길정수
(Jung-Su Gil)
1iD
이상진
(Sang-Jin Lee)
2iD
함형율
(Hyeong-Yul Hahm)
3iD
전완수
(Wan-Su Jeon)
4iD
이민욱
(Min-Wook Lee)
†iD
-
(Senior Research Engineer or R&D institute, Garameng Co., Ltd. )
-
(President Garameng Co., Ltd.)
-
(Senior Executive Vice President Garameng Co., Ltd.)
-
(Senior Manager S1 Co., Ltd.)
Copyright © The Korean Institute of Illuminating and Electrical Engineers(KIIEE)
Key words
Light pollution, Light trespass, Residential areas, Security lighting
1. 서 론
인구의 도시집중으로 급증하는 주택문제 해결을 위해 단독주택으로 이루어졌던 일반주거지역에 다가구주택과 다세대·연립주택이 신축되면서 좁은 필지에 다양한
주거유형이 밀집된 형태로 주거환경은 전환되었고, 건물과 건물 사이의 협소한 공간으로 보행로가 조성되어 골목길은 시야 확보가 쉽지 않은 어둡고 좁은
길로 인식되었으며, 어두움으로 인한 시각적인 사각지대 해소가 요구되었다. 소득수준 향상에 따라 야간 보행환경 개선과 범죄 예방을 위해 보행로를 중심으로
보안등이 설치되기 시작하였으나, 설치 수량 확대를 목표로 양적 성장에 집중한 결과 보안등은 단순히 어둠을 밝히는 조명 역할에 한정되었고, 이는 최근
5년간의 서울시 빛공해 민원 통계·분석에서 보안등과 관련이 항목(발생유형-공간조명 69 %, 피해유형-수면방해 81 %)이 높은 비율을 차지하는 것으로
나타나고 있다(1).
조명은 어두운 야간에 인간의 옥외활동을 원활하게하기 위해 필요하며, 사고나 범죄를 예방하는 것을 목적으로 하고 있으나, 옥외조명을 아무리 잘 설계하더라도
조명설비에서 방사되는 빛에 의해 조명의 설치장소와 주변 환경에 영향을 미치게 되고, 과도한 옥외조명은 인간 및 자연생태에 피해를 유발하게 되어 빛공해로
나타난다. 인공조명을 과도하거나 부적절하게 사용함으로써 불쾌감, 수면방해, 보행안전 저해 등 시민의 생활 불편이 확대되고 있다(2).
본 논문에서는 서울시의 주거 밀집지역에서 보안등의 설치 형태 및 환경 특성이 주거지 조명환경에 미치는 영향을 연구하였다. 서울시의 대표적 주거밀집지역
중 보안등의 침입광에 의한 빛공해 발생이 예상되는 지역 1개 동을 선정하고, 소재 보안등 전체에 대한 조명기구 특성, 도로 및 설치조건, 빛공해(주거지
연직면조도) 측정 및 분석을 실시하였다.
2. 연구방법
2.1 조사지역 선정
서울시 전체 도로에서 폭 12 m 미만의 소로는 77 %로 매우 높은 비중을 차지하고, 특히 7 m 이하 도로는 차량 및 보행자에게 통행이 불편하면서
안전을 위협받는 장소로 인식되며, 일반적인 생활 주변의 가로망이 이에 해당한다. 건축법에서 요구하는 4 m 도로 규정에 따라 주택의 개·보수와 리모델링이
힘든 지역은 노후화가 가속되어 정주 여건이 취약해졌고, 대표적인 장소로 저층 주거 밀집지역이 꼽히고 있다. 서울시는 기존 소로 규정을 활용하면서 도로의
너비와 용도에 따라 유형을 구분하고 있다(3).
Table 1. Classification of road according to width and use
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구분
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정의
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이용자
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보행로
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자동차가 다니지 못하는 너비
4 m 미만의 주거 중심의 길
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보행자
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생활도로
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중앙선이 없는 보차혼용 형태로서 보행 중심의 생활가로
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차량 및
보행자
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좁은 보행로 주변으로 단독·다가구주택과 다세대·연립주택이 밀집되어 형성되어 있고, 주거시설의 노후 화에 따른 열악한 주거환경과 범죄발생이 우려되는
서울시 행정동 1개소(면적 약 275,096 m2) 지역 전체에 대해 보안등의 설치 형태 및 환경 특성을 조사하고, 이를 통해 서울시의 빛공해 민원에서 보안등 관련 항목들이 높게 나타나는 원인을
분석하였다. 조사지역은 그림 1과 같이, 서울의 노후화된 주거지역의 일반적인 형태인 5층 이하 주거시설이 좁은 필지에 밀집한 지역으로 2가지 도로 유형(4 m 미만 44.7 %,
4 m 이상 ∼ 8 m 미만 49.8 %)이 가로망의 대부분을 차지하는 지역이다.
