Journal of Korean Institute of Architectural Sustainable Environment and Building Systems. August 2019. 281-289
https://doi.org/10.22696/jkiaebs.20190024


ABSTRACT


MAIN

  • 서 론

  •   연구의 목적

  •   연구의 목표 및 범위

  • 대상 건축물 개요

  •   관가정 건축적 개요

  • 연구의 방법

  •   문헌 분석을 통한 관가정의 창면적비

  •   실내외 주광률 측정 방법

  • 문헌 조사 결과

  •   창면적비

  • 주광률 측정 결과 및 분석

  •   전체 주광률 측정 결과

  •   주광률 측정 결과 분석

  • 결 론

서 론

연구의 목적

한옥은 전통적인 기법으로 건축된 건축물로서, 과거에서 현재에 이르기 까지 한국 주거문화의 중심적인 역할을 해 오고 있다. 전세계적으로 각 지역의 토속건축물(Vernacular architecture)은 지역의 환경적 특징을 반영하여 건축되어 왔다. 우리나라에서 역시, 전통 건축물의 친환경적인 특징에 대한 연구가 정량적인 분석을 기반으로 체계적으로 이루어 질 필요성이 있다고 판단된다. 본 연구에서는 자연채광 성능을 중심으로 경주시 양동 관가정의 친환경적인 특징을 분석하고자 한다. 관가정은 우재 손중돈(1463~1529)이 기거하던 주택으로 임진왜란 이전 지어진 조선시대 살림집 중 하나로 한국 고건축사에 중요한 의미를 가지고 있다(觀稼亭 實測調査報告書 [圖版](문화재청, 2001);국가문화유산포털 홈페이지).

연구의 목표 및 범위

본 연구에서는 양동마을 내에 위치한 관가정을 대상으로 하여 자연채광 성능과 관련된 건축적인 특징인 창면적비를 분석하는 동시에, 실측을 통하여 공간기능별 주광률을 분석하였다. 세부 연구 내용은 아래와 같다.

① 도면분석을 통한 창면적비 분석

② 실측을 통한 공간 기능별 주광률 측정

③ 관가정의 자연채광 성능 분석

대상 건축물 개요

관가정 건축적 개요

관가정은 경주시(경도는 35° 49′N , 위도는 129° 15′ E ) 양동에 위치해 있다. Figure 1~3은 관가정의 배치와 내외부 공간을 보여주고 있다. 중정을 중심으로 각 공간이 배치되어 있는 것이 특징이다. Figure 4는 관가정의 평면도이며, 본 연구의 분석 대상이 되는 실들의 위치를 보여주고 있다.

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Figure 1.

Layout of Kwangajeong

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130407/images/Figure_KIAEBS_13_4_07_F2.jpg
Figure 2.

Front Nu-maru

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Figure 3.

Daecheong-Maru

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Figure 4.

Floor plan of Kwangajeong

연구의 방법

문헌 분석을 통한 관가정의 창면적비

문헌 분석은 문화재청에서 발행한 “觀稼亭 實測調査報告書 [圖版](문화재청, 2001)”를 기반으로 수행되었다. 이 도서에서는 관가정의 구성 요소별 실측자료가 도면과 함께 제시되어 있다. 이를 바탕으로 관가정의 자연채광 성능을 분석하기 위하여 각 공간별 창면적비를 분석하였다.

실내외 주광률 측정 방법

관가정 실내외 조도는 TES-1336A 간이 조도계를 이용하여 측정하였다. 실측은 2014년 8월 20일 수행되었으며, 당일 오전 비가 온 후, 구름으로 직사일광이 없는 담천공 조건(녹색건축 인증기준 운영세칙(한국건설기술연구원, 2018))에서 측정되었다. Figure 5와 Table 1은 측정 기자재의 개요를 보여준다.

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Figure 5.

