LED 램프를 이용한 PSALI 시스템의 制御에 따른 에너지 使用量 분석 = Analysis of Energy Consumption when Using PSALI System with LED Lamp

국문 초록 (Abstract)

수시로 변화하는 주광에 의한 실내조명환경은 창측과 실안측의 밝기 차에 의한 강도 높은 Glare, 불균일한 조도레벨에 의해 실루엣과 모델링 현상 등 재실자의 심리적？생리적 불쾌감을 유발 시키며, 외부 주광 조도에 대응이 가능한 Dimming CONTROL SYSTEM을 도입함으로써 상대적으로 어두운 실안측의 조도 수준을 개선, 재실자의 심리적？ 생리적 쾌적성을 증가 시킬 수 있다.
또, LED의 기술적 장점인 자유로운 색온도 조절과 출력에 따른 짧은 반응속도, 신속한 조도 변경 등을 활용한다면, 수시로 변화하는 외부조도에 대응한 신속한 실내조도의 변경이 가능하다.
이에 본 연구에서는 이러한 LED광원을 설치한 실물대 모형과 조명 시뮬레이션을 이용하여 PSALI 조명시스템으로 부분적 Dimming제어를 통한 사무공간의 실내 조명환경과 사무공간의 창호의 특성과 계절에 따른 실내 조명환경을 각각 분석하였으며, 이를 바탕으로 최적의 Dimming 단계를 도출, 이때 사용된 에너지 사용량을 제어조건에 따라 비교？ 분석하였다.
실험결과, Overcast sky 조건하에서 창호의 개구율과 계절에 따른 조명 시뮬레이션 분석을 실시한 결과, 춘분과 추분의 실내조명환경의 동일하게 나타났다. 또, 동지의 평균조도는 하지에 비교하여 47%의 변화를 보이는 것으로 나타났으며, 이는 창호의 개구율이 100%, 70%, 40%로 달라지더라도 일정하게 유지되는 것으로 나타났다.
시뮬레이션을 통한 적정 Dimming안을 도출한 결과, 창측 조명만을 사용할 경우 전체적인 평균조도는 높아졌지만, 주광의 직접적 영향을 받는 Dead Zone의 평균조도를 높임으로써 창측과 실안측의 조도차가 심화되는 것으로 나타났다.
또, 에너지 사용량을 분석하기 위하여 도출된 주광환경(Overcast sky) 적정 Dimming안의 조명기기 소비전력을 비교？분석한 결과, 조명기기 제어방식으로는 실안측 조명만을 조광할 때 두 조명기기를 교차 조광할 경우 대비 최대 70.94% 에너지 절감이 가능한 것으로 나타나 가장 효과적인 것으로 분석되었다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

PSALI is referred to the supplementary lighting for the interior lighting under the daily lighting situation, and pursuant to the pertinent regulations in energy savings design standard and others in recent architecture works, the importance thereof has been increasing gradually coupled with the energy performance index (EPI), energy savings plan and the like as well as expansion of submittal and implementation policies.

However, Indoor luminous environment using frequently changing daylight may produce psychological and physiological discomfort to occupants owing to high strength glare caused by difference in brightness between the window-side and the indoor-side, or silhouettes and modeling phenomena caused by uneven levels of illumination. It is possible to improve psychological and physiological comfort of occupants with a dimming control system that can cope with illumination using external daylight and improve the level of illumination in the dark indoor-side.

In addition, when applying flexible control of color temperature, fast response speed based on output, and rapid change of illumination, which are the technological advantages of LED lighting, then it is possible to adjust indoor illumination without delay to cope with frequently changing outdoor illumination.

To this end, the study analyzed indoor luminous environment of an office space through partial dimming control with a PSALI system based on a mock-up model with LED lighting and illumination simulation, as well as indoor luminous environment of the office space pursuant to characteristic of windows by season, respectively. Based on the simulation result, optimal dimming stages are deduced, of which energy consumption was compared and analyzed according to the .

When analyzing the illumination simulation based on aperture ratio of windows and by season in overcast sky conditions, the results showed that indoor luminous environment was same at the spring equinox and the autumnal equinox. In addition, average illumination on the winter solstice day was changed by 47% compared to the summer solstice day. It appeared that such result was maintained when aperture ratio of a window is changed to 100%, 70%, and 40%.
When estimating an optimal dimming plan based on the simulation, it showed that when using window-side lighting only, average illumination was raised generally, though the gap of illumination level between the window-side and the indoor-side was widened owing to the increase of average illumination at dead zone which is directly affected by daylight.

Moreover, when comparatively analyzing power consumption of light fixtures specified in the obtained optimal dimming plan in a daylight environment (overcast sky) to analyze energy consumption, it showed that using two lamps crossed each other was the most effective as it would save more energy up to 70.94% than using indoor lighting only.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.1.1 연구의 배경 1
• 1.1.2 연구의 목적 2
• 1.2 연구의 방법 및 절차 3
• 제2장 이론적 고찰 6
• 2.1 PSALI SYSTEM 6
• 2.1.1 LED 광원 7
• 2.1.2 SYSTEM의 구성 11
• 2.1.3 SYSTEM의 제어 15
• 2.2 조명물리량 18
• 2.2.1 CIE 표준 담천공 18
• 2.2.2 주광률 18
• 2.2.3 균제도 19
• 2.2.4 조명기기의 소요전력 19
• 2.2.5 측광량 20
• 2.3 조도관련 기준 22
• 제3장 실물대 모형(Mock-up) 실험 25
• 3.1 실험의 개요 25
• 3.2 실물대 모형(Mock-up) 장치 26
• 3.3 LED 조명기기 28
• 3.4 조명환경 측정기구 및 측정방법 31
• 3.5 실험 변인 33
• 3.6 측정결과 비교분석 34
• 3.6.1 LED 인공조명의 조명물리량 측정 실험 34
• 3.6.2 조도의 추정 회귀식 작성 40
• 3.7 소결 42
• 제4장 조명 시뮬레이션 43
• 4.1 시뮬레이션 개요 43
• 4.2 시뮬레이션 분석방법 44
• 4.2.1 시뮬레이션 프로그램 44
• 4.2.2 분석방법 44
• 4.3 실험 변인 45
• 4.4 조명 시뮬레이션의 타당성 분석 46
• 4.5 조명 시뮬레이션 결과 비교분석 48
• 4.5.1 계절에 따른 조명 시뮬레이션 48
• 4.5.2 개구율에 따른 조명 시뮬레이션 51
• 4.6 적정 Dimming안 도출 53
• 4.7 에너지 사용량 비교분석 85
• 4.8 소결 90
• 제5장 결론 91
• 5.1 종합결론 91
• 5.2 향후 연구방향 94
• 참 고 문 헌 95
• ABSTRACT 97