본 연구에서는 온열환경에 따른 쾌적감을 조사하기 위하여 온열환경을 평가할 수 있는 지표로서 생리신호를 분석하였다. 생리신호로는 인체의 자율신경계에 대한 반응을 나타내는 HRV변수 및 대뇌의 각성수준을 나타내는 CNA파형의 변이도를 이용하였다. HRV스펙트럼분석을 통해 얻어진 HF/LF변수를 이용하여 주어진 환경하에서 교감 및 부교감 신경의 활동성을 조사하였고, CNA 파형에서는 경고신호가 주어진 뒤 0.5-1초 구간의 면적값을 이용하여 온열쾌적감과의 상관성이 높게 나타나지 않은 반면, HRV스펙트럼분석에서는 휴지기에 비해 발과 얼굴부위에 대한 HF/LF값이 높은 사실을 통해 교감신경에 비해 부교감신경이 지배적이라는 사실을 알 수 있었다. 이러한 결과는 바과 얼굴이 주위온도에 따른 인체의 쾌적감을 변화시키는데에 있어서 주된 부위임을 나타내며 HRV스펙트럼분석 및 CNV파형의 관찰이 온열환경에 대한 쾌적감을 평가하는데 유용한 지표로 사용될 수 있음을 말해준다.
최근 온열 환경에서 인간의 쾌적감에 대한 관심이 커지고 있다. 온열쾌적감에 영향을 주는 요인들로는 온도, 습도, 기류 둥의 물리적 요인과 성별이나 체질 둥의 개인적인 요인들 뿐만 아니라 온열환경에서 느끼는 인간의 감성적인 측면도 요인으로 작용하게 된다. 본 연구에서는 여러가지 온열 환경 중에서 기류환경에 따른 인간의 온열 쾌적감을 평가하기 위해 생체반응의 변화 및 감성의 변화에 따른 생리신호를 분석을 통해 살펴보았다. 기류환경은 기존에 사용되고 있는 풍향변화기류 및 풍량변화기류와 새롭게 개발되어진 감성기류의 3가지 기류 조건을 제시하였고, 이에 따른 인체의 자율신경계의 반응과 감성 상태를 관찰하기 위해 심전도(ECG)와 뇌파(EEC)를 측정하여 HRV(Heart Rate Variability) 분석과 EEG 주파수 스펙트럼 분석을 시행하였다. 생리신호 분석결과 심전도의 HRV 분석에서는 감성기류가 풍향변화 기류와 풍속변화기류에 비해 HF/LF 비가 높게 나타났고, 뇌파의 주파수 스펙트럼 분석에서도 $\beta$파에 대한 뇌파의 상대 전력비가 감성기류에서 높게 나타나 감성기류가 제시된 다른 기류인 풍향변화기류나 풍속변화기류에 비해 쾌적한 온열환경 제시를 위한 기류조건이라고 평가되었다. 결론적으로 심전도의 HRV분석과 뇌파의 주파수 분석이 .제시된 기류환경의 온열쾌적감 평가에서 서로 유의한 결과를 나타냄으로써, 이들 생리신호의 분석이 온열환경에 따른 인간의 감성 변화를 객관적으로 나타내고 온열 쾌적감을 평가하는데 있어 유용한 정보가 될 수 있음을 제시하였다.
본 연구에서는 기존의 공조방식 및 본 연구에 제안된 개별환경제어시스템(PEM)으로부터 재실자가 거주하여 사용하고 있는 컴퓨터룸(CR)에 대해 기하학적으로 3차원 시뮬레이션을 수행하여 CR의 열취득과 재실자 온열 쾌적감을 감성공학적 측면에서 분석하였다. 본 연구로부터 바닥으로부터 공기를 유입하여 천정으로 유출하는 바닥취출공조(TAM)방식이 실내 환경 개선에 유리하고 디퓨저만을 통하여 공기가 유입되어 천정과 바닥으로 공가가 유출되는 개별공조(PEM) 방식은 열적 냉각 성능은 좋으나 컴퓨터와 재실자 주변에 강력한 ㅐ순환 유동을 유인하여 실내 환경의 쾌적감 측면에서는 불리하다. 그러나 PEM과 TAM방식의 결합이 감성공학적 온열특성 분포로부터 CR의 재실자 주변온도 분포에 최적임을 알 수 있다.
