E3 / BUILDING ENVIRONMENT

Light Environment

빛환경

체험 1 · 사무실 조도의 하루PUBLIC OBSERVATIONS

2015년 2월 5일·6일 중 하루를 고르고 곡선을 누른다. 선택점의 원시각·원행번호·조도·재실이 함께 바뀐다. 좌우 키로 한 행씩 이동한다.

Overview 개요#

측광량은 빛을 사람 눈의 광시감도로 가중해 표현한다. 광속은 전체 흐름, 광도는 방향별 흐름, 조도는 수광면에 들어온 양, 휘도는 한 방향에서 본 발광·반사면의 밝기 분포를 다룬다.

위 실측의 Light는 조도(lx) 한 열이다. CO₂ 감쇠와 같은 UCI 사무실·기간을 사용하며 점을 고르면 원 기록으로 내려간다. E=조도, I=광도, r=광원 거리, θ=입사각이다.

Concept 개념#

CIE는 조도를 입사 광속의 면적밀도로 정의한다. 균일하게 1 lm이 1 m²에 들어오면 1 lx다. 광도는 단위 입체각당 광속(cd=lm/sr), 휘도는 투영면적당 광도(cd/m²)다. 센서면을 돌리거나 관측 방향을 바꾸면 측정 대상도 달라진다.

E=\frac{d\Phi}{dA},\qquad I=\frac{d\Phi}{d\Omega},\qquad E=\frac{I\cos\theta}{r^2}

점광원의 구면 확산은 r²에 비례하는 면적으로 퍼지고, 수광면의 유효 면적에는 cosθ가 곱해진다. 100 cd·2 m·정면이면 25 lx, 같은 거리 60°면 12.5 lx다. 숫자는 법정 권장값이 아니라 위 식의 예시 입력·결과다.

Candanedo의 공개 자료는 재실 분류를 위해 환경 센서를 기록한 것이다. 분 평균 Light와 사진으로 판독한 재실 0/1을 같이 보면서 사람이 있어도 밝기가 변하고, 비재실에도 빛이 남는 구간을 탐색한다. 재실을 조도의 유일한 원인으로 놓지 않는다.

Hands-on 체험#

체험 2 · 같은 광도, 다른 거리와 입사각LIVE CALCULATION

광도 100 cd인 점광원을 정한 조건으로 둔다. 거리는 곡선을 누르거나 입력으로 바꾸고, 입사각은 수광면 법선으로부터 잰다. 실선은 선택 각도, 파선은 정면이다.

자료: Luis Candanedo (2016), UCI Occupancy Detection · CC BY 4.0. Light·재실·원시각·행번호만 발췌했으며 평활화·결측 대체가 없다.

Summary 정리#

  • 조도와 휘도는 수광면과 관측 방향이 다른 측정량이다.
  • 거리 두 배는 정면 조도를 1/4로 만든다.
  • 하루 기록은 한 실내 센서의 변화로 읽는다.

Notation 기호#

기호뜻단위
Φ광속lm
I광도cd
E조도lx
L휘도cd/m²
θ수광면 법선과 입사광 사이각°

References 참고문헌#

  1. Candanedo (2016), UCI Occupancy Detection · Variables Table, Light; CC BY4.0; DOI10.24432/C5X01N
  2. IES cosine law · 9.1.2; inverse-square 9.1.1
  3. CIE S017:2020 eILV17-21-060 · Illuminance
  4. NIST SI luminous intensity · SI definitions
체험 1 · 방 형상과 평균 주광률LIVE CALCULATION

방 깊이와 유리 높이를 바꾸거나 그래프에서 깊이를 고른다. 폭 4 m·방 높이 3 m·창 폭 2 m, T=0.65·R=0.5·하늘각 90°는 정한 조건이다. 곡선은 서로 다른 방의 평균값이다.

Overview 개요#

주광률은 같은 흐린하늘 아래 실내 한 점 조도를 장애물 없는 외부 수평면 조도로 나눈 비율이다. 평균 주광률은 그 공간의 여러 지점을 대표하는 별도 요약량이다.

DF는 %, Ein·Eout은 lx다. 평균 간이식의 Aw는 유리면적, A는 모든 내부면의 면적, θ는 창에서 보이는 하늘각, T는 유효 투과율, R은 평균 반사율이다.

