CIE Lab 색공간에서 채도의 의미

L* a* b* 색공간에서 색상, 채도 및 명도의 이해

아래 그림은 L* a* b* 색공간에서 한 점으로 표시되는 색좌표 L* a* b* 값의 이해를 돕기 위하여 표시한 참조용 그림이다.

L* a* b* 는 오른쪽 그림처럼  a* 양의 방향이 Red, 음의 방향이 Green, b* 양의 방향이 Yellow, 음의 방향이 Blue 인 구 형태로서 상, 하 축을 명도값으로 하는 색공간을 의미한다. 

측정된 시료의 색좌표 값이 그림에서 임의 점인 주황색 점이라고 할 때 채도(Chroma)값에 해당하는 노랑색 점을 명도값인 L* 만큼 위쪽 방향으로 수평 이동한 색좌표 L*a*b* 라 할 수 있고 채도는 아래 수식에서 보는 바와 같이 구의 중심에서 노랑색 점까지의 길이를 의미한다. 

채도값인 색좌표 a* b* 를 합성한 직사각형의 대각선(검은색) 길이는 직각 삼각형을 이루는 빨강색 대각선 길이와 같고 이 길이는 피타고라스식을 적용하면 (a*^2 + b*^2)^(1/2)로 표시할 수 있다.

색상(Hue, CIE 1976 a,b [CIE LAB] 색상각)을 나타내는 θ 값은 빨강색을 대각선으로 하는 직각삼각형에서 θ 각을 의미하므로 위 수식과 같이 h_ab[θ] = tan-1(b*/a*)로 표시할 수 있으며, CIE LAB 색상각 h_ab는 색좌표 a*, b* 가 모두 양이면 0०에서 90०, a*가 음이고 b*가 양이면 90०에서 180०, a*가 양이고 b*가 음이면 270०에서 360०의 값이 된다.

측정한 색좌표 L* a* b*인 주황색 점은 구의 중심점에서 삼차원 직육면체의 대각선(파랑)의 길이에 해당하므로 ΔE*ab = (L*^2+a*^2+b*^2)^(1/2)로 나타낼 수 있다. 

Low-E Glass Transmittance Spectrum

위 스펙트럼으로 계산된 CIE L* a* b* 값으로부터 색상각(h_ab)과 채도(C*ab)를 위 수식으로 구하면 아래와 같다. 

CIELAB & CIELCH

참고로 명도, 채도 색상과의 관계는 KS A 0067에 다음과 같이 정의 되어 있다.

CIE 명도 L*는 인지적인 명도와 매우 일치하는 값이다. 색좌표 a*, b*로 표시되는 채도 특성을 설명하기 위하여 CIELAB 채도와 CIELAB 색상각을 정의한다. 또한 a*로 표시되는 CIELAB 공간의 가로축은 빨강과 초록이 대응되어 나타나고, 색좌표 b*로 표시되는 CIELAB 공간의 세로축은 노랑과 파랑이 대응되어 나타나는 인간의 색채 시각 체계와 아주 흡사한 구조를 갖고 있다.

중공층이 열관류율 및 태양열취득율에 미치는 영향

 중공층이 태양열취득율(SHGC) 및 열관류율(U-Value)에 미치는 영향

태양열취득율(SHGC)이란?

태양 빛(에너지)이 유리창을 직접 투과하여 실내로 입사하는 에너지인 태양방사투과율(Te %)과 유리창에 흡수되었다가 실내로 재 방사되어 유입되는 에너지인 재 방사에너지(qi) 를 합한 값을 태양열 취득율이라 한다.

이 그림은 복층유리와 단판유리의 태양열취득율을 모식도로 표시한 것이다.

태양열취득율(SHGC)은 태양빛이 유리창을 직접 투과하는 파장 영역, 즉 복사에너지로서 실내로 유입되는 에너지(300nm ~ 2 500nm) 이외에 복층유리를 구성하는 유리판이나 중공층에 흡수되었다가 재 방사로 유입되는 에너지도 많은 영향이 있음을 함께 고려하여야 한다.

만약 단판유리를 6mm 로이유리라고 가정할 때 동일한 유리로 제작된 복층유리의 태양열취득율(SHGC) 값이 단판유리보다 높다면 어떤 생각이 드는가?

언뜻 생각해보면 한 장으로 구성된 단판유리(6mm)의 태양열취득율이 41.39%일 때 동일한 로이유리를 사용하여 복층유리(24mm)로 만들었을 때 태양열 취득율이 47.95%로 높아졌다고 한다면 왜 한 장의 유리보다 두 장으로 만들어진 복층유리의 SHGC 값이 더 높은 것일까? 유리가 한 장 더 늘어났다면 태양열취득율(SHGC) 값도 줄어드는 것이 맞는 것 아닐까? 하는 상식에서 벗어난 것처럼 느껴질 수도 있을 것이다. 

태양열취득율을 가시광선투과율처럼  생각한다면 이런 생각이 드는 것도 무리는 아닐 것이다.

아래 표는 로이유리 코팅면의 표면방사율이 4.38%이고 태양방사투과율이 26.3%인 로이유리 제품에 대하여 단판유리와 동일 제품으로 구성된 복층유리에 대하여 중공층 두께가 변화할 때 태양열취득율(SHGC) 변화값을 표시한 것이다.

추가로 태양열취득율 외에 난방 에너지의 단열 성능을 나타내는데 지표로 사용되는 열관류의 변화도 함께 표시하였다.

     <코팅면 위치  : 단판유리: 실외측 기준,  복층유리: 3면 기준>

위 그래프는 x축을 중공층 두께로 하는 열관류율 및 태양열 취득율을 도식한 그래프로서 그림에서 알 수 있듯이 일반적으로 가장 많이 사용되는 중공층 두께 12mm(건조공기)로 제작된 24mm 복층유리의 태양열취득율이 6mm 단판유리에 비하여 오히려 6.56%(47.95-41.39)가 높다는 것을 알 수 있다.

또한 중공층이 0일 때 즉, 중공층은 없고 유리 두 장을 겹쳐 놓았을 때에는 한 장의 단판유리에 비해 두 장의 복층유리에 대한 열관류율이나 태양열취득율 모두 단열 효과가 좋아지지 않고 오히려 약간 나빠진 다는 사실을 알 수 있다.

일반적으로 중공층이 두꺼워 질수록 열관류율(U-Value)은 낮아져 단열 성능이 좋아지는 반면 태양열이 실내로 유입되는 총량인 태양열취득율(SHGC)은 상승 한다는 사실을 알 수 있다.