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1 Journal of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Vol. 19, No.4, pp. 17~23 June 2005 논문 주거단지의가로조명기구개발및운용방안 (A Development of Street Lighting Fixtures and Operation Plan in Residential Areas) 장수정 * 오은숙 최안섭 ** (Soo-Jung Chang Eun-Suk Oh An-Seop Choi) 요 약 가로조명은이용자의안전과편안한시각환경을제공함은물론이용자의요구에맞는쾌적한분위기를연출하여야한다. 그렇기때문에조명기구의선택에있어서미적인측면이나선례에의존하기보다가로의이용에필요한요구사항과이용자에대한이해가바탕이되어야한다. 본연구에서는기존주거단지에사용되고있는가로조명기구들의문제점을분석하고주거단지가로조명이갖는특수성을규명하여이를반영한조명기구디자인및운용방안을제안하고자한다. Abstract The street lighting needs to provide safe and comfortable environment together with producing good atmosphere suitable for the pedestrian's various needs. Thus, the choice of the street lighting fixtures should be based on the needs of the them and the needs of the street rather than the precedences or appearances. This study proposes street lighting fixtures based on the need of the street lighting and their operation plan, and also analyzes the problems of current fixtures. Key Words:Street lighting, Fixture, Residential area 1. 서론 아파트주택시장이공급자위주에서수요자중심으로변화되면서주택건설업체들은주거의질을높여분양을촉진하고자사의이미지를쇄신할수있는주거단지옥외공간의특성화를경쟁적으로추진해오고있다. 기존의단위시설및공간에그치던개 * 주저자 : 세종대학교건축공학과석사과정 ** 교신저자 : 세종대학교건축공학과교수 Tel: , Fax: aschoi@sejong.ac.kr 접수일자 :2005 년 3 월 2 일 1 차심사 :2005 년 3 월 10 일심사완료 :2005 년 4 월 1 일 선에서최근에는보다범위를확장하여옥외공간전체를대상으로전원적이미지, 풍부한자연환경, 건강및레저중심시설, 참여공간의확보등에역점을두고있다. 야간생활패턴이정착되고빛의질적인요구가증가하고있는추세속에서주거시설에서도야간환경을개선시키기위한노력이필요하며이를위해가로조명의역할은무엇보다중요하다. 가로조명은이용자의안전과편안한시각환경을제공함은물론공간의기능과이용자의생활패턴에맞도록쾌적한분위기를연출하여야한다. 그러나현재대부분의주거단지가로조명들은경제적인이유로요구변화에 17

