• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 추계학술대회 초록집
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• pp.49.1-49.1
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• 2011

집광채광 설비는 건축물의 조명에너지 절감 및 자연광의 실내 유입을 위해 적용 가능한 태양에너지설비로써 다른 신 재생 에너지 설비와 다르게 연간에너지생산에 대한 정량적 데이터가 아직까지 부재하다. 집광채광 설비의 설치효과를 판단하기 위해서는 집광채광 설비 설치에 따른 연간 에너지생산량 산출이 필요하며, 이를 위해서는 각 구성부분(집광부, 전송부 및 산광부)의 광전송 효율에 대한 데이터가 구축되어야 한다. 본 연구는 집광채광 설비의 효율 분석에 관한 첫 번째 단계로써 외부광속에 대한 집광부 통과 직후의 내부광속의 비율을 예측하였다. 국내에 보급된 집광채광 설비는 대부분 프리즘형과 광덕트형이며, 우선적으로 집광부 입사면의 경사각과 방위각이 다양하여 내부광속 산출방법론이 매우 복잡한 프리즘형을 분석대상으로 삼았다. 전일사량, 외부조도 및 집광부 내부조도가 측정되었으며, 외부광속으로부터 내부광속을 산출하는 공식을 유도하기 위해 천공상태에 따라 전일사량 측정치가 직산분리 되었다. Perez model과 Liu and Jordon에 의해 제시된 계산식과 입사면 및 집광부 면적을 고려하여 수평면 외부조도 측정치로부터 외부광속이 그리고 내부조도로부터 내부광속이 산출되었다. 입사면의 투과율이 동일하다는 전제 하에 천공상태에 따른 태양광 투과 비율을 도출한 결과, 담천공(Kt ${\leq}$ 0.3)에서 0.39, 부분담천공(0.3${\geq}$ 0.78)에서 1.0으로 나타났다. 도출된 투과비율을 외부광속에 적용하여 내부광속을 계산한 결과치와 측정치는 약 ${\pm}9%$ 정도의 차이를 보였다. 연간 기상데이터에 위와 같은 방법론이 적용되면 프리즘형 집광부의 연간 내부광속이 산출될 수 있다. 또한 기존 연구에서 제시된 발광효율 산출식과 일사 파장에 따른 시감도를 고려하면 매 시간별 외부조도도 산출이 가능하다. 일사량 측정치와 외부조도 측정치 사이의 상관관계를 분석한 결과 결정계수 $R^2$이 0.99인데 반해 일사량 측정치와 외부조도 계산치 사이의 상관관계 결정계수는 0.95로 측정치 보다 약간 작은 값을 갖는다. 이렇게 산출된 외부조도는 각 입사면의 면적을 반영하여 외부광속으로 변환되고, 앞서 산출된 천공상태별 투과비율이 적용됨으로써 내부광속이 도출될 수 있다. 이와 같은 집광부에 대한 연구를 바탕으로 향후 전송부와 산광부 효율을 도출하고 궁극적으로 집광채광 설비를 통해 실내에 전달되는 연간 빛에너지를 예측할 수 있을 것이다. 또한 본 연구의 방법론은 다른 형태의 집광채광 설비에도 적용이 가능할 것으로 판단되며, 국내 집광채광 설비의 연간 에너지생산량에 대한 폭 넓은 데이터 구축이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2004년도 학술대회 논문집
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• pp.63-68
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• 2004

본 연구는 우리나라 유리건축에서 적용되고 있는 유리투과체를 조사하여 투과율이 다른 4종류 즉, 투명유리, 색유리, 파스텔유리, 로이유리를 선정하여 복층유리로 제작하였다. 투과체에 따른 실내공간의 채광성능평가를 위하여 축소모형을 1/10으로 제작하였으며, 투과체의 구성을 일반형과 이중분할형으로 구성하여 기준실과 실험실에 설치하였다. 또한, 채광성능평가시 IEA모니터링 프로토콜을 적용하여 작업면, 벽면, 천정면에 대하여 조도를 외부조도와 동시에 측정하였고, 본 논문에서는 작업면에 대한 채광성능평가를 중심으로 분석하였다. 평가지표로서 주광조도비를 사용하였으며, 일반형과 이중분할형에 대한 가변 유리투과체를 변화시켰을 경우 투과율에 따른 실내공간의 채광성능을 평가하였다. 가변 유리투과체로 구성된 실내공간의 채광성능평가는 다음과 같이 분석되었다. 첫째, 실내공간에 일반형을 적용하여 서로 다른 투광성능을 가진 유리투과체가 적용된 경우 외부조도에 대한 내부조도 비율은 투과율이 증가할수록 일정하게 증가하는 것으로 나타났다. 이는 투과체가 갖는 투과성능의 영향으로 판단된다. 둘째, 일반형에 비해 이중분할형은 채광창으로 유입되는 채광학적 기여가 증가하여 실 전체의 조도를 증가시키며 특히, 실 중간부와 후면부의 경우 채광적 잠재력이 증대되어 실의 쾌적함과 시 환경적 질이 증대될 것으로 사료된다. 현재 유리건축물에 많이 적용되고 있는 저 투과체에 이중분할형을 적용할 경우 채광학적으로 많은 효과가 있을 것으로 기대된다.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.36-43
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• 2004

