H 월시간거리 표. 위도 7.5 구조물방위각 일때 1 월 2 월 월 4 월 5 월 월 7 월 8 월 월 1 월 11 월 월 H -5.4H -5.1H -4.8H -4.5H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 1 5.7H 표 5. 위도 7.5 구조물방위각 일때 월 1월 2월 월 4월 5월 월 7월 8월 월 1월 11월 월 시간거리 H -5.4H -5.1H -4.8H -4.5H -4.2H -.H -.H -.H H H H H H H H H H H H H H H H H H 1 5.4H 5.7H 표 7. 위도 7.5 구조물방위각 일때 월 1월 2월 월 4월 5월 월 7월 8월 월 1월 11월 월 시간거리 H -5.4H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H H 5.4H 5.7H Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd. 大韓建築學會論文集計劃系 21 권 호 ( 통권 2 호 ) 25 년 월 227

8 송규동 김민희 김민성 7. 결론본연구는외부구조물에의한인접농지의일조침해정도를정량적이며간단하게분석가능한도구를개발하기위하여진행하였으며지금까지내용으로요약하면다음과같다. - 국내전지역을위도에따라 5지역으로구분하여분석하였으며, 연간월별대표일 ( 매월 21일 ) 의일출에서일몰까지일조시간을계산하여월별총일조시간으로판단하였으며, 구조물의주요변수로서구조물방위각, 높이, 폭, 두께를설정하였다. - 구조물상대높이 (H) 를활용하여인접전체지역을구조물의길이방향과나란한.H간격의수평그리드로나누어각그리드간격사이의범위에서유입되는일영시간을집계하여일조침해율을제시하였다. - 국내위도별일조침해율을비교한결과큰차이가없는것으로나타났으며구조물의방위각이증가할수록이격거리에따른일조침해율은감소하지만일조침해범위는증가하는것을알수있었다. - 본연구결과에서제시된일조침해율분석방법을적용하면구조물에의한인접지역의개략적인일조시간산정과일조침해율이분석이가능하여신속한일조피해평가가가능해질것으로예상된다. - 향후구조물의하부구조에의한일조침해율산정에관한연구와농지에서재배되고있는농작물을대상으로하여피해정도를파악하는연구가진행되어야할것이다 절에서국내위도에따른일조침해율은큰차이를보이지않으므로경인지역인위도 7.5 인지역을대표로선정하여표 4에서표 7에서구조물방위각이,,, 인경우구조물에서의 에따른일조침해시간을침해율로제시하였다. 표에서횡방향의거리는그림 의구조물에서의 를표시한것으로구조물남측끝에서대상지점까지의거리를보인것이다. 연간일조피해를받는부분은음영으로처리하였다. 참고문헌 1. 건설교통부, 24, 교량현황조서 2. 조효남, 2, 교량공학, 구미서관. 한국건설기술연구원, 21, 도로설계편람 Ganslandt, R. and H. Hofman. 12. Handbook of Lighting Design. 7. IES Calculation Procedures Committee, Recommended proctice for the calculation of daylight availability, Journal of IES, IESNA, July, p.81~2, N. Lecjmer, 1, Heating cooling, lighting Design methods for architecture, p.4~5 ( 接受 : ) 월 월 월그림 1. 위도 7.5 구조물의방위각이 인경우대표월별분포 월 월 월그림 2. 위도 7.5 구조물의방위각이 인경우대표월별분포 월 월 월그림 21. 위도 7.5 구조물의방위각이 인경우대표월별분포 월 월 월그림 22. 위도 7.5 구조물의방위각이 인경우대표월별분포 大韓建築學會論文集計劃系 21 권 호 ( 통권 2 호 ) 25 년 월 Copyright (C) 25 NuriMedia Co., Ltd.

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DBPIA-NURIMEDIA 일조창과태양의기하학적위치관계에따른 일조시간평가타당성연구 김지현 *, 김민성 **, 송규동 *** * 한양대학교대학원건축공학과 (j h ki m9 4 @aesl.hanyang.ac.kr), * * 한양대학교대학원건축공학과 (mskim48@naver.com), *** 한양대학교건축학부교수 (kdsong@hanyang.ac.kr) The Effect of Geometric