설비형 자연채광 시스템 종류

개념 정의

설비형 자연채광은 기계·광학 장치로 태양광을 모아 창이 닿지 않는 공간까지 보내는 방식이다.

능동형이라고도 하며, 창이나 천창처럼 태양을 따라가지 않는 자연형과 구별된다.

지하 주차장이나 깊은 내부 복도처럼 자연광이 들지 않는 곳에 쓴다.

3단계 구조

집광부는 반사경이나 렌즈로 태양광을 모아 빛의 밀도를 높인다.

광전송부는 광덕트나 광섬유로 모인 빛을 실내 깊은 곳까지 옮긴다.

산광부는 확산기나 프리즘 패널로 빛을 흩뜨려 눈부심을 줄인다.

네 가지 종류

설비형 자연채광은 모으는 방식과 운반하는 방식에 따라 나뉜다.

집광·추적형은 태양 위치를 따라 거울이나 렌즈를 움직여 집광 효율을 높인다.

광덕트형은 속 빈 고반사 관으로 빛을 운반하며, 굴곡이 많을수록 손실이 커진다.

광섬유형은 전반사를 이용하는 케이블로 유연하게 배선하지만 전송 손실이 있다.

프리즘형은 전송 없이 패널로 직사광을 굴절·반사시켜 눈부심을 줄인다.

추적 방식

집광 추적은 폐루프와 개루프 두 방식으로 나뉜다.

폐루프는 센서가 태양을 향하고, 그림자가 생기면 모터가 방향을 보정한다.

개루프는 계산된 태양 위치 정보로 장치를 움직인다. 두 방식 모두 집광 효율이 목적이다.

계산 예제

광덕트의 전송 효율을 계산 예제로 살펴본다.

입사 광속은 1000 lm, 관 한 번 반사당 반사율은 0.95, 반사 횟수는 4회로 둔다.

출구 광속은 입사 광속에 반사율을 반사 횟수만큼 곱한 값이다.

반사율과 반사 횟수가 늘수록 손실이 커지므로 경로를 짧게 설계한다.

헷갈리는 점

앞 예제의 정답은 약 815 lm, 입사의 81%다.

광덕트와 광섬유를 같은 방식으로 설명하면 틀린 답이 된다.

설비형과 자연형도 구분해야 한다. 자연형은 건축 구조로 채광한다.

집광형은 태양 추적이 필수이므로 추적 없이 효율을 말하면 틀린다.

정리

정리하면 설비형 자연채광은 집광, 전송, 산광의 3단계로 구성된다.

종류는 집광·추적형, 광덕트형, 광섬유형, 프리즘형의 네 가지다.

전송 손실을 줄이려면 경로를 짧고 완만하게 설계해야 한다.