LED 조명을 적용한 사무공간의 조명방식에 따른 적정 환경 설정을 위한 연구 = Study on adequate environment set up for Office Space with differing LED lighting types

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This study categorizes the types of activities carried out in office space in order to attain a pleasant lighting environment and aims to extract an adequate lighting environment for each activity utilizing general and focused lighting methods.
The experiment was carried out by constructing a full-size mock-up similar to a typical office space, and used LED surface light sources for the ceiling and working surface lighting that allows the modification of light color and intensity.

Experiment Ⅰ used 48 different lighting intensities for 3 activity types (non-work, general work and precision work) with 18 participants measured through a subjective 7-scale survey.
As a result of the experiment, for non-work activities, color temperature of 4,700K~5,200K with 450~500㏓ light intensity proved to be optimal. Also, for general work, color temperature of 4,700K~5,600K with 750~800㏓ light intensity, and for precision work, 5,200K~5,600K with 850~1,000㏓ was extracted as optimal setting.
If a ceiling light(general lighting) that was able to adjust light intensity and color temperature was used, the results of this study can be applied for applicable work type.

In experiment II the optimal lighting for LED light's focused/general interchangeable lighting in office space was extracted. General and precision work types were experimented where a work surface lighting creates the lighting environment. A total of 25 lighting environments per activity was tested and used the results from experiment I for ceiling lighting. As like in experimentⅠ, a subjective 7-scale was used to measure the results and there were a total of 20 participants.
As a results to experiment Ⅱ, in case of general work, ceiling lights from 4,700K and 470㏓ with work surface lights with 5,600K and 770㏓ to 4,700K with 630㏓ and working surface of 5,200K with 770㏓ was extracted.
During precision work, ceiling lighting at 4,700K with 470㏓ and work surface lighting of 5,200K with 980㏓ was extracted as optimal.
The preference towards ceiling light was concentrated on 4,700K with 470㏓ for both general and precision work.
The results of this experiment suggest that in a non-work activity, a general lighting of 4,700K with 470㏓ intensity through a ceiling light should be used and for general or precision work, focused lighting (work surface lighting) should be used along with general lighting. And the results extracted can be used as a standard to set the color temperature and light intensity.

From the above research results, a work environment built considering the intensity, color temperature and lighting type, a more pleasant and efficient work environment can be set up compared to the conventional fluorescent lighting. The results can also be a guide to setting up lighting in the office space using LED. Also, by utilizing high-efficiency LED light sources and focused/general range lighting together, an efficient lighting environment can be set up to save energy and tackle some of the environmental issues at hand.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 사무공간에서의 쾌적한 조명환경 설정을 위하여, 사무공간에서 이루어지는 행위 유형을 분류하고, 일반적으로 적용되는 전반 조명방식과 국부·전반 병용 조명방식에 대한 각 행위 유형에 따른 적정 조명환경을 추출하고자 연구를 진행하였다.
연구의 실험은 보편적인 사무공간 환경과 유사한 실물대모형(Mock-up)을 제작하여 실시하였으며, 천장 및 작업면 조명기구는 색온도 및 조도의 조광(調光)이 가능한 LED 면광원으로 선정하였다.

실험Ⅰ은 전반 조명방식에 대한 적정 조명환경 추출을 위해, 비작업 행위, 일반작업 행위, 정밀작업 행위의 3가지 유형에 따라 천장조명의 48가지의 조명량을 변인으로 하여 피험자 18명을 통해 7단계 주관적 척도법으로 실험이 진행되었다.
실험의 결과, 비작업 행위에 대하여는 4,700K~5,200K의 색온도에서 450~500㏓의 조도를 갖는 조명량이 적정 조명환경으로 추출되었다. 또한, 일반작업 행위에 대하여는 4,700K~5,600K의 색온도에서 750~800㏓의 조도를 갖는 조명량이, 정밀작업 행위에 대하여는 5,200K~5,600K의 색온도에서 850~1,000㏓의 조도를 갖는 조명량이 적정 조명환경으로 추출되었다.
조도와 색온도의 조광이 가능한 천장조명(전반 조명)을 사용하여 해당 작업에 적정한 조명환경을 구축할 수 있는 조명방식을 적용할 경우 본 실험의 결과가 적정 기준이 될 수 있을 것이다.