Image of Measuring device (TES-1336A)

Table 1. Properties of Measuring device

Device

Properties

TES-1336A

Range

20/200/2000/20000 Lux

Resolution

0.01 Lux

실측을 통한 실내외 조도를 기반으로 주광률(Daylignting factor, DF)을 산정하였다. 주광률은 아래의 식과 같이 표현된다.

$$DF=\frac{E_i}{E_o}\times100(\%)$$ (1)

Eo: 담천공시 외부 전천공 조도 (lux)

Ei: 실내 작업면 조도 (lux)

문헌 조사 결과

창면적비

창면적비는 “觀稼亭 實測調査報告書 [圖版](문화재청, 2001)”에서 제시된 도면자료를 기반으로 Table 2와 같이 산정하였다. 벽체의 면적은 대표적인 구역의 바닥면(또는 마루면)에서 상부 구조인 대량 아래까지를 벽체 높이로 가정하여 산정하였다. 창면적은 햇빛을 받을 수 있도록 창호지가 적용된 창과 문의 면적을 기준으로 산정하였다. 문의 경우 문아래 목재부의 면적은 제외하였다. 또한, Figure 6에 나타난 바와 같이, 사랑웃방의 경우 서측 문측에 맹장지(햇빛이 투과할 수 없게 두껍게 바르는 종이) 바르기를 통하여, 햇빛이 투과될 수 없게 된 부분은 창면적에서 제외하였다. 골방과 마루방은 마루위에 공간구획을 한 공간으로, 마루방의 창은 목창으로 구성되어 문을 닫은 조건에서 자연채광을 할 수 없는 조건이었다.

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Figure 6.

Indoor image with natural lighting (left: sarang-ut-bang, right: bae-bang)

Table 2. Window-to-wall ratio of each room

Category

Room

Wall (m2)

Window (m2)

Window-to-Wall ratio (%)

E

W

S

N

E

W

S

N

Sum

E

W

S

N

An-bang

11.6

11.6

5.9

1.1

1.7

2.8

9.3

14.5

0.0

Gennun-bang

11.6

11.6

7.4

1.6

2.2

3.8

13.7

19.2

0.0

Gol-bang

6.6

0.9

0.9

25.9

Maru-bang

5.8

5.8

7.6

1.4

1.5

2.9

24.3

25.9

0.0

Sarang-ut-bang

8.5

7.5

7.8

1.0

1.3

1.0

3.3

11.3

17.9

12.9

Sarang-arae-bang

8.5

9.9

0.6

2.3

6.6

7.3

23.4

Mungan-bang

10.5

10.5

1.4

0.7

2.0

12.8

6.6

Bae-bang 2

7.4

8.5

8.5

0.7

1.3

0.7

2.8

9.1

15.9

8.8

Bae-bang 1

8.7

8.7

1.4

0.7

2.1

15.6

8.5

안방에 비해 서측에 위치한 건넌방의 채광창면적이 더 큰 것을 확인할 수 있다. 골방과 마루방은 전체적으로 창의 크기가 큰 것으로 나타났다. 마루방은 개구부 사이즈가 아닌 목재 덧창의 사이즈로 판단하였기 때문에 정확한 비교가 어려워 추후 확인이 필요할 것이다.

사랑웃방, 사랑아래방, 문간방, 배방의 경우 남측에 주요한 채광창들이 배치되어 있다. 이의 각 향별 창면적비는 12.8%~23.4%로 이루어져 있다. 북측으로 난 창의 경우 이보다 해당향의 벽체 면적에 대한 창면적비가 이보다 적어 6.6%~12.9%의 비율을 나타내고 있다. 이를 통해 관가정의 남측 창이 북측 창보다 비교적 크게 설계가 되었음을 확인할 수 있다.