2 주거단지의가로조명기구개발및운용방안 대응하지못하고있는실정이다. 주거단지가로조명에서자주지적되고있는저조도나광공해 (Light pollution) 의문제는조명설계과정의비합리성에의해발생하기도하지만, 대부분가로의기능과특성을배제하고미적인측면이나검증없이선례에의존하여조명기구를선택하는 1차적인오류들에기인하는바가크다. 국내조명시장의경우미진한조명기구개발로인해선택의한계는물론이는곧가로조명의개선에장애가되고있다. 또한조명기구의운용면에서도이용자의생활패턴이나요구사항을반영한보다효과적인방안들에대한제안이나시도없이답보적인상태가지속되고있다. 그러나아파트건설업체간에경쟁적으로추진중인옥외환경특성화를부각시키기고실현시키기위해서는무엇보다도입주민의요구를반영한운영의변화가반드시필요할것이다. 본연구는일반적인가로조명에대한고찰을바탕으로기존주거단지의실태를조사하여가로조명기구들의문제점을분석함과동시에주거단지가로조명이갖는특수성을규명하여이를반영한조명기구디자인과그운영방안을제안하는데에목적이있다. 2. 연구의범위와대상 2.1 조명기구의유형가로조명기구는높이와경관요소로서의노출유무에따라그형태를분류할수있다. 다음표 1은가로조명기구의유형별분류형태와사용목적에대해기술한내용이다. 보차혼용의가로에서는도로의폭에따라높이에변화를주는폴형과, 조사높이에따라볼라드형과바닥조명그리고지하매입형으로구분한다. 최근주거단지의옥외공간은보차분리가이루어지는추세이나본연구에서는현재대다수주거단지의옥외가로환경인보차혼용의폭 10[m] 미만의가로를대상으로하였고, 기구의유형은낮은폴의보도조명으로하였다. 낮은폴의가로조명기구는 1.5~4[m] 내외높이에설치하여배광에의한목적달성이비교적쉬운특징을갖고있다. 이용자의시선과가까워친근 감과따뜻함을주고조명기구의의장디자인으로경관형성이용이하다. 반면눈부심을유발할수있기때문에발광면의휘도가높아지지않도록해야한다. 따라서설치목적과장소에부합하는광원과배광제어방식, 에너지절약등을다각적으로검토하여야하며주간의주변경관도함께고려해야한다. 표 1. 가로조명기구의유형 Table 1. The typical types of street lighting fixtures 분형태사용목적류 높 이 경관요소 폴형 높은폴 (H:15~25[m]) 일반폴 (H:4~12[m]) 낮은폴 (H:1.5~4[m]) 볼라드 (bollard) 형 (H:0.8~1.5[m]) 바닥 (step light) (H:0.8~1.5[m]) 지하매입형 넓은 주차장이나 광장의 중심에 설치하여 공간의 집중성과상징성창출 넓은폭의도로노면에밝기확보유리, 배광제어가비교적용이좁은폭의도로노면에밝기확보와경관연출효과창출보도를비추거나조명대상의포인트를강조 빛으로동선을유도하거나강조, 연출조명시사용 랜턴 (lantern) 형노볼라드 (bollard) 형주간시주변경관에대한보도조명미적조화필요출 (path light) 기둥 / 벽설치형지면설치형 매 입 수목설치형표면설치형지하매입형수중설치형 경관전체에걸친시각효과유도 2.2 조명기구의배광제어방식 배광의특성에따라조명의질이좌우되므로용도에맞는배광의조명기구를선택하는것이중요하다. 본논문에서는북미조명학회 (IESNA) 에서제안하고있는빛의배광분포와상향광속비율에의한구분방법에따라조명기구의배광제어방식을크게 4가지로구분하였다 [ 표 2]. 일반적으로배광의분포가전방향으로균등하게조사되는논컷오프형, 90[ ] 이상에 5[%] 내외 80[ ] 이상에 20[%] 이내의빛이방출되는세미컷오프형, 18 Journal of KIIEE, Vol.19, No.4, June 2005

3 장수정 오은숙 최안섭 90[ ] 이상에서 2.5[%] 내외 80[ ] 이상에서 10[%] 이내는컷오프형, 90[ ] 이상으로는전혀방출되지않고 80[ ] 이상에서 10[%] 이내의빛이조사되는풀컷오프형으로구분한다. 최근광공해문제가대두됨에따라조명기구설치주변의환경과이용자들에게미치는영향을최소화할수있는배광의기구를선택하는것이바람직하다 [1]. 따라서가로조명의목적에맞는조사방향및효율성을갖춘컷오프형의배광제어방식이권장되고있다. 표 2. 