사무공간에서 LED조명의 국부·전반 병용 조명방식의 적정 조명량 추출을 위한 실험Ⅱ에서는, 작업면 조명에 의해 조명환경이 이루어지는 일반작업 행위와 정밀작업 행위의 2가지 유형에 대하여 실험이 이루어졌다. 행위 유형별 25가지의 조명환경으로 실험이 진행되었으며, 천장조명은 실험 Ⅰ의 도출값을 적용하였다. 실험Ⅰ과 마찬가지로 7단계 주관적 척도법을 통해 실험이 진행되었으며, 피험자는 20명이다.
실험Ⅱ의 결과, 일반작업 행위 유형에서는 천장조명 4,700K의 470㏓에서 작업면 조명량 5,600K의 770㏓의 조명환경과 천장조명 4,700K의 630㏓에서 작업면 조명량 5,200K의 770㏓의 조명환경이 적정 조명환경으로 추출되었다.
정밀작업 행위에서는 천장조명 4,700K의 470㏓에서 작업면 조명량 5,200K의 980㏓의 조명환경이 실험결과로 가장 적당한 것으로 나타났다.
천장조명에 대한 선호도는 일반작업과 정밀작업 모두 4,700K의 470㏓에 대한 선호도가 가장 높게 나타났다.
본 실험의 결과는 비작업 행위에 대하여는 천장조명만을 이용한 4,700K의 470㏓의 전반 조명방식으로 운영하고, 일반작업 또는 정밀작업을 실시할 경우 조광이 가능한 국부조명(작업면 조명)을 사용하여 해당 작업에 적정한 조명환경을 구축하는 조명방식을 적용할 경우 본 실험의 결과가 적정 기준이 될 수 있을 것이다.

이상의 연구결과로 기존 형광등 조명환경에 비하여 조도 및 색온도, 조명방식을 고려한 작업환경을 구축함으로써, 사무공간의 쾌적성과 함께 작업능률을 올릴 수 있는 조명환경의 설정이 가능할 것으로 판단되며, LED 조명을 이용한 사무공간의 조명환경 설정에 있어서 쾌적조건에 관한 가이드가 될 수 있으리라 생각된다. 또한, 고효율의 LED광원의 사용과 더불어 국부·전반 병용 조명방식을 이용하여 효율적인 조명환경을 운영한다면 에너지 절감 및 환경문제 해결에도 기여할 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 내용 및 방법 4
• 1.3 연구의 제한점 5
• 제2장 이론적 고찰 6
• 2.1 LED 광원 6
• 2.1.1 LED 광원의 개요 6
• 2.1.2 LED 광원의 특성 7
• 2.1.3 LED 광원의 이용 현황 10
• 2.2 사무공간과 조명 환경 12
• 2.2.1 사무공간의 쾌적 환경 조건 12
• 2.2.2 사무공간 조명의 고려사항 14
• 2.2.3 사무공간의 조명 방식 18
• 2.3 선행 연구에 대한 고찰 20
• 제3장 전반 조명방식의 행위 유형별 적정 조명량 추출 실험(실험Ⅰ) 23
• 3.1 실험의 목적 23
• 3.2 실험의 개요 23
• 3.2.1 실험 장치 24
• 3.2.2 실험 광원 27
• 3.2.3 피험자 구성 33
• 3.2.4 행위 유형의 선정 34
• 3.2.5 평가 대상 36
• 3.3 평가 실험 38
• 3.3.1 실험 방법 38
• 3.3.2 평가 항목 39
• 3.4 실험 결과 및 분석 40
• 3.4.1 행위 유형별 적정 조명량 추출 40
• 3.5 소결 48
• 제4장 국부전반 병용 조명방식의 행위 유형별 적정 조명량 추출 실험(실험Ⅱ) 52
• 4.1 실험의 목적 52
• 4.2 실험의 개요 52
• 4.2.1 실험 장치 53
• 4.2.2 실험 광원 56
• 4.2.3 피험자 구성 61
• 4.2.4 행위 유형의 선정 62
• 4.2.5 평가 대상 63
• 4.3 평가 실험 66
• 4.3.1 실험 방법 66
• 4.3.2 평가 항목 67
• 4.4 실험 결과 및 분석 68
• 4.4.1 행위 유형별 적정 조명량 추출 68
• 4.5 소결 75
• 제5장 결 론 78
• 참고문헌 81
• ABSTRACT 83
• 부록 87