고조도 반사갓에 의한 최적의 조명설계

[머슴1]

고조도 반사갓에 의한 최적의 조명설계

(1) 반사갓은 램프에서 나오는 빛을 하향 분산, 반사시키는 기능을 갖고 있으며 백색도장, 연마처리, 반사필림 등이 부착된 steel는 알미늄 재질위 판을 의미한다. 반사갓은 그 자체가 에너지를 절약하지는 않지만, 척적의 반사갓을 사용함으로써 램프에서 발하는 빛을 필요로 하는 작업을 더욱 많이 보냄으로서 등기구의 효율을 높여준다. 따라서 전력을 직접적으로 사용하는 램프 및 안정기가 설치되는 등기구의 소요량을 축소함으로써 간접적으로 많은 전력 에너지 절약을 가능케 한다.

(2) 고조도 반사갓에 의한 조명기기의 성능향상 방법

고조도 반사갓의 사용에 따른 조명기기 성능 향상에는 재설치(relamping), 축소설치(delamping)또는 두 방법을 병행하는 것 등이 있다.

(가)재설치(relamping)

오래된 등기구로부터 모든 램프를 제거한 후 새로운 고효율의 램프를 설치하는 방법으로 대개의 경우 노후된 자기식 안정기를 고효율 안정기로 함께 교체된다.

(나)축소설치(delamping)

축소설치의 방법은 고조도 반사갓을 사용함으로써 신축건물 또는 개보수 건물의 경우 모두에 사용되는 램프의 수를 줄이는 방법이다. 신축건물의 경우에는 고조도 반사갓을 채택하면 일반적으로 등기구의 소요량을 약 30% 축소할 수 있다. 개보수 건물의 경우에는 가장 좋은 예로서 4등용을 3등용 또는 2등으로 축소하는 것이 가능하며 이러한 램프의 축소는 개보수 비용의 감소시킨다.

(3)고조도 반사갓의 종류

반사갓의 기능에 의한 분류는 다음과 같다.

- 정반사 반사갓: 입사각과 반사각이 같은 정반사를 주로 하는 것으로 거울같이 반사되는 면을 가진 반사갓

- 난반사 반사갓: 일정한 입사각과 반사각을 가지지 못하고 반사가 여러방향으로 분산되어 반사되는 반사갓

반사판의 재질에 따른 분류는 다음과 같다.

- Silver Film 반사판 : 은(Ag)이 증착된 필름을 금속재 판에 접착한 반사판을 이용하는 정반사 반사판(재료 반사율: 95%)

- Aluminium Film 반사판 : 알루미늄(Al)이 증착된 필름을 금속재 판에 접착한 반사면을 이용하는 정반사 반사판(재료 반사율: 85%)

- Aluminium 반사판 : 고광택 연마처리 및 Anodizing된 알루미늄 정반사 반사판(재료 반사율: 85%)

- Enhanced Aluminium 반사판 : 전해연마 및 특수코팅으로 마감 처리된 알루미늄 정반사 반사판(재료 반사율: 95%)

고효율 에너지 반사갓 인증기준 개정안에 의하면 등기구의 등기구효율, 등기구 설치간격 및 눈부심 지수가 추가되었다.

- 등기구 효율: 90%이상

- 등기구 설치간격: 1.5H이상(H:등기구 설치 높이)

- 눈부심 지수: G2이상(KS기준)

(4) 고조도 반시갓의 최적설계 및 성능

고조도 반사갓이 갗추어야 할 조건으로는 우선 높은 반사율(85% 이상)을 갖는 재료를 이용하여 램프에서 나오는 빛을 등기구 몸통 안에서의 간섭 또는 계속되는 중첩반사 없이 최대한 밑으로 내려가게 하여 등기구 효율을 극대화하는 형상설계가 중요하다.

①반사갓 반사율의 관점

고조도 반사갓에 사용 가능한 재료는 총 반사율이 85%～95%까지의 여러 종류의 원판이 사용 가능하다.

총 반사율(Total Reflectivity, TR)이란 정 반사율(Specular Reflectivity)과 난 반사율(Diffuse Reflectivity)의 합으로서, 고조도 반사갓에 사용하기 위하여는 난 반사율이 작고 정 반사율이 높은 원판이 좋다. 일반적으로 반사갓에서는 총 반사율로 비교하는 경향이 있으나, 정확한 비교 분석을 위하여는 정 반사율로 비교하여야 한다.