Fig. 1. Survey area and the installation conditions of the security lights
2.2 주간 현장조사
조사지역 행정구역(행정동) 경계와 관할 기초지방자치단체 옥외조명 관리부서의 보안등 설치현황을 사전에 확인하고, 보안등의 설치 형태 및 환경 특성에
대한 주간 조사를 진행하였다(그림 2 및 그림 3). 조사지역 보행로를 기준으로 양측에 설치된 보안등과 더불어 건물과 건물 사이의 좁은 공간에 조성된 도로(2 m 미만)도 조사대상에 포함하였다.
Fig. 2. Pedestrian passage (less than 4 m)
Fig. 3. Community road (less than 8 m)
2.3 야간 현장조사
야간 현장조사는 보안등의 침입광에 의한 빛공해 기준 초과여부를 조사하는 빛공해 실태조사(주거지 연직면조도 측정)와 더불어 보안등 주·야간 환경조사
항목에 대한 조사를 병행한 뒤 실태조사지에 기록하였다(그림 4 및 표 2). 빛공해 측정은 ‘빛공해 공정시험기준(환경부 고시 제 2016-148호)’에 의거 주거지 연직면조도의 측정에 적합한 정밀급 및 일반형 AA급 조도계를
사용(교정 조도계)하였다(4-5).
Fig. 4. Field survey at night
Table 2. Items of day and night environmental survey of security lights
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조사항목
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세부내용
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보안등
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조명기구 설치형태, 광원 종류, 상관색온도
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도로
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도로 종류, 주차 가능 여부
주변 상업시설 존재 여부, 도로 폭
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설치환경
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광원 설치 높이, 좌·우 설치 경간
용도지역, 조명환경관리구역
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조명환경
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수평면 최대조도, 수평면 최소조도
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빛공해
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주거지 연직면 조도, 영향대상 창문 높이
전방 영향거리, 후방 영향거리,
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3. 보안등 설치형태 및 보행자도로 특성
3.1 보안등 설치형태
조사지역 보안등에 대한 사전조사에서 전체 보안등의 설치수량은 520 개소로 확인되었으나, 현장조사결과 대상지역내 신규 아파트단지 조성과 기존 보안등의
이설 및 철거에 의해 72 개소가 누락되어 실제 조사는 448 개소를 대상으로 하였다. 조사결과 보안등의 설치 형태는 한전주 병설(그림 5), 조명기구 형태는 글로브형(그림 6), 광원은 메탈할라이드램프(그림 7) 등으로 가장 높게 나타났다. 야간 현장조사에 의해 광원의 종류 및 소비전력을 정확히 판단하기 어려우나, 기초지방자치단체 옥외조명 관리부서의 보안등
설치현황 관련 자료와 현장에서의 육안관찰 및 상관색온도 측정을 통해 메탈할라이드램프, 고압나트륨램프, LED 등으로 구분하였다(6).
Fig. 5. Installation forms of security lights
Fig. 6. Forms of security light fixtures
Fig. 7. Light source of security lights
3.2 보행자도로 특성
조사지역 보행자도로는 그림 8과 같이, 대부분 자동차와 보행자가 혼재하는 주택가 이면도로로 어린이 보호구역 11 개소와 여성안심귀갓길 2 개소가 지정되어 있고, 그림 9와 같이,보행자도로 주변으로 대부분 상업시설이 존재하지 않는 주거밀집지역에 해당한다.
Fig. 8. Kinds of pedestrian roads
Fig. 9. Commercial facilities besides of pedestrian roads
조사지역 보행자도로의 폭은, 그림 10과 같이, 다양하게 분포하며, 폭이 4 m 미만(44.7 %)으로 매우 좁은 골목길도 다수 존재하였다. 보안등의 설치 높이는, 그림 11과 같이, 대부분 4∼5 m (66.4 %) 사이를 형성하고 있다.