배광제어방식 Table 2. Luminous intensity distribution system 등기구형식 배광 특 징 공간파악이용이 활기있는분위기연출논컷오프형 (Non Cutoff) 쓸모없는빛이많음눈부심발생 주변조명연출에영향 세미컷오프형 (Semi cutoff) 컷오프 (Cutoff) 풀컷오프 (Full Cutoff) 2.3 가로조명의권장조도 눈부심을어느정도제한주위가비교적밝은도로 노면조도효율양호눈부심제어가필요한도로주위가비교적어두운도로 치밀한배광제어노면조도효율양호공간이어둡게느껴짐주변의조명연출효과상승 국내의한국공업규격 (KS) 과한국조명전기설비학회의권장조도, 그리고북미조명학회 (Illuminating Engineering Society, IES) 의권장조도는표 3과같다. 3. 주거단지가로조명의현황분석 주거단지의조명기구들의문제점을분석하기위하여서울특별시와인근수도권소재, 입주 2년미만의브랜드아파트 12곳을대상으로현황조사를실시하였다. 이중다시임의로두곳 ( 종암R, 공덕R) 을정하여입주자설문조사와주요가로의보도면의수평조도를측정하여이를분석하였다. 표 3. 가로조명의권장조도기준 Table 3. Standard illuminance of street lighting fixtures KS 권장조도 [3] 보행자교통 조도 [lx] 수평면조도연직면조도 교통량이많은도로 5 1 교통량이작은도로 한국조명전기설비학회권장조도 국 장소의분류 조도 [lx] 사용상황 주위밝기 수평면조도 연직면조도 야간의사용明 20 4 中 15 3 큼暗 10 2 야간의사용明 10 2 中 내중간暗 5 1 야간의사용明中 5 1 적음暗 3 - 계단 / 급한明 20 4 中 15 3 슬로프暗 10 2 IES(Illumination Engineering Society) 권장조도 [4] 용도 조도 [lx] 보행자및자전거도로 최소수평조도최소연직조도 해갓길및평균위치 외중앙위치 6 11 자전거도로정지위치 2 5 자동차도로에서떨어진보행로 조명기구현황 광원은대부분메탈핼라이드램프로같았으나단지의특성에따라배광제어방식에서차이를보였다 [ 표 4]. 보통위로향하는빛을차단하기위한차폐막을씌운조명기구들이주류를이루었으나세곳은논컷오프형의확산형조명기구를사용하고있었다. 논컷오프형의조명기구는조사대상범위밖으로빛이새어나와장해광 (Light Trespass) 을발생하기도하는데이로인한피해를총칭해광공해라한다. 광공해는심리적스트레스, 불쾌감유발은물론교통상황에서는안전을위협할수있다. 주거단지에서는거주자의안면, 프라이버시에악영향을미치기때문에조명기구의위치, 높이를조절하거나기구에차광판이나루버를부착하여사용하여야한다. 경제적, 미적측면에서장소에따라최적의조명기구를각기사용할수없으므로융통성있게적용할수있는부속품이필요하다. 19

4 주거단지의가로조명기구개발및운용방안 표 4. 조명기구사용현황 Table 4. The fixtures using in current residential area 구분조명기구이용현황 논컷오프형 세미컷오프형 컷오프형 간접방식 상암 W 정릉 I 종암 R 관악 P 방배 X 미아 I 사당 R 공덕 R 방배 E 길음 R 한강 X 대화 I 이용정도를말해주는데, 가로를포함한옥외시설대부분이오전 8~12 시, 오후 16~20시의출퇴근시간에, 또주간보다는야간에높은이용률을보였다 [ 그림 1]. 이는주거단지에서도활발한야간생활패턴이반영되어나타난것으로보여진다. (2) 조명으로인해불편한장소잘못된조명환경으로지적된장소는이용이빈번한보행도로라는응답이많았고그다음은놀이터주변과단지내의사잇길순이었다 [ 그림 2]. 그원인은광해에대한피해보다어두움으로인한불편이아직까지크게작용하는것을알수있다. [ 응답자비율 ] 60% 3.2 입주자설문조사 40% 종암 R 아파트 공덕 R 아파트 입주민의가로이용현황과요구사항을파악하기위해설문조사를실시하였다. 