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표제지

목차

논문요약 11

제1장 서론 12

1.1. 연구의 배경 및 목적 12

1.2. 연구의 내용 및 방법 14

제2장 자연채광시스템 및 지하구조물 조명 개요 16

2.1. 자연채광시스템의 개요 16

2.1.1. 자연채광시스템의 정의 16

2.1.2. 자연채광시스템의 구성 18

2.1.3. 자연채광시스템의 종류와 특징 22

2.1.4. 반사경 채광 개념 27

2.2. 터널 조명 29

2.2.1. 조명의 특성 29

2.2.2. 조명의 구성 31

2.2.3. 터널의 평균조도계산 32

2.2.4. 터널 조명 기준 33

제3장 반사경 구조에 따른 모사실험 34

3.1. 모사실험의 필요성 34

3.2. 모사실험 개요 34

3.2.1. 실험조건 35

3.3. 실험평가 37

3.3.1. 반사경 별 일사 패턴 37

3.3.2. 시간별 일사 패턴 37

3.4. 모사실험 결과 41

3.5. 반사경배열 설계 43

3.5.1. 곡면 반사경 구조 43

3.5.2. 반사경 재료 45

3.5.3. 반사경 배열에 의한 음영 지역 조도 및 온도 특성 46

제4장 평가대상 선정 및 축소모형 실험 51

4.1. 축소모형 실험 개요 및 실험 51

4.1.1. 평가대상 터널 선정 51

4.1.2. 축소모형의 제작 53

4.2. 축소모형 측정기기 및 측정방법 55

4.2.1. 측정기기 55

4.2.2. 휘도측정 57

4.2.3. 조도측정 58

4.2.4. 온도측정 59

4.3. 측정범위 및 방법 60

4.3.1. 측정지점 태양의 고도각·방위각 60

4.3.2. 실험변수 62

4.4. 반사경 위치별 채광성능 평가 63

4.4.1. ST, CASE 1, CASE 2, CASE 3 온도 분석 63

4.4.2. ST, CASE 1, CASE 2, CASE 3 조도 분석 66

4.4.3. 반사경 미설치, CASE 1, CASE 2, CASE 3 휘도분석 70

제5장 결론 74

참고문헌 76

표목차

표 2.1. 전송방식에 따른 자연채광시스템의 특징 21

표 2.2. 자연 채광의 종류 28

표 3.1. 모사실험 적용 반사경 종류 36

표 3.2. 모사실험 적용 반사경 종류 42

표 4.1. 평가대상 터널의 제원 51

표 4.2. 측정 장비 모습 및 사양 56

표 4.3. 수원시 S대학의 고도각 60

표 4.4. 수원시 S대학의 방위각 61

표 4.5. 실험변수 설정 62

표 4.6. ST시간변화별 온도 64

표 4.7. CASE 1 측정지점온도 65

표 4.8. CASE 2 측정지점온도 65

표 4.9. CASE 3 측정지정온도 65

표 4.10. ST 시간변화별 열방향 평균조도 66

표 4.11. CASE 1 시간변화별 열방향 평균조도 67

표 4.12. CASE 2 시간변화별 열방향 평균조도 67

표 4.13. CASE 3 시간변화별 열방향 평균조도 67

표 4.14. ST모형 시간변화별 행방향 평균휘도 70

표 4.15. CASE 1 시간변화별 따른 행방향 평균휘도 71

표 4.16. CASE 2 시간변화별 따른 행방향 평균휘도 71

표 4.17. CASE 3 시간변화별 따른 행방향 평균휘도 71

그림목차

그림 1.1. 연구의 목적 및 배경 13

그림 1.2. 연구의 흐름도 15

그림 2.1. 자연채광시스템 17

그림 2.2. 자연채광시스템의 구성 18

그림 2.3. 추적·제어장치의 예 19

그림 2.4. 채광부의 설치 예 19

그림 2.5. 전송방식에 따른 분류 20

그림 2.6. 조사부의 예 22

그림 2.7. 반사거울방식 23

그림 2.8. 반사거울+프리즘방식 23

그림 2.9. 프리즘방식 23