② 반사갓 형상의 관점

등기구 효율(정의: 작업 면으로 내려오는 총 광속 / 램프의 총 광속 x 100)의 극대화를 위하여는 램프에서 나오는 빛이 반사율이 높은 반사갓에서 잘 반사되어 작업 면에 많이 내려와야 한다.

등기구의 구조적 특성상 램프에서 나오는 총 빛 중에 45%는 반사갓과 관계없이 밑으로 반사되며, 나머지는 55%는 위를 향하기 때문에 1번 이상 반사갓에 반사된다. 더욱 반사갓의 형상에 따라 램프와 반사갓 또는 램프와 램프간에 중첩 반사되며 밑으로 내려오지 못하는 경우도 있다.

정량화 하여 이론적 등기구 효율을 계산하면 다음과 같다.

또는 로서

여기서 는 번 반사된 광속의 비율이며, 는 반사갓 원판의 반사율, 그리고 은 램프가 가로막아 밑으로 내려오지 못하는 비율이다. 따라서 광학적으로 반사되는 횟수를 최대한 줄인 광학형상의 고조도 반사갓과 일반 반사갓을 비교하면 다음과 같다.

일반적으로 형광램프의 효율은 램프표면 온도의 함수로서 광학형상을 사용한 반사갓을 이용하면, 램프의 표면온도는 실내온도 20℃를 기준하여 약 35℃로 유지할 수 있어 최대의 램프 효율도 얻을 수 있다.

조명설비에서의 에너지 절약을 위한 고조도 반사갓은 85%이상의 높은 반사율을 가진 내구성 있는 원판을 사용하고, 중첩반사를 완전 제거한 광학형상의 반사갓을 사용하면

- 신축건물인 경우에는 등기구 수를 약 30% 축소가능하며

- 개 보수인 경우에는 4등을 2～3등으로, 3등을 2등으로 교체 가능하고

- 램프의 표면온도도 낮아 수명도 길어짐으로서 에너지절약 뿐 만 아니라 보수유지비도 절약할 수 있다.

고조도 반사갓의 특징

(주)제일조명에서 생산하는 반사갓은 산화피막 처리된 전해연마 알루미늄(ANODIZED ALUMINIUM)을 원자재로 사용함으로써 반사갓의 수명이 길고 난반사의 방지로 시력을 보호하며 형광등기구의 효율을 극대화 시켜줌으로써 전력비를 절감할 수 있게 특수제작된 제품있는다.

(주)제일조명에서 생산되는 고조도 반사갓은 컴퓨터 시뮬레이션의 설계로 형광등기구의 수를 절반으로 줄일 수 있도록 제작하여 고효율 기자재 인증을 받은 제품있니다. 또한 에너지관리공단에서 요구하는 여러 가지 시험을 거쳐 그 조건을 완벽하게 충족시킨 제품으로 국내에서 유통되는 어떠한 제품보다 월등한 품질을 인증을 받았습니다.

개요

형광램프에서 발산되는 빛의 손실을 컴퓨터 설계에 의하여 최대 효율로 높여 형광등기구의 효율을 극대화하여 에너지절약에 큰 도움을 주는 제품입니다. 일반 거주공간 및 사무실, 학교, 독서관, 지하철 등에 효율적으로 사용할 수 있습니다.

특성

반사판 비교표
원산지	ALANOD(독일)	국산 및 외국산
품명	전해연마 알루미늄 반사갓	필름제품 반사갓
수명	20년이상, 반영구적	5년
내구성	1. 전혀 부식, 변색이 없음 2. CUTTING시 전혀 문제발생하지 않음 3. 전해연마이기에 램프열이나 기타 열에의해 변형이 없음	1. 시간 경과후 부식, 변색이 있음 2. CUTTING시 CUTTING면의 FILM이 떨어짐 3. FILM에 자외선 차단 약품을 사용하여 시간이 지나면 램프열에 의해 약품이 녹아 회색으로 얼룩이 지는 현상이 나타남. 4. 열에 쉽게 형태가 변함
반사율	고효율 반사판(95%이상)	시간이 지남에 따라 반사율이 현저히 저하됨
정전기 발생	전해연마 알루미늄은 먼지를 방출시키는 성질이 있어 정전기 발생이 없다.	POLYESTER성분은 먼지를 흡수하기에 정전기 발생이 심하여 쉽게 더러워짐.
표면강도	H18	PE FILM
유독가스	없음	연소시 유독가스를 발생시켜 소방검사시 문제를 야기시킬수 있는 제품
사용 사례	국내외적으로 20년 이상 사용하고 있으나 변색, 부식등의 문제가 발생되지 않고 있음.	국내는 3년미만으로 사용 국외는 유럽, 미국, 일본 등에서 몇 년전에 사용을 하였으나 4～5년 후 변색 및 부식의 문제로인해 지금은 사용하지 않음.