설문조사는 2004년 3 월 5일과 9일, 양일에걸쳐종암R 아파트 41명, 공덕 R 아파트 32명의입주민을대상으로단지내일대일면접조사로이루어졌다. (1) 입주민의옥외공간이용시간 [ 이용률 ] 50% 40% 30% 20% 10% 0% 보행로 놀이터 산책로 체육시설 휴게공간 사잇길 단지주출입구 동주출입구 [ 시간 ] [ 이용률 ] 50% 40% 30% 20% 10% (a) 종암 R 아파트 보행로 놀이터 산책로 체육시설 휴게공간 사잇길 0% [ 시간 ] (b) 공덕 R 아파트 그림 1. 옥외공간의이용시간 Fig. 1. Using time of outdoor space 단지주출입구 동주출입구 이용률은해당장소의전체이용에대한시간대별 20% 0% 보행도로산책로놀이터동출입구사잇길휴게공간체육시설단지주출입구 그림 2. 어두움으로인해불편한장소 Fig. 2. Dissatisfaction sites for darkness 주차장 (3) 설문결과분석향후야간의옥외활동이지속적으로증가할것으로예상해볼때가로조명에의한빛의부족이나과다로입주민에게스트레스나불안의감정을일으키지않는안정된공간을제공하기위해서는위와같은입주민들의요구를충분히반영할수있어야한다. 설문결과에서볼수있듯이비교적명확한입주민의이용패턴을조명운영에반영하는방안을검토할수있다. 일률적인점소등을하고있는현재보다이용률의변화가큰시간별제어는경제적이며효율적인효과를기대할수있다. 더불어주거단지옥외공간의활성화및타단지와의차별화전략으로서가로조명연출에변화를주는방안역시긍정적인반응을기대할수있을것이다. 3.3 조도측정 (1) 사례대상분석조도측정사례대상지의가로조명기구의형식은 20 Journal of KIIEE, Vol.19, No.4, June 2005

5 장수정 오은숙 최안섭 같은낮은폴형의조명기구이나배광제어방식은서로달라종암R 아파트는논컷오프이고공덕R 아파트는세미컷오프형을사용하고있었다. 아래의표 5 는사례대상지의가로조명기구현황이다. 표 5. 사례대상지의가로조명기구현황 Table 5. The current street lighting fixtures in research sites 대상기구형태사양광원 : MH175[W] 종암R 배광제어 : 논컷오프높이 : 3.8[m] 광원 : MH175[W] 공덕R 배광제어 : 세미컷오프높이 : 4[m] (2) 조도측정방법 5[m] 이내 (a) 도로폭 2[m] 이상의도로 5[m] 이내 (b) 도로폭 2[m] 이내의도로 그림 3. 도로폭에따른조도측정점 [2] Fig. 3. Measured illuminance points by street width 조도측정은설문조사와같은날의일몰후 19시이후부터실시하였다. 대상은단지의주요가로로하였다. 조도측정법은 KS와 IES의방법을참고하여다음과같은방법을사용하였다. 도로폭이 2[m] 이상인경우 (a) 는도로의폭을 3등분하고, 2[m] 미만인경우 (b) 에는도로중심을측정선으로정하고, 측정선상에 5[m] 가넘지않는간격으로조도측정점을선정한다. 조도측정높이는지면위 0.15[m] 이하에서측정하였다 [ 그림 3]. 3.4 조도측정결과및분석 (1) 조도측정결과대상아파트의조도측정결과, 종암R 아파트는단 지출입구의 50[lx] 이상의높은조도를제외하면전반적으로 3[lx] 이하의낮은조도가측정되었고, 공덕R 아파트는단지출입구와단지외곽부분이 5~ 10[lx] 였고나머지대부분은 3[lx] 미만의조도를나타냈다. 이러한결과는가로조명기준들과비교해볼때안전성을확보하는데충분한빛을제공한다하기어렵다. 공덕R 아파트의경우, 세미컷오프형의조명기구임에도불구하고노면조도가논컷오프형에비해차이가없었는데, 배광제어에의한조사범위를염두하지않고조명기구의위치를선정했기때문으로사료된다. 특히단지의모퉁이에서는가로조명기구를보행로의안쪽에위치시켜조사범위가가로의노면보다오히려저층부주호내부에더많은영향을주는경우를볼수있었다. (2) 측정결과분석사례조사대상아파트종암R과공덕R의가로조명이전반적으로권장조도에못미치는원인은조명기구의위치선정이나배치, 그리고기구의배광형태등여러가지를생각해볼수있다. 