한편, 건축법규에서는 거실 안쪽 바닥면적의 1/10이 채광창으로 될 수 있도록 정하고 있다. 이를 바탕으로 전통건축물에서의 바닥면적 대비 채광창면적을 비교해 보았다. 그 결과는 Table 3에 나타나 있다. 그 결과, 관가정의 실바닥면적 대비 창면적은 최소 13%~50%에 이르는 것으로 나타났다. 마루방과 골방은 일반적이지 않은 형태이기 때문에 분석에서 제외하였을 때, 사랑웃방에서 약 44%의 값을 보인다. 물론 이는 채광역할을 하는 문의 면적을 창문면적에 포함한 결과이다. 결과적으로 실바닥면적 대비 채광창면적은 현재 국내 건축법규 조건보다 매우 큼을 확인할 수 있다. –

Table 3. Floor-window ratio of each room

Room

Floor area

Main orientation for natural lighting

Window area/Floor area

(window at main orientation)

Window area/Floor area

(whole window)

(m2)

(%)

(%)

An-bang

11.9

E

9%

23%

Gennun-bang

11.7

W

19%

33%

Gol-bang

6.7

E

13%

13%

Maru-bang

5.8

W

26%

50%

Sarang-ut-bang

7.5

S

18%

44%

Sarang-arae-bang

9.2

S

25%

32%

Mungan-bang

7.9

S

17%

26%

Bae-bang 2

6.4

S

21%

43%

Bae-bang 1

6.6

S

21%

32%

Average

-

-

19%

33%

주광률 측정 결과 및 분석

전체 주광률 측정 결과

Figure 7은 전체 조도 측정결과를 도시하고 있다. 실측은 마루 공간과 거주가 가능하도록 구성된 안방을 중심으로 측정하였다. 측정 결과 전반적으로 실내의 조도는 매우 낮은 것으로 나타났다. 안방과 건넌방은 창문에 덧문이 닫혀져 있었으며, 마루쪽으로 설치된 방문으로 부터의 자연채광만이 가능한 조건이었기 때문에 빛이 거의 들어오지 않았다. Figure 8은 주광률 계산 결과를 공간별로 도시한 것이다. 녹색건축 인증기준 운영세칙에서는 인증을 위한 평균 주광률을 담천공시 외부조도 대비 실내 평균 작업면 조도의 백분율로 정하고 있다. 주광률 2%이상인 경우 2급 이상을 받을 수 있으며, 균제도를 0.3이상 만족할 때 1급을 획득할 수 있다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130407/images/Figure_KIAEBS_13_4_07_F7.jpg
Figure 7.

Measured illuminance values (Lux)

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130407/images/Figure_KIAEBS_13_4_07_F8.jpg
Figure 8.

Calculated daylighting factors (%)

이를 기준으로 판단할 때, 각 방의 주광률은 매우 낮은 것으로 나타났는데 실 중앙 점의 주광률 산출값을 기준으로 할 때, 안방은 0%, 건넌방은 0.01%, 사랑 웃방은 0.05%, 배방2는 0.29, 배방 1은 0.43%의 값을 보였다. 각 실별 주광률의 평균치를 Figure 9에서 도시하고 있으며, 이는 조도가 높은 창 측면의 측정치를 포함하고 있어 주광률이 다소 높게 나타났다. 그럼에도 불구하고, 개별 실들의 주광률은 2%에 미치지 못하는 것으로 나타나, 자연채광성능은 다소 낮은 것으로 판단된다.

http://static.apub.kr/journalsite/sites/kiaebs/2019-013-04/N0280130407/images/Figure_KIAEBS_13_4_07_F9.jpg
Figure 9.

Average daylighting factor of each space (%)

마루의 경우 개별 실들보다 높은 조도 수준을 보인다. 서측의 중정으로 개방된 작은 대청마루는 1.69%의 다소 낮은 주광률을 보였지만, 남측으로 개방된 대청마루와 누마루의 경우 각 6.72%와 3.94%의 주광률을 보였다.

주광률 측정 결과 분석

Table 3에서는 관가정에서의 바닥면적 대비 창면적비가 매우 큼을 보여주고 있다. 그럼에도 실제 실내 공간의 주광률이 크게 낮게 나타났다. 이는 다음 두 가지의 원인에 기인하였을 것으로 추정된다.

첫째, 처마에 의해 유입되는 확산광의 일부가 제한되는 것으로 판단된다. 담천공 조건에서 천공으로부터의 확산광은 모든 방향에서 유입되지만, 처마에 의해 천정(Zenith)에 가까운 곳에서 유입되는 확산광의 유입이 제한된다고 판단된다.

