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지하공간의 빛환경 개선 및 조명에너지 저감을 위한 채광시스템 동향 고찰 및 기술제언 연구 = Study on trends in lighting systems and technical suggestions for improving lighting environment and reducing lighting energy in underground spaces
최근 화석연료의 고갈과 함께 에너지 사용량 증가의 문제는 심각한 수준이다. 이러한 에너지 사용량 증가는 지속적으로 증가하는 에너지 사용량은 건물분야의 에너지 사용량과 연관성이 높으며, 이에 따라서 건물분야의 에너지저감을 위한 다양한 연구와 기술개발에 대한 연구가 증가하고 있다. 특히 건물분야에서 냉방 및 난방에 소비되는 에너지 사용량 다음으로 조명에너지 사용량은 두번째로 높은 비중을 차지하고 있다. 특히 지하공간은 자연채광 도입이 상대적으로 더 어려워 이로 인한 문제는 더욱 심각한 상황으로 인식되고 있으며, 이를 해결하기 위한 다양한 채광 시스템이 연구되고 있다. 그러나 지상공간에 대비하여 지하공간의 자연채광에 대한 연구는 여전히 부족한 실정이다. 또한 지하공간의 빛환경 개선을 위하여 도입된 미러샤프트는 고정된 형태를 취하고 있으며, 이는 다양한 외부환경에 대응하여 지하공간의 빛환경 개선에는 부적합하다고 판단하였다. 이에 본 연구는 지하공간에 적용한 채광시스템에 대한 선행기술을 고찰하며, 나아가 새로운 개념의 자연채광시스템을 제안함으로써 향후 제로에너지건축물 달성을 위한 기초자료 제공을 목적으로 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 제로에너지, 광선반 및 미러샤프트에 대하여 문헌 고찰을 진행하였으며, 그에 따른 지하공간에서의 채광시스템에 관한 특성을 도출하였다. 또한, 도출된 지하공간 채광시스템의 성능을 고려하여 가동화 기술이 접목된 새로운 시스템과 형태의 광선반을 제안하였다. 본 연구는 제안한 내용을 기반으로 향후 건물에너지 저감 및 재실자의 쾌적도 개선을 위한 친환경 지하공간 채광시스템 관련 연구 방향을 제시하였다. 이에 대한 결론은 다음과 같다. 1) 현재 다양한 외부환경에 대응하여 주를 이루고 있는 고정형 방식의 광덕트는 실내공간 빛환경 개선에 제약이 많을 것으로 사료된다. 2) 광선반 내장 미러샤프트는 높이와 각도 제어를 통하여 다양한 외부의 빛환경에 대응이 가능할 것으로 판단된다. 3) 미러샤프트 및 광선반을 접목한 새로운 채광시스템을 제안하였으며, 지상에 부착된 PV를 통하여 가동되게 함으로써 제로에너지 건축 가능한 시스템을 제안하였다. 그러나 본 연구는 제안된 시스템에 대한 유효성 검증을 수행하지 못했다는 한계를 가지고 있으며, 이는 향후 다양한 환경에서 성능검증을 진행해야 할 것이다.