우선사용된조명기구의배광의적절성에대한검증이필요하다. 표 6에서는시뮬레이션통해노면위에서의조사범위를근거로조명기구의타입및배광형태의적절성을검토하였다. 국내외에서사용되는가로조명기구를 Lightscape 3.2 프로그램을활용하여시뮬레이션을한결과이다. 6[m] 폭의차도와 1.5[m] 폭의보행로상에 4[m] 높이의기구를 50[m] 의간격으로배치하였다. A~E 는국내주거단지가로조명의보편적인유형들이고, F~J 는해외의가로조명기구들로사용광원은 J의 250[W] 를제외하고메탈핼라이드램프 150[W] 를공통적으로사용하였다. 배광이대칭인 A, B, C, D, E의경우조사범위의조절이되지않아가로공간이아닌보행로안쪽으로상당한양의빛이조사되어장해광이발생할우려가있다. 반면조명기구의헤드가회전되어조사범위를조절할수있는 F, H, I, J는노면으로의조사범위가넓어효율을좋으나눈부심의우려가있다. G의경우양끝보행로와차로의노면사이에적당한범위로충분히확산되어조사되며적정조도를충족시켜주거단지가로공간에적합한배광형태라판단된다. 21

이에대한대책으로조명기구에발광면을갖는부속조명기능을삽입하여이를보완할수있을것이다. 부속조명의사용은이밖에도주조명에서시도하기힘든심미적인연출이가능하다는이점이있다.

6 주거단지의가로조명기구개발및운용방안 가로조명에서의효율과광공해양측모두를고려할때컷오프형의조명기구성능은우수하다고할수있지만제공하는빛이충분함에도불구하고이용자는심리적으로주변공간을어둡게느끼기는것이단점이다. 이에대한대책으로조명기구에발광면을갖는부속조명기능을삽입하여이를보완할수있을것이다. 부속조명의사용은이밖에도주조명에서시도하기힘든심미적인연출이가능하다는이점이있다. 가로조명은거리의윤곽이나구조를명확히할수가있으며조명방법과사용광원에의해그거리에계절감이나생활의변화를느낄수있도록할수있기때문에안전과공간기능을위한명시적인빛의충족과더불어심미적인빛과의상호보완적인관계를이루어보다쾌적한환경을제공할수있다. 부속조명을활용한다면장식인형태뿐만아니라빛의색변화, 국부조명을통하여주거단지의가로에친근하고생기있는분위기연출이가능하다. 핼라이드램프 (CDM 혹은 CMH 나 HQI) 를검토해볼수있다. 세라믹메탈핼라이드램프는우수한연색효과와수은램프의약 1.8배인 100[lm/W](400[W] 기준 ) 의높은효율, 그리고약 12,000[hr] 의긴수명과램프의크기가소형이기때문에조명기구디자인에융통성부여할수있다는장점이있다. 일반적으로전력이커질수록램프의효율향상과함께눈부심의위험성도높아지므로 150[W] 정도가적합하다. 기존의메탈핼라이드램프 175[W] 에서세라믹메탈핼라이드램프 150[W] 로교체할경우광원의효율증가로에너지절감효과가클것이다. 부속조명의경우에는조도확보의목적보다심리적인측면을고려하여빛의인지성을높이기위한것이므로기존볼라드조명기구에서사용되던 EL 20[W] 또는할로겐램프를사용할수있다. 4.2 가로조명기구모델제안 4. 주거단지가로조명기구설계 4.1 제원 주거단지가로조명을위한광원으로세라믹메탈 부속조명은개폐및확산방향의조절이가능하도록하여광공해피해를최소화하도록설계하였다. 어둠의정도에따라선택적점등이가능하며조명기구의헤드부분을조정할수있어가로의특성에맞게적용할수있다. 그림 4는부속조명의위치를달 표 6. 배광의적절성검증시뮬레이션 Table 6. The verification simulation of luminous intensity distribution 등기구형식배광시뮬레이션등기구형식배광시뮬레이션 A F B G C H D I E J 22 Journal of KIIEE, Vol.19, No.4, June 2005

의모델을대상으로표 7과같이운영방안을구성하였다. B와 C type 의경우는폴의지지부분이약하여운영유지가어려울수있기때문에현실적용이유력한 A type 을선택하였다.