실내 공기조화를 하는 거주역에 대한 온열환경요소의 자극 변화를 통해 실내 에너지를 절약할 수도 있으며 쾌적감도 향상시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 거주자의 온열감각을 자극할 수 있는 온열요소 중 비교적 영향이 크고 용이하게 제어할 수 있는 온도 및 기류의 변동으로 한국인의 온열감각(온냉감, 쾌적감, 만족감)에 미치는 영향을 실험을 통하여 파악하였다. 온도 및 기류별 실험을 통하여 22$^{\circ}C$, 24$^{\circ}C$, 26$^{\circ}C$의 각 온도에 대한 패케지 에어컨의 강, 중, 약 기류에 대한 인체순응 시간과 인체 변화를 파악하였다. 또한 인체순응시간을 고려한 온도 상승 실험을 통하여 24$^{\circ}C$, 26$^{\circ}C$에서 1$^{\circ}C$온도 상승시 인체의 온열쾌적감의 변화를 파악하였으며 온도 상승을 통한 인체 순응시간을 도출하였다. 본 실험을 통하여 초기공조 조건을 24C$^{\circ}C$ 로 한 경우 인체순응을 통한 온도 상승으로 30분 후의 공조중기와 공조후기에 온도 및 기류의 지속적인 변동 자극으로 온냉감은 "약간 서늘하다"를 지속적으로 유지하고 있으며 온도상승으로 인한 쾌적존의 높은 온도에서도 기류의 영향으로 쾌적감은 30분 이후부터 "쾌적"을 지속적으로 유지하는 것을 알 수 있었다. 따라서 본 연구를 통하여 인체순응을 고려한 온도 및 기류의 자극을 통하여 공조초기부터 공조말기의 장시간에도 인체가 지속적인 쾌적성을 유지한다는 것을 알 수 있었다.성을 유지한다는 것을 알 수 있었다.
온열쾌적감에 영향을 주는 중요한 요인들로는 온도, 습도, 기류 등의 물리적 요인과 성별이나 체질 등 뿐만 아니라 온열환경에서 느끼는 인간의 감성적인 측면도 요인으로 작용한다. 본 연구에서는 여러 가지 온열 환경 중에서 실내의 상하온도차와 기류방식의 제어에 따른 생체반응의 변화, 및 감성의 변화를 관찰하여 온열환경에 따른 인간의 온열쾌적감을 평가하기 위해 생리신호를 측정, 분석하였다. 인간에게 가장 쾌적함을 주는 최적의 실내 상하온도차와 기류제어방식을 구현하기 위한 평가방법으로 MST(mean skin temperature)분석 및 HRV(heart rate variability) 분석과 EEG 주파수 스펙트럼 분석을 시행하였다. 그 결과 실내의 상하온도차는 23$^{\circ}C$의 머리부위 온도에서 발 부위와의 온도차가 -3$^{\circ}C$일 때 가장 쾌적한 조건으로 나타났고, 기류제어방식은 감성기류조건에서 가장 쾌적함을 보였다. 본 연구를 통해 실내의 상하온도차와 기류방식에 대한 온열환경의 쾌적조건을 설정하였고, HRV 분석과 EEG의 주파수 분석이 주판신소설문평가와 유의한 결과를 나타내어 이러한 생리신호의 분석이 인간의 감성적 측면을 고려한 온열쾌적성을 펑가하는데 보다 객관적이고 신뢰성 있는 평가지표로 이용될 수 있음을 제시하였다.
본 연구는 여름철에 수행된 체감실험 결과이다. 연구의 목적은 함국인을 대상으로 여름철 체감실험을 통해 SET*(PMV)와 상관관계를 규명하고, ASHRAE Standard 55-74의 쾌적영역과 한국인의 쾌적영역을 비교 검토한는 것이다. 따라서 한국인에 대하여 생리 및 심리적인 접근방법을 통해 냉방시 온열쾌적감을 분석하여, 온열환경지표(PMV, SET*)의 적용가능성을 검토하였다. 또한 청년 및 고령자에 대하여 각각 쾌적영역을 제시하였다. 냉방시 체감실험결과는 다음과 같다. 1. 청년층의 중립 SET*(TSV=0)는 26.4$^{\circ}C$이었지만, 고령자의 경우는 26.9$^{\circ}C$ 이었다. 2. 청년과 고령자의 발한은 평균피부온도 34$^{\circ}C$ 근처에서 급격하게 상승하였다. 3. 청년층의 온열적 중립영역은 SET* 25.4~27.5$^{\circ}C$(0.20$0^{\circ}C$(0.43
본 연구는 웰빙 환경 조성에 적합한 습도센서, 온도센서와 기류센서를 이용한 쾌적도 측정시스템에 관한 것이다. 이 측정시스템이 나타내는 쾌적도는 기류와 온도에 민감하게 나타났다. 시스템을 위한 온도와 습도 일체형 센서와 기류센서를 설계 및 제작하고, 마이크로 컨트롤러에서 센서 신호를 측정하여 ISO7730에서 나타내는 예상온열 감지수(PMV)와 쾌적감 지수(CSV)를 계산하고, 각각의 계산 값을 LCD에 표시하도록 하였다. 인위의 환경에서 실험한 결과, 본 시스템이 공기조화시스템, 자동차 기류조정시스템, 가정과 사무실 병원 등의 많은 분야에 적용이 될 수 있음을 알 수 있었다.