둘째, 낮은 창의 투과율에 의해 실내 조도가 낮게 형성되는 것으로 판단된다. 일반적으로 별도의 처리를 하지 않은 6 mm 투명유리+중공층+6 mm 투명유리로 구성된 복층유리의 경우 6 mm 유리의 투과율(Transmittance)를 86%로 가정했을 때 수직입사되는 가시광선에 대하여 약 0.74의 투과율(입사광선의 74% 투과)을 예상할 수 있다. 그러나, LED 투광기를 이용하여 창호지의 투과율을 실측을 통해 분석한 김유신 외의 연구에 따르면 창호지의 투과율은 약 12%정도에 이른다(Kim et al., 2008). 즉, 동일 조건의 복층유리보다 창호지의 투과율이 약 16.2%에 불과하기 때문에 실내의 조도가 현대 건축물에 비해 낮아지게 된다고 판단된다. 이에 한옥 건축물의 문과 창호에 적용되는 나무 문살에 의해 자연광이 유입되는 실면적 역시 크게 줄어 들 것으로 판단된다. 건축 법규상 기준인 바닥면적대비 창면적비가 10%조건에서 복층유리를 적용한 창호에서 74%의 가시광선 투과율을 보이는 경우 약 바닥면적의 7.4%정도의 창문면적에서 가시광선이 100% 투과된다고 가정할 수 있다. 그러나, Table 3에서 도출된 것처럼 바닥면적의 33%의 채광창이 설치되고, 창호지의 투과율이 12%가 될 경우 바닥면적의 3.9%의 창호면적에서 자연광이 100% 투과되는 것으로 가정할 수 있다. 즉, 단순한 산술적인 계산을 통해서도 건축법규에서 제시하고 있는 조건에 비해 한옥의 자연채광 성능은 크게 낮은 것을 확인할 수 있다.

결 론

본 연구에서는 관가정의 자연 채광성능을 창면적비와 실별 주광률 측정결과를 통하여 분석하였다. 결론은 다음과 같이 요약될 수 있다.

(1) 관가정의 바닥면적 대비 창면적비는 평균 33%로 나타났으며, 이는 현재 건축법규에서 제시하고 있는 바닥면적의 10%에 비해 매우 높은 상황이다.

(2) 마루의 자연채광 성능은 개별 실의 자연채광성능 보다 비교적 높은 것을 확인할 수 있었으며, 주광률은 작은 대청마루는 1.69%, 누마루는 3.94%였으며 대청마루가 가장 높은 6.72%로 나타났다.

(3) 개별 실의 주광률은 매우 낮은 것으로 나타났으며, 남향에 위치한 배방 2의 경우에 주광률이 가장 높은 1.94%를 보였으나, 녹색건축 인증기준 1급에서 요구하는 2%에 미치지 못하였다.

(4) 바닥면적대비 창면적비가 현재 건축법규 조건에 비해 매우 높음에도 개별 실의 주광률이 극히 낮은 이유는 창호지의 낮은 투과율과, 문과 창호의 나무문살에 의하여 실질적인 채광 면적의 감소가 이루어졌기 때문으로 판단된다.

Acknowledgements

이 연구는 금오공과대학교학술연구비에 의하여 지원된 논문임.

References

1 

Kim, Y.-S., Sung, Y.-J., Choi, A.-S., Han, W. (2008). A Study on the Measurement Method of Windows and Doors Transmittances of the Korean Traditional Buildings. Conference Proceeding of the KIAEBS, 251-254.

2 

Cultural Heritage Administration. (2001). Kwangajeong Survey Report.

3 

Cultural Heritage Administration. National Cultural Heritage Portal Homepage. Retrieved July, 22, 2019, from http://www.heritage.go.kr/heri/cul/culSelectDetail.do?VdkVgwKey= 12,04420000,37&pageNo=5_2_1_0.

4 

KICT (2018). Operating Rules for Green Building Certification Criteria. Retrieved July, 22, 2019, from https://www.kict.re.kr/050101/view/id/12818.

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