한옥의 차양요소 특징을 반영한 창호의 음영면적비에 관한 연구

Abstract

최근 현대 건축은 에너지 절약적이며 친환경적인 건축물로써 거듭나기 위해 지속적인 노력을 하고 있으며, 그 중 태양에너지에 따른 실내부하의 조절에 대한 관심이 고조되고 있다. 특히 실내로 유입되는 직달일사는 실내부하의 증감에 영향을 미치므로 외부차양의 일사조절 성능에 대한 분석은 건축물의 에너지 절약 측면에서 중요하다. 한편, 친환경 주거형태인 한옥에 대한 관심이 증가하면서 현대생활에 적합한 한옥에 대한 개발이 활발히 진행되고 있다. 한옥 개발의 목표는 전통한옥의 외형을 계승하면서 향상된 주거성능을 확보하는 것인데, 성능향상을 위해서는 기존 한옥의 성능에 대한 분석이 선행되어야 한다. 그동안 한옥의 차양요소로는 처마만을 생각하였으나, 창살 역시 일사를 차단한다. 하지만 그 기능에 대한 인식이 부족할 뿐만 아니라 특성을 반영한 성능 평가 방법 역시 부재한 실정이다. 또 한옥은 수평차양인 처마와 혼합차양 형태인 창살로 인해 한 종류의 차양만 존재할 때와는 다른 패턴의 음영이 발생하므로 이에 대한 분석이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 음영면적비를 이용하여 한옥의 차양요소의 차양성능 평가 방법을 제안하고 제안된 방법을 이용하여 그 차양요소에 따른 차양 성능을 분석하고자 한다.

본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

(1) 한옥에서 차양의 역할을 수행하는 요소에 대해 파악하였고 일반 차양과는 다른 형태와 구성의 특징에 대해 분석하였다. 이러한 특징을 반영하여 한옥 차양요소에 의한 각각의 음영면적비의 계산방법을 제시하였다. 먼저 복잡한 처마선을 가진 한옥 처마에 대해 처마의 모델링 수준을 제안하였으며 그 결과 처마곡을 고려하되 추녀-선자연-평연구간을 직선으로 단순화하여 모델링해도 결과에는 큰 영향을 미치지 않았다. 막새기와에 의한 음영은 하나의 막새기와의 면적비를 이용하여 반영하였다. 다음으로는 띠살창에서 같은 격자형태가 반복되는 것을 이용하여 창살에 의한 음영면적비를 계산방법을 제안하였다.

(2) 처마와 창살을 동시에 고려한 창호의 음영면적비 계산방법을 제안하였다. 이때 처마와 창살의 상호작용으로 인해 각 요소에 의한 음영면적비를 계산할 때와는 다른 접근 필요하며, 창살에 의한 모든 음영영역을 계산하는 것은 그 과정을 복잡하게 하므로 음영영역이 아닌 일사유입 영역을 계산하고 이를 처마에 의한 음영영역과 종합하여 창호의 음영면적비를 계산 방법은 제안하였다.

(3) 한옥의 차양요소에 따른 음영면적비를 평가 및 비교분석하였다. 먼저 창살 또는 처마에 의한 각각의 음영면적비와 창살과 처마를 동시에 고려한 음영면적비를 비교하였다. 창살은 혼합차양의 형태로 창살에 의한 음영면적비는 태양의 방위와 고도의 영향을 동시에 받지만, 수평차양의 형태인 처마는 상대적으로 태양 고도의 영향을 많이 받는다. 따라서 처마와 창살을 동시에 고려한 경우 하나의 요소만 고려한 경우에 비해 냉방기의 음영면적비가 크게 증가하였으며 이를 통해 한옥의 차양성능 분석 시 모든 차양요소를 반영해야함을 확인하였다.

(4) 한옥의 차양성능 개선을 위한 방향 제시를 위해 창살깊이, 창살간격, 처마각을 일정한 범위 내에서 변화시킨 후 그 결과를 비교 분석 하였다. 처마각 변화에 의한 음영면적비의 변화율은 상대적으로 매우 낮았으며 창살깊이가 얕고, 창살간격이 넓을수록 난방기의 음영면적비는 감소하였다. 반면에 냉방기의 음영면적비는 거의 변하지 않았다. 따라서 창살의 깊이와 간격을 조절함으로써 냉방기에 대한 차양성능은 유지하고, 난방기의 일사유입을 증가시킬 수 있을 것으로 예상된다.