최근 에너지 절약을 화두로 건물에서의 에너지 절약기술들이 크게 요구되어 지는 반면 재실자의 온열쾌적환경은 비교적 비중 있게 다루어지지 않고 있다. 실내공간의 쾌적성은 재실자의 만족감과 더불어 생산성을 향상시키는 등의 역할을 하며, 최근 삶의 질 향상 등에 따라 그 필요성이 크게 요구되고 있는 실정이다. 따라서 본 연구에서는 공동주택을 대상으로 겨울철 난방 시 쾌적지표를 통한 실내 온열환경 제어의 타당성을 검토하고자 시뮬레이션을 수행하였으며, 주거건물에서의 일상적인 실내온도와 에너지 절약 설계기준에서 제시한 실내 설정온도, 그리고 쾌적지표를 설정으로 한 각 제어조건의 온열환경과 에너지 소비량을 비교 분석 및 검토하였다. 본 연구결과에 따르면, 쾌적지표인 PMV로 실내환경을 제어했을 때 에너지 절약설계 기준인 $22^{\circ}C$로 실내온도를 설정하였을 때보다 에너지 소비량은 29% 증가하지만 주거용 건물에서 일반적으로 유지되는 실내온도인 $24^{\circ}C$ 보다는 에너지소비량은 11% 정도 감소하며, 온열쾌적감도 각 제어조건 중 가장 우수하게 나타났다. 따라서 여러 가지 제어변수들을 통한 연구가 지속된다면 주거용 건물에서도 쾌적지표를 활용한 실내 공간의 제어방법은 건물의 에너지를 절약하고 실내 환경의 쾌적성을 증대시키는 주요기술이 될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구의 목적은 겨울철 난방시 한국인의 온열감각과 온열환경지표 사이의 상관관계 및 ASHRAE Standard 55-74의 쾌적영역과 한국인의 쾌적영역을 체감실험을 통해 규명 및 제시하는 것이다. 유니폼을 착용한 피실험자는 온도, 습도, 기류 등이 조절되는 환경시험실에서 2시간동안 체재하면서 매 15분 마다 전신온냉감, 쾌불쾌감 등을 신고하였다. 또한 인체의 3부위에서 피부온도, 환경시험실의 온도 및 습도를 매 20초 간격으로 측정하였다. 이상의 체감실험을 통해 아래의 결론을 얻었다. 1)평균피부온도가 증가함에 따라 TSV는 선형적으로 증가하며 열적으로 중립감을 느낄 때의 평균피부온도는 청년 34.$0^{\circ}C$, 고령자 33.5$^{\circ}C$이다. 2)TSV=0일때 청년의 중립 SET*는 25.5$^{\circ}C$, 고령자의 중립 SET*는 27.$0^{\circ}C$이다. 3)한국인의 쾌적범위는 청년의 경우 SET*의 경우 24.2-26.8$^{\circ}C$, 고령자의 경우 SET*25.7-28.2$^{\circ}C$로 ASHRAE St.55-74의 권장 쾌적범위 (22.0-25.4$^{\circ}C$)보다 다소 고온지향적이다.
The purpose of this study is to develop of portable thermal comfort measurement tool for elderly. Using prediction expression of thermal comfort for elderly which derived at previous study, a field studies were conducted. The objects of this survey are old persons over 60 years old and total 296 (male:111 persons, female:145 persons) persons were measured. The actual thermal sensation was compared with predicted thermal sensation calculated with PMV model, and the results shows that there were no correlation between them. Also, appling cheek temperature and hand temperature were useful to predict thermal sensation of elderly people. Especially, predicted thermal sensation using cheek temperature were closely connected with actual thermal sensation of elderly and presented most similar trend to actual thermal sensation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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