Fig. 10. Widths of pedestrian road
Fig. 11. Heights of installed security light
설치 경간은, 그림 12와 같이, 일정하지 않아 보안등의 일반적인 설치 경간 30 m를 초과하는 경우도 54 개소로 높게 나타났다. 설치 경간이 멀어지게 되면 보행자도로는
밝은 지역과 어두운 지역으로 나누어지며, 특히 배광의 개념이 없는 메탈할라이드 램프 또는 고압나트륨 램프를 사용하는 글로브형 조명기구의 경우, 그림 13과 같이, 밝고 어두운 띠가 반복되는 형태로 노면에 표시된다.
Fig. 12. Spacing distance of security lights
Fig. 13. Alleys with irregular spacing distance of security lights
보안등의 설치 위치와 지향 방향에 따라 보안등에서 방출하는 빛이 조명영역을 벗어나 주변 건축물에 영향을 미치므로 보안등의 영향을 받는 주거지 창문면을
대상으로 조사를 진행하였다. 영향거리는 보안등과 전방 또는 후방에 위치한 창문면까지의 수평거리를 의미한다. 그림 14와 15에서 보는 바와 같이, 전방 영향거리의 경우 도로 폭에 따라 다양하게 분포하는 반면, 후방 영향거리는 도로 폭에 관계없이 대부분 4 m(91.6 %)
이내를 형성하고 있다.
Fig. 14. Distribution of front impact distance
Fig. 15. Distribution of rear impact distance
3.3 빛공해 측정 결과 및 분석
조사지역에 설치된 448개소의 보안등에 의해 영향을 받는 창문면은 총 541개소로 전방에 337개소와 후방에 204개소가 있다. 그림 16과 같이, 전방에 위치한 337개의 창문면 중 142개소(42.1 %)와 후방에 위치한 204개의 창문면 중 95개소(46.6 %)에서 조명환경관리구역
3종지역 빛방사허용기준(10 lx)을 초과하였고, 전체적으로 237개소(43.8 %)에서 기준치를 초과하고 있는 것으로 나타났다.
Fig. 16. Measurement results of front and rear windows
조명환경관리구역 3종지역 빛방사허용기준(10 lx)을 초과하는 경우 빛공해가 발생함을 의미하지만, 초과 정도를 확인하기 위해 5단계로 구분하여 분석하였다.
그림 17과 같이, 빛공해 측정이 이루어진 전체 541개소 창문면 중 98개소(18.2 %)에서 기준을 2배 이상 초과하는 것으로 나타났다.
Fig. 17. Measurement results of vertical illumination in residential areas
빛방사허용기준을 초과하는 보안등을 형태별, 광원별, 설치높이별로 구분하여 분석하였다. 그림 18과 같이, 보안등 형태에서 글로브형이 가장 높은 비율(43 %)로 기준치를 초과한 것은 배광이 이루어지지 않은 상태로 직접 발광하기 때문에 당연한
결과로 여겨진다. 그림 19와 같이, 광원별 비율(31∼36 %)이 고르게 나타난 것은 배광이 이루어지는 경우 설치환경(창문의 위치 및 거리)에 영향을 받기 때문으로 여겨진다.
그림 20과 같이, 빛방사허용기준을 초과하는 대부분의 보안등 설치 높이는 4∼5 m(66 %)인 것으로 나타났다.
Fig. 18. Forms of security lights exceeding the criteria
Fig. 19. Source of security lights exceeding the criteria
Fig. 20. Distribution of installation heights at the sites with light emission in excess of the permissible level
빛방사허용기준을 초과하는 창문면의 높이는, 그림 21에서 보는 바와 같이, 보안등의 전방 또는 후방에 관계없이 대부분 1층에 위치하고, 전방의 경우 초과하는 창문면 142개소 중 99개소(69.7 %),
후방의 경우 95개소 중 63개소(66.3 %)가 이에 해당하는 것으로 나타났다.
Fig. 21. Sides of the window on the first floor in excess of standards (front and rear)
3.4 설치 형태 및 환경 특성 분석
기초지방자치단체 옥외조명 관리부서는 주거지역 빛공해 민원에 대해, 그림 22 및 그림 23와 같이, 차광판 부착, 차광페인트 도색, 보안등의 지향방향 변경 등의 조치를 일차적으로 취하고, ‘주택가 빛환경 개선사업’을 통해 문제가 되는 보안등을
점진적으로 교체해나가고 있다. 현재의 빛공해 민원의 대응 방안인 보안등 차광판과 차광페인트는 도로 노면 밝기의 균제도 저하를 가져올 우려가 높고,
그림 24와 같이, 현장조사에서도 이러한 결과를 확인할 수 있었다.
