KR101065570B1 - 실내채광용 광굴절필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 투과형 필름의 이용에 관한 것으로, 본 발명에서 필름은 굴절을 위한 요철이 일정한 패턴을 지니고 한쪽 면에 형성되어 실내로 들어오는 빛을 굴절 시켜 주도록 되어 있다. 굴절된 빛은 요철패턴의 설계에 따라 여러 방향으로 확대되어 진다. 이러한 굴절 패턴이 새겨진 필름을 일조 면이 적은 아파트, 빌딩, 가옥, 터널 등의 외부 유리창에 부착되면 실내에서보다 큰 자연채광의 효과를 가지는데 목적이 있다.

굴절, 필름, 자연채광

Description

실내채광용 광굴절필름 {refractive film to take in light refractive film to take in light }

현재 가장 널리 사용되고 있는 실내채광 장치는 유리창을 이용한 방식이 널리 사용되고 있다. 유리창을 이용한 자연채광은 빛의 직진성으로 인하여 실내에 제한된 영역에만 빛이 들어오게 된다. 따라서 태양광을 실내로 원하는 영역으로 들어오게 하는 기술은 미러(mirror)를 이용한 빛의 반사하는 기술이 일반적이다.

그러나 미러장치의 경우 별도의 공간이 확보돼야 하고, 반사되는 빛의 경로는 직선으로 진행하여 입사된 면적과 동일한 조사면적을 가지게 된다. 즉, 미러를 이용한 반사광은 실내의 유효 채광 면적이 확대되지는 않는다.

기존의 평판형 광굴절 구조물로서 리니어(linear) 프레즈넬 렌즈의 경우 평행으로 입사된 빛이 렌즈를 통과한 후에는 굴절되어 나아가게 한다[도 2]. 여기서 입사 때의 면적(4)과 굴절 후 빛이 조사되는 면적(5)은 동일하고 빛의 진행 각도만 매질의 굴절률에 의하여 다르게 나타난다. 그런데 프레즈넬 렌즈의 경우 굴절을 일으키는 요 철면은 일정한 각도의 선형을 형성하고 있어 굴절된 빛의 방향은 한 방향으로만 나아가게 된다[도 2]. 만약에, 굴절을 일으키는 요철면이 일정한 각도의 선 형이 아닌 아아크(arc)의 원형(3)을 가지게 된다면 굴절된 빛도 다양한 각도로 연속된 굴절 각을 지니고 나아가게 될 것이다[도 1].

일반 유리창의 경우 직진으로 들어온 빛은 실내에 제한적인 부분만 조사하게 된다. 미러나 리니어 프레즈넬 굴절을 이용할 경우에도 각도만 달라질 뿐 조사되는 면적은 동일하다[도 2]. 따라서, 반지하의 유리창 경우와 같이 유리창을 통하여 들어오는 빛을 실내에 골고루 분산하여 조사할 필요가 있다. 이때 실내에 조사되는 조사 면적(5)은 입사 면적(4)보다 확대되어 나타나야 한다.

직진으로 들어오는 빛은 좌우상하 또는 여러 방향으로 분산 확대되는 채광효과를 얻기 위해서는 입사되는 빛의 일부를 외부로 펼쳐주는 굴절이 필요하다. 굴절 렌즈와 같이 빛을 굴절시키는 원리를 이용하되, 굴절이 일어나는 요철에서 입사각이 연속적으로 변화도 록 하여 그 굴절된 빛이 스펙트럼처럼 펼쳐지게 만든다[도 1]. 결국, 요철은 경사각이 일정한 선형이 아닌 아아크와 같은 원호형상(3)이 된다. 또한, 굴절되지 않은 빛의 조사도 필요함으로 굴절을 일으키는 요철은 전체 면적의 일정 비율로 제어하여 투과되는 빛과 주변으로 확산되어 나아가는 빛의 양을 조절할 수 있다[도 1].

본 발명의 요철을 지닌 평판이나 필름형태로 유리창 등에 부착하게 되면 실내에 들어오는 빛이 여러 방향으로 확산되어 실내 채광효과를 높여준다[도 4]. 또한, 요철의 밀도에 따라 내외부의 시야가 매우 다르게 되므로 태양빛을 실내로 받아들이면서 내부의 프라이버시 보호를 하는 이중의 효과도 억을 수 있다.

[도 3]에서 (가)의 굴절 패턴은 좌우상하 십자 패턴으로 평면에 형성한 것이다. 패턴이 없는 영역에서의 평행하게 진행하는 빛은 그대로 투과하여 밑에 떨어지고(9), 패턴 요철에 닿은 빛은 굴절이 일어나는데, 요철의 모양이 대칭형의 원호이기 때문에 십자패턴에 의하여 좌우 및 상하(10)로 빛이 펼쳐지는 굴절현상이 일어난다[도 4 - 가]. [도 3]에서 (나)의 굴절 패턴은 다이아몬드 십자 패턴 형태로 평면에 형성한 것이다. 이 요철은 도 3 (가)의 좌우상하 네 방향의 중간에 다이아몬드 형태의 요철이 추가되어 굴절 방향을 4개 더 추가한 것이다. 패턴이 없는 영역에서의 평행하게 진행하는 빛은 그대로 투과하여 밑에 떨어지고(9), 패턴 요철에 닿은 빛은 굴절이 일어나는데, 요철의 모양이 대칭형의 원호이기 때문에 좌우 및 상하 그리고 그 중간 방향에서 각각 양방향(10)으로 펼쳐지는 빛 굴절현상이 일어난다[도 4 - 나].

도 1은 아아크형 요철의 광굴절의 개념도

도 2는 리니어 프레즈넬 렌즈의 광굴절 개념도

도 3의 (가)는 십자 타입의 패턴 배열을 가진 광굴절 필름

도 3의 (나)는 다이아몬드 십자 타입의 배열을 가진 광굴절 필름

도 4의 (가)는 도 3의 (가)의 광굴절현상 3차원 현상도

도 4의 (나)는 도 3의 (나)의 광굴절현상 3차원 현상도

도 1 내지도 4의 주요 부분에 대한 부호 설명

1 : 빛이 통과하는 매개물질, 필름 등

2 : 태양빛 또는 평행광선

3 : 아아크형 요철형상

4 : 입사(入射)되는 영역

5 : 굴절후 조사(照射)되는 영역

6 : 광선이 접촉 면에서 수선과 이루는 입사각

7 : 도 1의 (3)의 요철이 십자형태로 배열된 필름

8 : 도 1의 (3)의 요철이 다이아몬드와 십자형태로 배열된 필름

9 : 굴절되지 않고 직접 투과된 광선의 영역

10 : 요철부위의 굴절현상에 의하여 굴절된 광선의 영역

Claims (1)

1. 필름 또는 평판에 새겨지는 굴절 패턴을 이용한 실내 채광 확대 방법에 있어서,

   필름의 한쪽은 표면형상이 편평하고 필름의 다른 쪽 면은 아아크형의 요철이 십자 또는 다이아몬드 십자형태로 새겨져 일정한 배열이 이루어지도록 제작된 광굴절 필름을 태양광을 받는 건물 외부 창에 부착시키되,

   상기 광굴절 필름이 부착된 외부 창에 입사되는 태양광이 실내에서 확산되어 비치도록 하는 것을 특징으로 하는 실내 채광 확대 방법.

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