Concept 개념#

DF=100\frac{E_{in}}{E_{out}},\qquad \overline{DF}=\frac{A_w\theta T}{A(1-R^2)}

Lewis의 공개 가이드 p.19는 θ를 도로, A를 바닥·천장·벽·유리를 포함한 전체 내부면적으로 정의한다. T는 먼지 영향을 포함한 확산 투과율이다. CIBSE의 별도 유지계수 M은 여기서 T에 포함하므로 다시 곱하지 않는다. 간이식 결과는 바로 %이며 100을 또 곱하지 않는다.

직육면체에서 A=2wd+2h(w+d)다. 깊이를 늘리면 같은 유리면적을 더 큰 내부면적이 나눠 갖는다. 창 높이를 늘리면 유리면적이 증가한다. 첫 체험은 이 두 경로를 평균값으로 비교하며 파선은 유리 높이 1.5 m의 기준이다.

두 번째 체험은 방 크기를 고정한다. 외부 장애물은 보이는 하늘각을 줄이고, 유리·먼지는 유입량을 줄이며, 높은 내부 반사율은 다중 반사에 기여한다. θ=0이면 이 간이식의 평균값도 0이다. 이 식의 내부 반사 요약을 상세 광선추적과 구별한다.

Hands-on 체험#

체험 2 · 같은 방의 하늘·유리·반사LIVE CALCULATION

기준 방 4×6×3 m·유리 2×1.5 m를 고정한다. 하늘각·유효 투과율·면적가중 평균 반사율을 바꾼다. 하늘각은 그래프에서 직접 고를 수 있다.

점별 주광률 분포는 공개 원문의 간이식을 확보하지 못해 보류했다. 깊이별 평균 곡선은 한 방 안의 위치별 조도 분포가 아니다.

Summary 정리#

  • 실외 기준과 하늘 조건이 주광률의 정의에 들어간다.
  • 평균 주광률과 점별 분포를 구별한다.
  • 평균값 하나로 깊은 곳의 최소 조도를 읽지 않는다.

Notation 기호#

기호뜻단위
Aw프레임 제외 유리면적m²
A전체 내부면적m²
θ보이는 하늘각°
T,R유효 투과율·평균 반사율1

References 참고문헌#

  1. Alan Lewis / Thomas Pocklington Trust, Daylighting guide · pp.5,19,21; PDF7,21,23
  2. CIBSE AM11 Chapter7 · §7.1–7.2, PDF4–5
체험 1 · 태양 경로와 수평 그림자LIVE CALCULATION

서울·부산, 2026년 날짜와 KST 시각을 고른다. 경로를 눌러 시각을 바꾸고 남중 버튼으로 태양 정오를 찾는다. 높이 10 m는 정한 수직물체다.

전문가 검수 전 · 학습용 원문 해석이며 설계·표준·법령 적합 판정을 제공하지 않는다.

Overview 개요#

태양 위치는 위도·날짜·태양시가 정한다. 같은 KST12시에도 경도와 균시차 때문에 서울·부산의 남중 전후 상태가 다르다. NOAA 공개 근사식으로 고도와 정북 기준 방위를 계산한다.

φ는 위도, δ는 적위, H는 시간각, α는 고도다. 위도·경도는 예시 좌표, 날짜는 2026년 1~365일이며 356일은 12월22일이다.

Concept 개념#

\cos z=\sin\phi\sin\delta+\cos\phi\cos\delta\cos H,\quad\alpha=90^\circ-z,\quad L=\frac{h}{\tan\alpha}

NOAA p.1은 연중각 γ에서 균시차와 적위를 구한다. KST에 eqtime+4·경도−60·9분을 더해 진태양시로 바꾸고 H=진태양시/4−180°로 계산한다. 방위는 원문의 코사인 식에 사분면을 보존한 atan2 동치식을 쓴다.

서울 동지 남중 손계산은 90−37.57−23.44=28.99°다. NOAA 근사식의 2026-12-22 남중은 약29.004°, KST12.5064시다. KST12시의 약28.587°와 남중 고도를 구별한다. 수평 그림자는 고도가 낮아질수록 길어지고 지평선 아래에서는 계산하지 않는다.

제86조제1항은 전용·일반주거지역에서 정북 방향 인접 대지경계 이격을 건축조례로 정하도록 한다. 높이10 m 이하 부분은 1.5 m 이상, 10 m 초과 부분은 높이의 1/2 이상이다. 거리축에서1.5~5 m 구간의 허용외곽선은 높이10 m이고 5 m를 넘어서 2d로 올라간다.