그림 2.10. 렌즈·광섬유방식 23

그림 2.11. 반사거울방식 24

그림 2.12. 적용개념도 1 24

그림 2.13. 반사거울방식 24

그림 2.14. 적용개념도 2 24

그림 2.15. 프리즘시스템 25

그림 2.16. 적용개념도 3 25

그림 2.17. 광파이프에 응용하여 건축물에 적용된 모습 26

그림 2.18. 렌즈·광섬유시스템 26

그림 2.19. 적용개념도 26

그림 2.20. 설치사례 27

그림 2.21. 실내 조사 모습 27

그림 2.22. 터널의 조명분포 31

그림 3.1. 모사실험 조건 35

그림 3.2. 시간별 일사 패턴(동지) (위로부터 11:30, 12:30, 13:30) 38

그림 3.3. 곡면경에 의한 반사광의 거리별 확장 패턴(아래 왼쪽부터 11:30, 12:30, 13:30) 39

그림 3.4. 시간별 일사 패턴(위로부터 11:30, 12:30, 13:30) 40

그림 3.5. 반사경 배열의 구조 44

그림 3.6. 반사경 재료의 반사율 45

그림 3.7. 반사경배열을 이용한 자연채광 효과 47

그림 3.8. 채광 온도 및 조도 변화-1 48

그림 3.9. 채광 온도 및 조도 변화-2 50

그림 4.1. 평가대상터널 표준단면도 52

그림 4.2. 평가대상 터널 평면도 및 종단면도 53

그림 4.3. 축소모형 단면도 54

그림 4.4. 축소모형 터널의 형상 54

그림 4.5. 터널 입구부 휘도측정 위치 및 설치 간격 57

그림 4.6. 터널 입구부 조도측정 위치 및 설치 간격 58

그림 4.7. 터널 입구부 온도계설치 위치 및 간격 59

그림 4.8. 태앙이 뜨고 지는 위치와 태양의 고도 61

그림 4.9. 반사경 설치 위치 62

그림 4.10. ST모형 시간변화별 기준선 온도 곡선 64

그림 4.11. ST, CASE 1, 2, 3 시간변화 조도곡선 69

그림 4.12. ST, CASE 1, 2, 3 시간변화 휘도곡선 73

초록보기

자연광은 에너지를 사용하지 않고 실내조도와 열에너지를 제공하는 에너지절약의 측면 이외에 도시환경의 질을 향상시키고 외부와의 연계성을 향상시켜 시간과 날씨의 변화를 느끼게 하여 심리적, 생리적 측면으로도 장점을 가지고 있다. 또한 실내 환경의 질을 결정하는 중요한 요소이다. 그러나 현대의 도시환경에서는 토지이용의 극대화를 위한 고밀화, 고층화가 이루어지고 있다. 이러한 대안으로 정책적 관점에서는 에코도시를 지양을 하고 있다.

이러한 문제점의 대안으로 지하구조물 특히, 터널구조물을 많이 설치하고 있는 실정이지만 터널구조물에서는 협소한 공간, 교통에 의한 압력 및 혼란등의 위험성이 있는 특수한 장소로서 사고발생시 대형 사고를 초래한다.

본 연구에서는 국·내외의 자연채광시스템의 개발현황과 활용현황을 조사·분석하여 설치가 용이하고 비교적 높은 조도를 제공할 수 있으며, 경제적인 측면으로도 설치비용이 저렴하여 활용성이 좋은 반사경을 이용한 터널입구부 자연채광시스템을 개발 모델로 선정하였다.

우선 조도, 휘도, 혼도 실측을 검토하기 위한 방법으로서 일반적으로 응용되고 있는 1/50축소 모형을 제작할 계획이다. 터널 입구부에는 각기 다른 위치에 반사판을 설치, 반사율 90%효율의 반사재료를 부착시켜 모형을 제작하였다.

터널구조물의 실내 조도치 예측을 위한 모형의 터널내부 안쪽은 검정색판을 붙여 외부조명이 터널내부에 들어가는 간접조도의 영향을 최대한 억제시키고 직접 조도의 영향만을 검토하였다.

조도측정장치는 외부 천공조도를 고려하여 측정하였고, 반사판의 타입별로 특성치를 실험하였으며, 야외 터널모형실험에 의한 측정치 온도, 조도비, 휘도를 통하여 비교·분석하고자 한다.

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