현대 대부분의 사무소 건물은 재실자에게 외부조망과 개방감 그리고 시간감 등을 제공하며, 미래지향적인 시각적 이미지 부여가 가능한 커튼월 및 외피에 대형창호를 갖는 방식을 선호하고 있으며, 이로 인해 일사량이 증대하여, 여름철 냉방부하에 영향을 주어 건물 에너지 비용을 증가시킨다. 물론 겨울철의 일사로 인해 난방부하를 감소시켜 건물 에너지 비용을 감소시키나 낮 시간동안 주로 근무하는 사무소 건물의 특성상 난방부하에 비해 냉방부하의 중요성 및 총 에너지양이 커 연간 에너지 비용 면에서는 이를 해결하기 위해 여러 가지 방안을 강구하고 있다. 따라서 본 연구는 이전에 연구했던 논문에 더 나아가 사무소건물에서 향별 일사가 실내 열환경에 미치는 영향을 알아보기 위해 블라인드의 반사율 및 슬랫 각도를 조절하여 실내 열환경 변화를 검토하고, 실내 열환경 개선 효과가 우수한 조건을 선정하였으며, 이러한 문제점을 해결하기 위해 슬랫형 블라인드를 이용한 자동제어 전략을 수립하였다.

본 논문의 주요 연구결과에 관한 요약은 다음과 같다.

(1)해석모델을 대상으로 연간 에너지 소비량을 분석한 결과 동측에서는 냉방 58.6%, 난방 13.2%, 조명 28.2%이며, 서측은 냉방 54.9%, 난방 15.1%, 조명 29.9%이며, 냉방부하를 가장 많이 받는 남측은 냉방 62.2%, 난방 9.7%, 조명 28.0%이며, 냉방부하를 가장 적게 받는 북측은 냉방 45.5%, 난방 34.8%, 조명 19.6%이다. 모든 향이 냉방부하가 1순위 조명부하가 2순위로 나타내는데 이는 사무소건물이 창면적비가 크기 때문에 일사유입량의 증가로 여름철 냉방부하가 증가하기 때문이다.

(2)블라인드를 미설치한 해석모델의 에너지소비량을 기준으로, 조명제어를 하지 않은 상태에서 슬랫 반사율 대안별 건물에너지 성능을 비교 평가한 결과를 나타내고 있다. No blind는 블라인드를 설치하지 않고 조명제어를 하지 않은 조건이며, 0.1은 슬랫반사율 0.1을 적용한 조명제어를 하지 않은 조건, 0.9는 슬랫반사율 0.9을 적용한 조명제어를 하지 않은 조건이다. 그리고 0.1(dim)은 슬랫반사율 0.1을 적용한 조명제어를 한 조건, 0.9(dim)은 슬랫반사율 0.9을 적용한 조명제어를 한 조건이며, ‘반사율 분리형 슬랫’Seperated(dim)은 슬랫의 전면은 슬랫반사율 0.9를 후면은 0.1을 적용한 조명제어를 한 조건이다.

(3) 반사율 분리형 슬랫을 포함하고 조명제어를 한 건물에너지 성능평가를 한 결과 냉·난방 에너지 성능을 분석한 결과, 서측 건물의 에너지소비량이 가장 적었으며, 남측 건물의 에너지 소비량이 가장 많았다. 또한, 조명제어를 한 경우가 하지 않은 경우보다 에너지 소비량이 적게 나왔으며, 남측면 슬랫 반사율 0.9에 조명제어 했을 때 연간 에너지 소비량 8994.5 kWh(No blind 대비 58.8%)가 줄어 가장 나은 결과를 보였다. Seperated(dim)의 경우 참고논문의 경우와 달리 슬랫 반사율 0.9보다 오히려 부하가 높게 나타났다. 남측면 기준 총 부하가 가장 높은 슬랫 반사율 0.1보다는 41.0% 감소했지만 가장 낮은 0.9(dim)에 비해 16.7%가 증가하여 참고논문[4]과는 다른 결과를 보여주었다.