Fig. 22. Glare shield (attached to the left or right)
Fig. 23. Shading paint (left) and plastic shield attached in front of lenses (right)
Fig. 24. Decline in uniformity factor on road surface by glare shield
4. 결 론
서울시의 주거 밀집지역에서 보안등의 설치 형태 및 환경 특성을 조사하고 빛방사허용기준 초과와 관련된 다양한 요인들을 분석하였다. 도출된 문제점은 기존
보안등을 LED조명으로 교체하더라도 매우 폭이 좁은 도로(4 m 이하)에 인접해 주거지 창문면이 위치하는 경우, 보안등과 주거지 창문면간의 짧은 수평거리
즉 전·후방 영향거리가 감소된 경우, 주거지 창문면이 건축물 1층에 위치하는 경우, 조명기구 개선으로 주거지역에서 빛공해를 방지하기 힘들다는 사실을
보여주고 있다. 또한, 주거지역에서 제기되는 빛공해 민원을 해소하기 위해 설치되는 보안등의 차광판 부착 및 차광페인트 도색이 도로 노면 밝기의 균제도
저하를 가져오는 것을 확인할 수 있었다.
주거지 창문으로 들어오는 침입광에 의한 빛공해 민원을 해소하고, 어두운 골목길을 밝게 개선하여 야간 보행안전을 제공하는 주택가 빛환경 개선사업이 국내
대부분의 지자체에서 지속사업으로 매년 실시되고 있다. 현재의 주택가 빛환경 개선사업을 통해 기존 조명에 대한 LED조명으로의 개량이 주거 밀집지역에서
빛공해 민원 감소로 연결되기 힘든 다양한 요인들이 현장 조사와 측정 결과 분석을 통해 확인되었다. 주거 밀집지역에서 빛환경 개선사업을 추진함에 있어
보안등의 설치 형태 및 환경 특성에 대한 충분한 사전 현장조사, 보행자도로 조명성능 기준의 설정, 보행자도로 조명의 조도계산 및 시뮬레이션, 빛공해
발생 확인을 위한 침입광 발생 사전 평가(HFBS Code), 보안등 설치 후 사후평가 등 보안등 설계·관리의 개선이 필요하다. 또한, 본 논문의
결과는 현재의 지자체 주택가 빛환경 개선의 원활한 추진을 위해 설치환경에 따라 적합한 배광을 설계하고, 이를 적용한 조명기구의 제작 및 보급 필요성을
설명한다.
References
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Park Ji-Young, Jeong Chan-Ung, Seo Eun-Ji, Lee Jin-Sok, May, 2016, Light Polution
Ocurence Status Survey & Analysis of Residential Area of Daejeon Metropolitan City,
Proceedings of KIIEE Annual Conference, Vol. may, pp. 82-82
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Method of Minimum Distance to Block Light Trespass of Residential Areas, Proceedings
of KIIEE Annual Conference, pp. 3-4
National Institute of Environmental Research , 2017, Standard Method of Measurement
for Light Pollution
Seo Hansuk, Gon Kim, Kim Jeong Tai, Jun. 2014, Effects of Different Security Lamps
on Pedestrians Subjective Responses of Luminous Environment in a Residential Street,
The Journal of Korea Society of Lighting and Visual Environment, pp. 25-31
Biography
He received M.S degree in Computer Engineering from Kangwon National University, Chuncheon,
South Korea, in 2003.
Currently, he is a doctoral course at Electrical Engineering from Kangwon National
University and researcher work at Garameng.
He received M.S degree in Electrical Engineering from Kangwon National University,
Chuncheon, South Korea, in 2003.
Currently, he is a doctoral course at Kangwon National University and President at
Garameng.
He received B.S degree in Electrical Engineering from Kangwon National University,
Chuncheon, South Korea, in 2002.
Currently, he is a master's course at Kangwon National University and Senior Executive
Vice President at Garameng.
He received M.S degree in Electrical Engineering from Hanyang University, Seoul, South
Korea, in 2018.
Currently, he is a doctoral course at Jungbu University and Senior Manager at S1.
He received Ph.D. degree in Electrical Engineering from Kangwon National University,
Chuncheon, South Korea, in 2014.
Currently, he is a Chief Technology Officer at Garameng.