본 논문은 건축물에 적용할 수 있는 자연채광 시스템으로서 채광부 반사판과 방광부의 위치 및 크기 등을 개선한 수평형 채광덕트를 개발하고자 하였으며, 이에 따른 실물모형 실험을 통하여 채광성능을 분석하고 적용가능성을 검증하고자 하였다. 연구결과 채광덕트의 적용시 청천공 상태에서는 실내 안쪽에서 0.3∼0.4％의 조도비가 측정되었다. 또한 덕트 폭보다 150[cm] 이상 넓은 조도분포를 가지는 것으로 나타났으며, 채광성능이 높아 실제 건물에 적용할 경우 주간시간대에서 조명에너지 절약 가능성이 높은 것으로 판단되었다.

• 한국조명전기설비학회:학술대회논문집
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• 한국조명전기설비학회 2005년도 학술대회 논문집
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• pp.57-60
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• 2005

자연채광은 실내공간의 쾌적성을 향상시키며, 재실자의 건강을 증진시킬 뿐만 아니라 에너지 절약적인 측면에서 시너지 효과를 발휘하고 있다. 이에 반사거울형 태양광채광시스템은 도시가 과밀하고 고층화됨에 따라 자연채광의 도입이 어려운 실내공간에 태양광을 도입할 수 있는 자연에너지 활용장치라 할 수 있다. 본 연구는 태양광채광시스템을 이용하여 주거건물 옥상에 1차반사거울을 설치하고, 반지하의 상부에 2차반사거울을 설치하여 거실공간에 태양광을 유입하였다. 시스템 미설치시와 설치시에 대한 거실의 바닥면조도와 외부조도를 동시에 측정하여 외부조도에 대한 내부조도의 비율인 주광조도비를 분석하고, 증감율을 구하여 반사거울형 태양광채광시스템의 성능을 평가하였다. 채광성능평가 결과 채광시스템의 설치로 인한 실내 주광조도비는 평균 $80{\sim}1,400%$정도 증가하는 것으로 나타났으며, 또한 창면부에 비해 실의 후면부가 2배 이상 증가한 것으로 나타나 채광성능이 매우 큰 것으로 나타났다. 따라서 본 연구에서 실험한 반사거울형 태양광 채광시스템은 주거건물에서의 적용이 용이하고 높은 채광성능을 제공할 수 있어 실내 빛환경 향상에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한설비공학회지:설비저널
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• 제28권1호
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• pp.10-15
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• 1999

산업헉명 이후 유리와 철의 이용은 넓은 개구부를 지닌 대형공간을 지닌 건축을 가능케 하였고, 1970년대 이후 새로운 건축양식의 추구라는 시대적 요구는 아트리움의 건축적 응용을 확산하게 하였다. 아트리움은 다층건물의 유리로 덮힌 대형공간으로 건물의 중심적이고 내부적인 공공의 공간이다. 대형공간으로서 아트리움의 가장 큰 특징은 넓은 채광창을 통해 실내로 유입되는 태양광에 있다. 넓은 채광창은 사람들에게 시각적인 개방감을 제공하며, 또한 많은 채광량으로 식재에 의한 조경이 가능해 외부공간과 같은 분위기를 연출하면서도 비·바람·추위 등으로부터 보호되는 쾌적한 온열환경을 제공하고 있다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.260-263
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• 2007

The importance of natural light in building is known by all of us who experienced dark rooms. The sunlight system is very important from energy saving and human welfare point of view. The system consists of light-collecting module, light -transporting module and light-emitting module. The light-collection is used light reflection mirror, a prism for lighting bent, and lens for light condensing. The transportation of collected sunlight is used polished duct, tube, pipe and specially used fiber optic cable. This paper investigate research and development trends of sunlight system for advanced product.