7 장수정 오은숙 최안섭 리하여설계한조명기구모델이다. 5. 결론 그림 4. 3 개의조명기구모델 Fig. 4. The model of three luminaries 4.3 가로조명기구운영안 표 7. 가로조명기구의운영방안 Table 7. Operating plan of street lighting fixtures 구분 연모 [A Type] 출습 - EL 20[W] [B Type] CDM 150[W] EL 20[W] [C Type] CDM 150[W] - 점등시기일몰후저녁심야이용률중간높음낮음주변밝기밝음 어두움 정량적인면과정성적인면그리고에너지절약측면을종합적으로고려하여 A type 의모델을대상으로표 7과같이운영방안을구성하였다. B와 C type 의경우는폴의지지부분이약하여운영유지가어려울수있기때문에현실적용이유력한 A type 을선택하였다. 주변이비교적밝고이용률이많지않은일몰직후에는부속조명만점등하게되고퇴근시간을전후하여이용률이높아지는시간대에는부속조명과주조명을함께점등하여정량적 정성적인효과를얻을수있으며, 이용률이저조한심야에는기능을위한주조명만점등한다. 이와같은제어는타이머장치에의해쉽게조작할수있으며단지의특성에따라시간을재조정할수있다. 가로조명기구의설계는미적인측면에치우치거나검증없이선례에의존하기보다공간의특성과이용자의생리적 심리적요구를충분히이해를바탕으로기능의다양한개발이요구된다. 본연구에서는광공해의피해를방지하고조명기구의효율성을증진시킬수있도록정량적인조도평가를통해가로조명기구를모델을도출하였다. 더불어보다쾌적한주거단지옥외환경조성을위해입주민의생활패턴과요구사항에맞는운영방안을제안하였다. 향후조명기구의개발은한가지관점에서가아니라다양한선택이가능하도록설치환경의특성과사용자의요구를파악하여다각도로접근할필요가있다. 이는적정조도를확보하고더불어정신적 심리적건강을증진할수있는다양한요구가증대되고있기때문이다. References [1] 이소미외 1, 주거지역의옥외가로조명광공해에관한연구, 한국조명 전기설비학회학술대회논문집, [2] KS C 7612, 한국표준협회발행, [3] KS A 3701, 한국표준협회발행, [4] The IESNA Lighting Handbook, Ninth Edition, 저자소개 장수정 ( 張秀貞 ) 1976 년 7 월 15 일생 년명지대건축공학과졸업. 현재세종대건축공학과석사과정. 오은숙 ( 吳恩淑 ) 1974 년 6 월 16 일생 년경기대건축공학과졸업. 현재세종대건축공학과석사과정. 현재 LG 전자근무. 최안섭 ( 崔安燮 ) 1967 년 10 월 4 일생 년한양대건축공학과졸업 년 The Pennsylvania State University 건축공학과건축조명시스템전공졸업 ( 석사 ) 년 The Pennsylvania State University 건축공학과건축조명시스템전공졸업 ( 박사 ). 현재세종대건축공학과교수. 23

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DBPIA-NURIMEDIA Journal of the Korean Institute of IIIuminating and Electrical Installation Engineers Vol. 19, No.4, pp. 47~54 June 2005 논문 19-4-7 주거단지지하주차장의조명계획및운용방법 (A Lighting Plan and Operation Strategy for Underground