건축 설계 시 일조와 일영의 검토

건축을 계획할 때 일조는 매우 중요한 검토 요소입니다. 건축물 자체의 일조 확보가 잘 이루어지는지와 함께 그 건축물로 인해 주변에 일영(그림자)이 생기지는 않는지 검토해야 합니다. 이를 통해 적절한 일조를 실내에 도입할 수 있고, 적정한 그늘을 형성할 수 있기 때문에 일조와 일영의 검토가 중요합니다. 그럼 일영 곡선에 의한 검토 방법과 일조 도표에 의한 검토 방법에 관해 확인해보고, 이를 검토할 때 유의해야 할 점을 알아보겠습니다.

 

 

일영 곡선에 의한 검토

일영 곡선이란, 수평면상의 기준점 O에 수직으로 막대를 세웠을 때 생기는 일영 끝의 궤도를 의미합니다. 일영 곡선은 태양의 고도와 방위각에 의해 정해지기 때문에 계절마다 일영 곡선이 다릅니다. 일영 곡선을 통해 일영의 끝에서 역으로 태양의 방위각과 고도를 구할 수 있습니다. 예를 들어 동짓날 오후 2시의 일영 길이 배율은 약 2.15이고, 태양고도는 25 º, 그리고 방위각은 30.5 º임을 알 수 있습니다. 그뿐만 아니라 일영 곡선을 이용하여 특정한 계절과 시각의 일영 방위와 기준 길이의 막대에 대한 일영 길이의 배율을 알 수 있습니다.

한편, 어느 수평면상의 기준점 O의 연직 방향의 점 O'와 태양을 연결한 선이 이 수평면과 만나는 점의 궤도를 수평면 일조 곡선이라고 하며, 이는 일영 곡선과 점대칭 관계에 있습니다.

일영도란, 건축물의 일영을 일정 시간 간격으로 연속해서 그린 것입니다. 일영 곡선을 이용해 기준점에 세워진 기준 길이의 막대 그림자 길이를 알 수 있습니다. 따라서 건축물의 각 점을 기준점에 합하면 각 시각에 건축물에 드리우는 그림자 방향과 건축물의 높이에 대한 그림자 길이의 배율을 알 수 있습니다.

건축물의 일영에 따라 주변의 각 지점이 몇 시간 동안 일영 되는지 나타낸 그림을 일영 시간도 라고 합니다. 일영 시간도의 각 곡선은 건축물 주변에서 등 시간 일영이 되는 점들을 연결한 것으로, 등 시간 일영선이라고 합니다. 일영 시간도는 단시간에 수작업으로 정확히 그리는 것이 불가능하기 때문에 컴퓨터를 이용해 작성합니다.

건축물의 형태가 높고 크면 일영이 미치는 범위도 커집니다. 하지만 장시간 일영의 영향범위는 단순하지 않습니다. 예를 들어, 크기와 형태가 같을 경우 남북방향보다는 동서 방향으로 긴 건축물이 북쪽에 대한 영향을 크게 받습니다. 또한 바닥 면의 크기와 형태가 같을 경우 일정한 높이 이상인 경우 장시간 일영이 미치는 범위가 변화하지 않습니다. 동측면 형태가 동서 방향으로 길수록 장시간 일영의 범위가 비약적으로 넓어진다는 것도 일례입니다.

일출부터 일몰까지 하루에 일영이 되는 장소를 종일 일영이라고 합니다. 건축물의 형태에 따라 하지에도 온종일 일영이 생길 수 있는데, 이러한 장소는 1년 내내 일영이 되기 때문에 영구 일영이라고도 합니다. 종일 일영이나 영구 일영은 식재에도 영향을 미치므로 식물을 키울 때 고려해야 합니다.

섬 일영이란, 두 개의 고층 동이 나란히 있을 때 건축물의 바로 북쪽을 제외하고 살짝 떨어진 장소에 장시간 일영이 생기는 경우에 생기는 것을 말합니다. 이 장소에는 두 개의 동이 오전과 오후에 일정 시간 동안 일영을 만듭니다.

일영의 검토는 한 부지 내의 건축물에 대해 행해지는데, 실제로 일영은 기존 건축물과 새로 짓는 건축물에 의해 복합적으로 형성되기 때문에 그 영향범위가 검토하는 범위보다 더 커질 우려가 있습니다. 

 

 

일조 도표에 의한 검토

건축물의 북측에 측정점 O가 있고, 건축물과 같은 높이의 수평면이 있다고 가정했을 때, 점 O와 태양을 연결하는 선과 수평면과의 교점 궤적은 일사 곡선입니다. 이때 건축물의 윗면으로부터 남쪽에는 일사 곡선이 있고, 점 O에서 봤을 때 일사 곡선이 건축물에 의해 가려지는 동안 점 O에서 태양은 보이지 않기 때문에 수평면 일사 곡선상에서 점 O는 일영이 됩니다.

측정점 O 위에 수평면을 등간격으로 가정하고 점 O와 태양을 잇는 직선과 수평면의 교점의 궤적을 그리면 점 O에서 일정한 간격으로 나란한 일사 곡선을 그릴 수 있습니다. 이렇게 측정점으로부터 높이를 일정한 간격으로 바꿔 동지의 일사 곡선을 하나의 그림으로 표현한 것을 일조 도표라고 합니다.

일조 도표에 표기된 축적을 통해 배치도를 그리고, 일조 도표의 기준점에 측정점을 겹쳐 방위를 합합니다. 측정점에서 방사선으로 그린 선은 진태양시의 시각을 나타내며, 건축물과 같은 높이의 일사 곡선과 건축물의 평면 위치를 그리면 일영 되는 시간과 시각을 알 수 있습니다. 또한 일조 도표를 이용해 일영도를 그릴 수 있는데, 일조 도표상 일사 곡선은 일영 곡선을 기준점을 기준으로 180 º 회전한 것입니다. 따라서 일조 도표의 동서남북을 반대로 생각해 계획 건축물의 평면상 한 점에 기준을 합하면, 건축물의 높이와 같은 수평면 일사 곡선상의 점이 그 건축물의 일영의 끝이 됩니다.

 

유의점

일영의 검토는 컴퓨터를 이용하면 더 빠르고 정확하게 할 수 있습니다. 일영 검토용 소프트웨어를 사용하여 측정하는 면의 높이, 위도, 부지와 진북 방향, 건축물의 형상 등을 입력하면 임의의 시간 간격의 일영도, 임의의 측정점의 일영 시간, 임의의 등 시간 일영선을 그리는 일영 시간도 등을 유추할 수 있습니다.