• 조명전기설비학회논문지
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• 제19권2호
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• pp.13-22
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• 2005

채광과 직사광 제어라는 자연조명의 상반된 목적을 동시에 충족시키기 위하여 본 연구에서 기존의 유리 창호를 용도와 기능에 따라 채광창과 조망창의 두 부분으로 분리한 이중분할창호시스템이 설계되었다. 채광량을 극대화하기 위하여 고창부의 채광창은 투명유리를 사용하며 조망창은 제어를 위한 다양한 기능성 유리를 적용하였다. 부가적으로 물리적 광제어 및 조절장치인 광선반, 수평 및 수직형 블라인드가 내장된 일체형 이중분할창호를 포함한 포괄적인 광제어 기법의 양적$\cdot$질적 조명효과를 통합적으로 평가하여, 제안된 창호시스템의 적용성을 평가하였다. 조망창과 채광고창의 경계부에 수평형 광선반을 설치하면 일차적인 직사광 유입으로 인하여 극심하게 높은 조도를 나타내는 창면 관접부의 조도를 완화시키는 차폐효과와 아울러 광선반의 반사 능력으로 인하여 채광성능면에서 불리한 실내측 후면부의 조도를 증가시키는데 현격한 효과를 2차적으로 기대할 수 있다. 실내바닥 수평면의 평균조도는 차광기능에 의하여 균제도가 2배 이상 향상되며 수평 슬릿의 반사에 의하여 $16(\%)$ 이상 증가하는 효과가 있으며 태양고도가 낮고 방위각이 정남향이 아닌 경우 수직 차광재를 사용하면 광제어 기능으로 인한 균제도의 향상과 $10(\%)$이상의 후면부 조도의 증가 및 조망이 확보되는 상대적인 장점이 있다.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제35권5호
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• pp.1-10
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• 2015

Whereas recent domestic buildings and industrial facilities are being constructed as large as possible, the daylighting systems for the large space have rarely been developed. Domestic situation has been reported as only several small or medium sized daylighting systems have been developed, and the large scaled systems have entirely being imported from abroad. We have developed a large scaled daylighting system for the big space. The developed system have been evaluated in terms of the average system efficiency and daylighting factor. Each results are shown with tabulated experimental data.

• 대한기계학회논문집B
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• 제35권8호
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• pp.799-804
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• 2011

본 논문에서는 자연채광 시스템 LFLP(Linear Fresnel Light Pipe)와 DBLP(Double Blind Light Pipe)시스템을 비교하였다. LFLP시스템은 평행한 빛을 선형프레넬렌즈를 이용하여 선형 형태로 빛으로 집광하여 자연채광에 이용하는 시스템이며, DBLP시스템은 베네시안 형태의 블라인드를 이용하여 빛을 반사시켜 자연채광에 이용하는 시스템이다. DBLP시스템은 LFLP시스템을 개선한 것으로 시스템 앞쪽에 위치한 블라인드는 태양의 고도에 따른 빛을, 뒤쪽에 위치한 블라인드는 태양의 방위각에 따른 빛을 변광부로 반사시키도록 설계 되었다. DBLP시스템의 변광부는 콘모양으로 이루어 져 있으며 블라인드에 의해 반사된 빛을 산광부로 보내주는 역할을 하며, 산광부로 들어온 빛은 실내조명에 사용된다. 따라서 맑은날(clear sky)을 기준으로 두 시스템의 효율을 비교하면 DBLP시스템이 LFLP시스템보다 세배 높게 나오는 것으로 나타났다.

• 설비공학논문집
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• 제24권6호
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• pp.515-520
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• 2012

A daylighting system includes three parts; light collector, light transformer and light distributor. A DBLP(Double blind light pipe) daylighting system consists of a double blind light collector, a mirror duct type light transformer and a prism film light pipe distributor. The double blinds for a light collection are used to track the sun's altitude and azimuth movements throughout the day. Behind both sets of blinds is the light transformer, which is based on a rectangular cone shaped light duct. The light transformer was designed to efficiently deliver the light into the light pipe within a 30 degree radial spread for the efficient light into the distributor. In this study, DBLP system efficiency was simulated, evaluated and optimized by Tracepro as a popular ray trace light design simulation program. The results indicated that DBLP system efficiency evaluated a maximum 22.4% in case of Spring/Fall season solar noon time. While the overall average system efficiency in the morning and afternoon is evaluated about 10%.