KR20090106959A - 광굴절 필름을 이용한 실내채광 확대 방법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 투과형 광굴절 필름의 이용에 관한 것으로, 본 발명에서 필름은 광 투과율이 우수하고 굴절을 위한 프리즘 요철이 일정한 패턴을 지니고 한쪽 면에 형성되어 빛을 굴절시켜 주도록 되어 있다. 이러한 필름은 일조량이 적은 아파트, 빌딩, 가옥, 터널 등의 외부 유리창에 부착되어 평소 미러 반사광에 의존하였던 실내 채광을 보다 효과적으로 거실의 주거공간에 굴절되게 함으로서 자연채광의 효과를 높이는데 목적이 있다.

자연광, 굴절, 필름, 프리즘, 자연채광

Description

광굴절 필름을 이용한 실내채광 확대 방법. {lighting method using refractive film to take in light.}

현재 가장 널리 사용되고 있는 자연채광 장치는 창을 이용한 방식이 널리 사용되어지고 있다. 창을 이용한 자연채광은 태양광이 제한적으로 들어오거나 또는 태양광이 실내에 유효 채광위치에 닿지 못하는 곳이 많아 효율성이 떨어지는 경우가 많다. 따라서 태양광을 실내로 효율적으로 들어오게 하는 기술은 미러(mirror)를 이용한 채광하는 기술이 일반적이다.(도 2),(도 4) 이때 반사미러는 하나 또는 여럿이 사용되며, 반사미러가 고정되어져 있는 수동적인 방식과 태양의 이동경로를 추적하여 사용되는 적극적인 작동방식이 가능하다.

그러나, 겨울철의 태양의 고도가 29.5도를 넘지 못하는 등 낮은 태양고도는 미러의 반사광이 지표와 낮은 각을 유지하며 실내에 들어오게 하는데, 반지하공간의 경우에서처럼 천정이 아닌 외부벽으로부터 입사되는 미러 반사광은 거실바닥이 아닌 먼 벽이나 천정을 향하기 쉽다. 즉, 미러를 이용한 반사광은 실내의 유효 채광 면적이 제한되고 태양광을 사용하고자하는 방향으로 태양광을 보내는데 어려움이 있다.

기존에 사용되어지고 있는 자연채광 장치는 일반적으로 창을 이용하는 방식이 가장 널리 사용되어지고 있다. 그런데 창을 이용한 채광은 태양의 고도와 방향에 따라 실내에 입사하는 빛이 이동하는 단점이 있다. 이를 보완하기 위해 반사미러를 이용한 채광장치(도 2),(도 4)를 널리 사용하고 있는데 반사미러를 사용하면 태양광이 들지 않는 장소에도 일정한 방향으로 태양광이 입사가 가능하게 된다. 이렇게 입사한 태양광을 사용하고자 하는 방향으로 이중으로 경로전환을 할 수 있는 특별한 장치를 필요로 한다.

태양광이 들어오지 않는 실내에 채광을 위하여 사용되어지고 있는 일반적인 방법에는 반사미러를 이용한 태양광 채광장치들이 있는데 반사미러를 이용한 태양광 장치들은 반사의 원리를 이용하여 태양의 경로를 바꾸는 역할을 한다. 그런데 반사미러를 이용한 방식은 반사미러의 면적과 반사각에 의해 유효 태양광 단면적이 적어지는 단점을 가지고 있다. 따라서 반사미러의 효율을 최대한으로 사용하기 위해서는 별도의 태양광을 꺾을 수 있는 장치가 필요로 한다.

반사미러의 효율을 최대한으로 발휘하기 위해서는 반사미러에 의해 입사한 태양광을 유효방향으로 꺾을 수 있는 별도의 장치가 필요한데, 한쪽 면은 평평하고 한쪽 면은 요철면이 있는 굴절판 또는 굴절필름을 이용하면 유효방향으로 태양광을 꺾어 줄 수 있다.

본 발명의 광굴절 필름을 이용한 실내 채광 확대 시스템은 반사미러 만을 이용한 실내 조명의 경직성을 해소하며, 광굴절 렌즈를 필름 형태로 만들어서 사용함으로서 이의 대량생산이 가능하고 유연성을 가져 일반 건축물의 유리창 등에 쉽게 적용이 가능하다.

본 발명에서 사용되어진 광굴절필름(도 1)의 역할은 일정한 방향으로 입사하는 빛 을 유효한 방향으로 일정하게 굴절시켜 유효면적에 태양광을 입사하게 한다(2).

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면과 함께 보다 상세히 설명한다.