필요이상의 휘도 상승과 조도의 낭비를 절감하여 시력에 나쁜 영향을 주는 자외선을 방지할 뿐 아니라, 타 코팅 및 film제품에서 문제되고 있는 내구성에 있어서 본 제품은 반영구적으로 필요이상의 자원낭비를 미연에 방지하고, 에너지 및 물가절약에 최대한 효과가 있는 제품입니다.

재질

알루미늄 순도 99.98%이상의 고순도 알루미늄에 전해연마(ANODIZED)처리를 하여 반사율을 85%～95%정도이며, 초기 반사율은 물론 향후 장시간 사용하여도 변질 변색이 없어 반사율의 감소가 없는 제품입니다.

적용현황

일반 주거공간 보다 열악한 환경의 지하공간(지하철)에 설치하여도 내구성 및 조도 유지에 탁월한 성능이 입증되고 있으며, FILM제품과 현격한 유지 보수 성능이 입증되고 있습니다. 또한 현재 진행하고 있는 ESCO사업에 사용중입니다.

고조도 반사갓

이미 고조도 반사갓을 이용한 조명개선은 서울의 경우 대표적으로 지하철 역사의 경우를 사례로 볼수 있으며, 이는 밝기향상에 따른 승객의 안전성 확보와 점등수 감소에 따른 에너지 절약을 동시에 해결하였다.

대형건물의 경우도 이미 널리 보급되어 있으나 특히 세종로의 종합청사로비의 개선 효과는 더욱 주목할만하다.

대부분의 조명용 전력은 상업용 건물인 사무실, 호텔, 식당, 백화점, 유통센터에서 소비되며, 영국은 약 63%, 미국은 약 57%가 상업용 건물에서 소비되고 있다.

일반적으로 20～30W/㎡의 시설용량이 필요하나, 최적의 고효울 조명시스템은 10～15W/㎡의 시설용량으로 가능하다.

고조도반사갓을 사용함으로써 신축건물 또는 개보수 건물의 경우 모두에 사용되는 램프의 수를 줄일 수 있다. 신축건물의 경우에는 고조도 반사갓을 채택하면 일방적으로 등기구의 소요량 또는 램프이 설치량을 약 30% 축소할 수 있다. 개보수 건물의 경우에는 가장 좋은 예로서 4등용을 3등 또는 2등으로 축소하는 것이 가능하며, 이러한 램프의 축소는 개보수 비용의 감소 뿐만 아니라 기존 냉방부하의 축소까지도 가능케 해준다.

조명기기로부터의 발열은 냉방부하의 증가에 크게 기여한다. 일반적으로 조명용 시비전력의 약50%가 발열되어 냉방부하로 나타나다. 예를들면, 조명용 전력 2KW는 약 50%가 발열되어 냉방부하로 나타난다. 예를들면 조명용 전력2KW는 약 1KW(860Kcal/h)의 추가냉방부하를 발생시킨다.

이와 같이 고효율 조명은 조명용 전력의 전력뿐만 아니라 냉방용 전력까지도 절약하는 효과를 가진다.

아래 표는 현재 설치된 대형 할인매장을 예를 들어 일반 반사갓과 고조도 반사갓을 비교하였다.

○○할인매장 : 5.2m X 9.1m X 3.3m (2.54m) 14.3평
구분	일반등기구	고조도반사갓	비고
등기구 종류	노출 3등용	매입개방 2등용
등기구 램프수	32W3등 X 14=42등	32W2등 X 14=28등	33%감소
조도비교	777lux	1,170lux	50%조도향상
전력사용량	32W X42등 X 15시간 X 300일=6,048KWh/년	32W X28등 X 15시간 X 300일=4,032KWh/년	33%절전 2,016/KWh/년
전력비용	6,048 X 92.8원/KWh=561.254원/년.	4,032 X 92.8원/KWh=374,169원/년.	33%절전 187,000원/년
초기투자비	1,720,000원	1,772,000원	52,000원 증가
결론	노출등기구를 매입등으로 개선 결과 등기구 감소에 따라 추가비용은 52,000원에 불가하나 33%의 절전효과에 따라 매년 187,000원의 절력비용 감소와 조도는 50%이상 향상되어 분위기 개선과 상업적 효과를 거두었다.