겉보기 일출몰은 NOAA의 천정각90.833°를 쓰고 기하학적 낮 길이와 함께 표시한다. 이는 외부 장애물이 없는 낮 길이다. 제86조제3항제2호의 같은 대지에서 마주 보는 공동주택 모든 세대에 동지9~15시 중2시간 이상 계속 일조를 확보하는 동간거리 대체 단서는 제1항 단면과 별도다.

Hands-on 체험#

체험 2 · 정북 대지경계와 높이LIVE CALCULATION

정북 경계에서 건물까지의 거리와 건물 높이를 바꾼다. 단면의 건물 윗점을 누르면 거리도 바뀐다. 법규선은 제86조제1항 두 호만 표현하며 태양 경로와 따로 읽는다.

Summary 정리#

  • KST 정오와 태양 남중은 경도·균시차로 달라진다.
  • 태양이 낮을수록 같은 물체의 그림자가 길다.
  • 법령 단면과 건물의 실제 일조시간을 구별한다.

Notation 기호#

기호뜻단위
α,z태양 고도·천정각°
A정북시계방향 방위°
h,L물체 높이·수평그림자m
d정북경계 이격m

References 참고문헌#

  1. NOAA General Solar Position Calculations · pp.1–2
  2. Korean Building Act Enforcement Decree, Article86 · §1(1)–(2),§2,§3(2); effective2026-10-06
체험 1 · 두 면의 휘도 대비비LIVE CALCULATION

두 활성부의 휘도를 입력한다. 그래프는 첫 번째 휘도를 가로축으로 바꾸며 선택점에서 두 값의 비를 읽는다. 회색 도해는 상대 표현이고 교정된 휘도 출력이 아니다.

Overview 개요#

같은 조도에서도 시야에 밝은 광원이 있으면 불쾌감이 달라진다. 이 탭은 디스플레이 두 면의 휘도 대비비 한 가지를 계산하고, UGR·색온도·연색성은 필요한 관측과 연결해 설명한다.

L1·L2는 cd/m²이며 비의 단위는 1이다. 여기서는 큰 휘도/작은 휘도로 방향을 고정한다.

Concept 개념#

C=\frac{\max(L_1,L_2)}{\min(L_1,L_2)}

CIE eILV17-32-029는 같은 색 또는 다른 색의 디스플레이 두 활성 부분 사이 휘도의 비를 정의한다. 200과20 cd/m²이면10:1, 같으면1:1이다. 이 숫자는 물리적 휘도 입력의 비이며 조도비나 웹 색상의 WCAG 대비비와 계산대상이 다르다.

CIE는 시인성이 반드시 손상되지 않아도 불쾌 눈부심이 생긴다고 정의한다. UGR은 배경 휘도, 각 광원 휘도, 입체각과 시선 대비 위치지수를 결합해 조명계의 불쾌감을 다룬다. 휘도 비가 같아도 광원의 면적·위치가 바뀌면 같은 UGR이라고 할 수 없다.

상관색온도 CCT는 관측 색도에 가장 가까운 Planckian 방사체의 온도(K)다. 연색지수 Ra는 기준광 아래와 비교한8개 시험색의 특수연색지수를 평균한다. 색온도가 같다는 사실만으로 물체색의 재현도나 분광분포가 같아지지 않는다.

Hands-on 체험#

체험 2 · 눈부심과 색을 관찰하는 방법PRINCIPLE EXPLORER

도해의 광원·시선·배경을 누르거나 관찰 항목을 고른다. 무엇을 측정해야 설명할 수 있는지 읽는다. 이 체험은 눈부심·연색성 점수를 만들지 않는다.

Summary 정리#

  • 휘도 비의 분모와 방향을 먼저 정한다.
  • 눈부심 해석에는 광원의 위치와 보이는 크기도 필요하다.
  • 색온도와 연색성은 서로 다른 관찰을 요약한다.

Notation 기호#

기호뜻단위
L1,L2두 활성부 휘도cd/m²
C큰 값/작은 값의 대비비1
CCT상관색온도K
Ra일반연색지수1

References 참고문헌#

  1. CIE17-32-029 · Display luminance contrast ratio
  2. IES unified glare rating · 5.9.11.5.8
  3. Ansys Light Analysis, UGR overview · Calculation formula: Lb,L,solid angle,position index
  4. CIE17-22-102 · Discomfort glare
  5. CIE17-23-068 · CCT
  6. CIE17-22-111 · General colour rendering index

이 페이지의 체험은 원리를 보이기 위해 단순화한 모델이다. 공간 환경의 설계·진단·법적 적합 판정을 제공하지 않는다.