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건축 음영 분석

건축 음영 분석은 건물이나 도시 블록이 시간에 따라 어떻게 그림자를 드리우고 햇빛을 받는지 연구하여, 설계자가 시공 전에 채광, 일영 영향, 일조 확보를 검토할 수 있게 해줍니다.

건축 음영 분석이 하는 일

음영 분석은 설계에 관한 실질적인 질문에 답합니다. 겨울철에 어떤 파사드와 중정이 햇빛을 받는가? 신축 타워가 인접 건물에 얼마나 큰 그림자를 드리우는가? 출입구, 테라스, 놀이터는 어디에 배치해야 하는가? 태양은 같은 위치에 두 번 머물지 않으므로, 분석은 한 시점이 아니라 하루와 계절 전체에 걸쳐 수행해야 합니다.

일반적인 결과물은 다음과 같습니다.

• 특정 날짜와 시각의 음영 지도(예: 12월 21일 09:00, 12:00, 15:00).
• 표면이 직사광을 받는 시간을 보여주는 일조 시간 히트맵.
• 지붕과 파사드에 누적되는 일사량(경사면 기준).
• 발표용 태양 경로 및 음영 애니메이션.

건축과 계획에서 중요한 이유

• 채광과 쾌적성: 햇빛은 자연 채광 수준, 글레어 위험, 옥외 열쾌적성에 영향을 미칩니다.
• 일영 영향과 일조권: 많은 인허가 기관은 계획안이 인접 건물의 일조를 침해하지 않는다는 근거를 요구합니다.
• 도시 매스: 밀도 높은 대지에서 매스 대안을 비교하는 가장 빠른 방법은 음영 거동을 보는 것입니다.
• 태양 에너지: 음영은 옥상 태양광(PV) 시스템의 가장 큰 손실 요인이므로, 음영 분석은 곧바로 에너지 생산량 추정으로 이어집니다.
• 조경과 공공 공간: 식재, 광장, 놀이터는 하루 동안 그늘이 어떻게 드리우는지에 따라 결정됩니다.

음영 분석의 작동 원리

모든 음영 분석은 세 가지 요소를 결합합니다. 위치(위도, 경도, 시간대), 날짜와 시간 범위, 그리고 건물과 대지의 3D 형상입니다. 소프트웨어는 위치와 시간으로부터 태양 위치 알고리즘을 사용해 태양의 위치, 즉 고도각과 방위각을 계산합니다. 이 위치를 1년 전체에 대해 시각화한 것이 태양 경로도입니다. 그런 다음 형상을 태양 벡터와 대조해 음영을 산출하고, 이를 시간 단위로 누적하면 일조 시간과 일사량이 됩니다.

이는 음영 형상 자체를 어떻게 구성하고 렌더링하는지를 다루는 음영 모델링과 밀접하게 관련됩니다.

물리적 헬리오돈과 디지털 음영 분석

컴퓨터가 등장하기 전에 건축가들은 헬리오돈으로 태양을 연구했습니다. 헬리오돈은 축척 모형을 광원에 대해 기울여 태양 경로를 재현하는 물리적 장치입니다. 이 기법은 지금도 건축 학교에서 가르치며, 이 도구의 이름도 여기에서 비롯되었습니다. 디지털 음영 분석은 물리적 모형과 램프를 3D 모델과 계산된 태양 경로로 대체하므로, 다양한 날짜·시간·설계 대안을 훨씬 빠르게 검토할 수 있습니다.

Heliodon으로 일영 분석 수행하기

1. 모델 가져오기: 건물 또는 도시 블록의 .3dm, .obj, .dae 파일을 엽니다. 파싱은 브라우저에서 로컬로 이루어집니다.
2. 위치 설정: 지도에서 대지를 선택해 올바른 태양 경로를 사용합니다.
3. 날짜와 시간 범위 선택: 하루 단위로 넘겨보거나, 누적 결과를 위해 1년 전체를 실행합니다.
4. 결과 확인: 실시간 음영, 일조 시간 및 음영 히트맵, 일사량을 확인합니다.
5. 내보내기: 스크린샷을 저장하거나, 애니메이션을 녹화하거나, 상세 Excel 보고서를 내보냅니다.

시뮬레이션이 브라우저의 GPU에서 실행되므로 태양을 움직이면 결과가 즉시 갱신되어, 초기 설계 탐색에 매우 적합합니다.

자주 묻는 질문