(4)반사율 분리형 슬랫을 포함한 조건의 현휘지수분석을 통한 시환경 성능을 평가할 시 남측면에서 블라인드가 없는 경우 불쾌현휘 발생 비율은 연간 15.4%를 나타내고 있으며, 반사율이 높은 0.9 대안의 경우 불쾌현휘가 감소하여 발생 비율이 4.2%로 확인할 수 있다. 반면 반사율 분리형 블라인드의 경우 반사율 0.1과 같이 완전히 불쾌현휘가 제거되지는 않으나 2.6%로 블라인드가 없는 경우 보다 크게 감소하는 것으로 나타났다. 북측의 경우 직달일사의 유입이 없기 때문에 현휘의 유입이 0으로 나타나 불쾌현휘를 신경쓸 필요가 없는 것으로 나타났다. 또한, 서측과 동측의 경우 블라인드가 없는 경우 남측보다는 낮은 각각5.5%와 5.2%를 나타냈으며, 반사율 분리형 슬랫인 Seperated와 뚜렷한 차이를 보이지 않았다. 이는 불쾌현휘를 줄이는 것도 중요하지만 여름철의 일사유입량 자체를 차단하여 냉방부하를 얻는 것이 건물의 에너지 저감에 더 확실한 효과를 나타낼 것이라 사료된다.

(5)수직 일사량 별 최적 슬랫 각도 도출 및 비교를 하였을 때, 동측 슬랫 반사율 0.9의 경우 일사수열량이 적을 때 블라인드 슬랫의 각도는 35°를 나타내어 완전폐쇄인 90°보다는 완전개폐인 0°에 가깝게 개방하는 것이 건물에너지 측면에서 유리한 것으로 나타났다. 반면 높은 일사수열량을 나타내는 구간에서는 완전 폐쇄인 90°에 가깝게 제어하여 일사를 차단시키는 것이 유리한 것으로 분석되었다. 동측 반사율 분리형 슬랫의 경우 일사수열량이 적을 때 블라인드 슬랫의 각도는 80°를 나타내어 슬랫 반사율 0.9와는 달리 적은 일사유입을 필요로 하며, 일사수열량이 많을 경우에는 대체로 30°를 나타내 일사수열량에 관계없이 많은 일사를 필요로 하는 것으로 나타났다. 서측의 경우 두 조건 모두 일사수열량이 낮은 구간에서 앞서 언급한 동측면과 같이 블라인드 슬랫의 각도는 90°에 가깝게 수직으로 제어하여 폐쇄하는 것이 건물에너지측면에서 유리한 것으로 나타났으며, 일사유입량이 많아질수록 슬랫 반사율 0.9는 약간 개폐(60°~85°)하는 것이 에너지절감에 효과를 보였다. 반사율 분리형 슬랫의 경우 반쯤 개폐(30°~45°)하는 것이 에너지절감에 효과를 보였다. 남측의 경우에는 두 조건 모두 일사 수열량에 관계없이 거의 폐쇄 (70°~80°)를 하는 것이 에너지절감에 효과를 보였다. 동측의경우 일사수열량이 적은구간은 물론 높은구간도 약간 개폐(60°~85°)하는 것이 유리한 것으로 나타났다. 북측의 경우에는 두 조건 모두 일사수열량에 관계없이 완전 폐쇄(90°)에 가깝게 하는 것이 유리한 것으로 나타났다.

(6)모든 조건을 고려해 보았을 때, 창면적비가 커질수록 건물에서 받아들이는 일사가 커지기 때문에 슬랫각도는 완전폐쇄 90°에 가까워지는 것으로 나타났다.

(7)시환경 측면에서 북측의 경우 직달일사가 없기에 불쾌현휘가 존재하지 않으므로 그래프를 사용하지 않았으나 남측면 블라인드가 없는 경우가 가장 발생율이 높은 15.1%를 나타냈으며, 기존 해석모델인 33%의 동측이 가장 발생율이 낮은 1.9%를 나타내었다. 아래 그래프와 같이 블라인드가 없는 경우를 제외하고, 창면적비가 커지면 커질수록 불쾌현휘의 발생율이 증가하는 경향을 보였다. 총 에너지 부하는동측의 경우 창면적비가 가장 큰 Case 9로 12966.2kW로 나타났다. 서측의 경우 총 에너지 부하는 창면적비가 가장 큰 Case 10으로 15431.2kW로 나타났다. 남측의 경우 총 에너지 부하는 창면적비가 가장 큰 Case 11으로 15611.2kW로 나타났다. 북측의 경우 총 에너지 부하는 창면적비가 가장 큰 Case 12로 18820.2kW로 나타났다. 창면적비가 커질수록 총 에너지부하가 커졌으며, 최적 슬랫 각도를 적용하였기 때문에 일사량이 적은 북측보다는 동측, 서측 및 남측의 경우 총 에너지 부하 절감에 큰 효율이 있었다.