건물이 북향으로 건설(6)되어져 하루 종일 태양광이 들어오지 않는 곳에서 반사미러(8)를 사용하여 창(7)으로 태양광을 입사하게 하는 방식을 사용하여 태양광이 실내로 입사가 가능하게 하는데 반사미러의 효율을 극대화 하기 위해서는 태양광이 위로 향하게 나아가게 된다.(도 2) 하지만. (도 3)과 같이 창에 광굴절필름(9)을 사용하게 되면 천정으로 입사되는 태양광은 아래로 입사가 가능하게 할 수 있다. 또한 실내에 태양광을 입사하고자 하는 건물(6)의 앞에 건물(10)이 위치하고 있어 건물(10)의 그림자(11)에 의해 태양광이 들어오지 않는 곳(도 4)에 두 개의 반사미러를 이용하여 태양광이 들어오게 하는 장치를 사용할 때 반사미러의 효율을 최대한으로 사용하기 위해서는 태양광이 입사하는 실내에 유효면적에 태양광을 보내기가 쉽지 않다(도 5). 따라서 반사미러에 의해 반사하여 입사하는 태양광을 생활에 편리하게 원하는 위치 즉 유효면적에 입사가 가능 하게 하기 위해서는 굴절필름(9)을 이용하여 태양광의 경로를 바꿔주는 역할을 한다.(도 6)

반사미러를 하나 사용하는 경우에는 반사최대효율을 발휘하기 위해서는 반사미러(8)가 위를 바라보게 위치하게 된다. (도 2)의 미러(8)가 위를 바라보게 되면 태양광의 경로는 실내의 천장으로 향하게 되는데 사용하고자하는 유효 태양광경로는 바닥을 향해야만 한다. 따라서 굴절필름(9)을 사용하여 태양광광경로를 바꿔 아래로 향할 수 있게 할 수 있다.(도 3)

반사미러를 두 개 사용하는 경우에도 첫 번째 반사미러(12)과 두 번째 반사 미러(13)이 이루는 각에 따라 태양광을 반사하는 효율이 달라질 수 있는데, 최대의 효율을 발휘하기 위해서는 태양광의 반사 경로가 실내의 바닥을 향하지 못하고 벽면에 위치하게 된다. 따라서 굴절필름(9)을 이용하면 유효 태양광 경로인 바닥을 향하게 할 수 있다.(도 6)

도 1은 본 발명의 광굴절 필름의 개략적 구조도

도 2는 북향으로 지어진 건물로 태양광의 입사가 제한된 실내에 반사미러를 이용하여 채광하는 예시도

도 3은 반사미러에 의해 입사한 태양광을 굴절필름을 이용하여 실내의 유효면에 채광하는 예시도

도 4는 앞 건물에 의해 태양광이 들어오지 못하는 건물의 예시도

도 5는 반사미러 두 개를 사용하여 태양광이 실내로 입사가 가능하게 설계된 예시도

도 6은 두 개의 반사미러에 의해 입사한 태양광을 굴절필름을 이용하여 실내의 유효면에 채광하는 예시도

도 1 내지 도 3의 주요 부분에 대한 부호 설명

(1) : 프리즘 요철면의 법선

(2) : 프리즘 요철면에 의하여 굴절된 광선

(3) : 필름의 두께

(4) : 광굴절 필름

(5) : 프리즘산의 각도

(6) : 태양광의 입사가 제한되어지게 건축된 건물

(7) : 태양광을 입사하고자 하는 건물의 창

(8) : 태양광을 창(7)에 반사하는 반사미러

(9) : 굴절필름

(10) : 유효 건물의 실내로 태양광을 차단하는 건물이나 물체

(11) :　 (10)에 의해 생겨난 그늘

(12) : 반사미러 1

(13) : 반사미러 2

Claims (1)

1. 광굴절 필름을 이용한 실내 채광 확대 방법으로서,

   필름의 한쪽면은 표면형상이 편평하고 필름의 다른쪽 면은 반복적으로 형성되는 프리즘 요철면으로 이루어지도록 제작된 광굴절 필름을 태양광을 받는 건물 외부창의 실내쪽에 부착시키되,

   상기 필름의 상기 표면 형상이 편평한 면을 건물외부창에 직접 접촉하도록 부착하며,

   상기 필름의 상기 프리즘 요철면에 반복적으로 형성되는 각 프리즘요철은, 입사태양광을 실내에 원하는 방향으로 굴절시켜 실내 채광효과를 증폭하는 요철경사면과, 부착되는 외부창과 수직을 이루는 요철 수직면으로 이루어지도록 하여,

   부착된 외부창에 입사되는 태양광이 실내에 원하는 위치에 비춰지도록 하는 것을 특징으로 하는 광굴절 필름을 이용한 실내 채광 확대 방법

Images