건축용 유리와 관련된 광학 및 단열 특성 용어
1) 가시광선 투과율 (Visible Transmittance, TL%, TVIS%) 과 가시광선 반사율 (Visible Reflectance, RL%)
가시광선 투과율 및 반사율이란 사람이 육안으로 바깥 풍경을 볼 수 있는 투과량이나 반사된 색상을 볼 수 있는 정도를 백분율로 표시한 값으로 가시광선 투과율이 높으면 유리창을 통한 가시성이 좋아지며, 반사율이 높으면 하늘 풍경이 유리에 담겨 아름다운 건축물로 만들어 주는 동시에 Privacy 보호에도 우수한 특성을 갖게 되는 장점이 있다.
반면, 반사율은 건축물에 설치된 유리의 방위각 및 설치 각도에 따라 태양 빛이 반사되어 운전자의 시야를 방해할 수 있는 요인도 함께 존재하므로 건축 설계 시 이 또한 고려하여야 한다.
가시광선 투과율, 반사율은 육안으로 볼 수 있는 영역인 380nm ~ 780nm 영역의 투과, 반사 스펙트럼을 측정하고 공기층을 100% 기준으로 백분율로 계산하되 표준광원 (D65, C 또는 A 광원) 및 표준시야 (2도시야, 10도시야)를 정하여 계산한다.
따라서 가시광선투과율 또는 반사율 측정 값에는 반드시 광원 및 시야 조건이 함께 표시되어 있다.
예를 들면 "가시광선 투과율 89% (측정조건 : D65광원 10도시야)"와 같은 형태로 표시되므로 스펙을 검토하는 경우 반드시 동일한 조건으로 측정된 투과, 반사율 값을 비교하여야 오류를 방지할 수 있다.
보다 자세한 사항은 "가시광선 투과율, 반사율이란" 과 "복층유리의 투과율 반사율 계산방법" 항목을 참조하기 바란다.
2) 태양방사 투과율 (Solar Transmittance, TE%) 과 태양방사 반사율 (Solar Reflectance, RE%)
태양방사 투과율은 태양빛 에너지가 유리창을 통하여 실내로 직접 유입되는 비율로 태양표면온도 약 6 500K에서 방출된 300nm ~2 500nm 영역의 복사에너지가 대기권의 1.5배(AM=1.5) 두께를 투과한 후 지표면에 도달한 에너지 100을 기준으로 실내로 유입되는 에너지 비율을 백분율로 표시한 값이다.
대기권의 두께에 해당하는 AM (Air Mass) 항은 규격에 따라 KS L 2514 와 ISO 9050 규격인 경우에는 AM=1.5로 EN 410 규격의 경우에는 AM=1.0으로 계산하도록 규정되어 있다.
이와 같이 대기권이 두께가 규격에 따라 서로 다르게 설정되어 있는 이유는 시간에 따라 태양의 고도가 바뀌므로 태양빛이 대기권을 투과하여 지표면에 도달하는 두께 또한 함께 바뀌기 때문이다.
대기권을 이루는 기체의 종류에는 공기 성분인 산소와 질소 뿐만아니라 수분, 이산화탄소, 오존층, 아르곤과 같은 다양한 기체가 존재하므로 태양 빛이 대기권을 투과할 때 이 들 기체에 의해 태양빛의 일부가 흡수되고 남은 양이 지표면에 도달하게 된다.
아침 태양과 같이 빛이 사선으로 입사할 때 대기권의 두께가 증가하므로 두께에 따라 흡수하는 량 또한 함께 증가하기 때문에 KS, ISO 규격의 경우에는 하루의 대략 평균 두께에 해당하는 AM=1.5를 규격에서 채택하고 있으며 EN 규격의 경우에는 정오에 수직으로 입사하는 태양빛을 기준으로 계산하도록 규정되어 있다 할 수 있다.
보다 자세한 사항은 "태양방사투과율 이란", "단판유리의 태양방사투과율 계산방법" 및 "복층유리의 태양방사투과율 계산방법" 항목을 참조하기 바란다.
3) 자외선 투과율 (UV Transmittance Tuv%)
태양 빛으로부터 방출되는 자외선은 일반적으로 UVA (315 nm ~380 nm), UVB (280 nm ~ 315 nm), UVC (100 nm ~ 280 nm) 로 구분하고 건축용 유리의 광학적 특성에는 UVA 와 UVB 영역만 계산에 적용하도록 규정되어 있다.
건축용 유리를 구성하는 원소 중에서 가장 많이 함유된 규소(Si) 원소의 공유 결합체에 의한 양자역학적 에너지 흡수영역이 UVC 자외선 영역에 해당하므로 UVB 이하의 영역은 투과하지 못하는 특성을 갖는다.
따라서 건축용 유리의 자외선 투과율 측정 범위는 규격에서 제시하는 300 nm ~ 380 nm 영역의 투과율을 사용하여 자외선 투과율을 계산한다.
보다 자세한 사항은"자외선투과율 이란" 항목을 참조하기 바란다.
4) 태양열 취득율 (Solar Heat Gain Coefficient, SHGC)
KS L 2514, ISO 9050, EN 410 규격 또는 NFRC 200에 정의된 환경조건에서의 실외, 실내 표면열전달율을 사용하여 유리에 흡수된 태양방사 흡수율 중에서 실내로 전달되는 열류의 입사량을 백분율로 계산하고 여기에 직접 실내로 투과하여 입사한 태양방사투과율을 더한 값을 태양열 취득율이라한다.
태양열취득율은 지표면에 입사하는 태양열에너지가 대기권의 두께에 따라 달라지게되며 시간에 따라 대기권을 투과하는 두께가 바뀌기 때문에 규격별로 기준 두께 정하여 계산하도록 하고 있다.
측정 조건이 AM=1.5인 경우 수직으로 입사하는 대기권 두께를 1.0이라 하였을 때 약 42도의 경사각으로 입사하는 두께에 해당하는 1.5배를 기준으로 측정된 값이다.
보다 자세한 사항은 "태양열 취득율이란", "단판유리의 태양열취득율 계산방법" 및 "복층유리의 태양열취득율 계산방법"을 참조하길 바란다.
5) 차폐계수 (Shading Coefficient, SC)
유리에 직접 투과된 태양방사 에너지와 유리 내부에 흡수된 태양열이 재방사하여 실내로 유입되는 에너지 합을 3mm 맑은유리에 대한 비율로 표시한 값이다.
시료에 대한 SC 측정값이 얼마인지 아는 경우 3mm 맑은유리의 태양열취득율 값은 0.85 이므로 차폐계수(SC) 값에 0.85를 곱한 값이 해당 시료의 태양열취득율(SHGC) 값이라는 것을 알 수 있다.
보다 자세한 사항은 "차폐계수 란" 항목을 참조하기 바란다.
6) 취득총열량 (Relative Heat Gain, RHG)
취득총열량 이란 여름철 태양 빛이 유리를 직접 투과하여 실내로 입사하는 에너지인 태양방사투과율(TE%)과 태양열이 유리창에 흡수 되었다가 다시 실내로 재 방사하는 에너지인 qi 값을 합한 에너지인 태양열취득율(SHGC) 항목에 실외쪽과 실내쪽 온도차로 인하여 전도, 대류 및 복사 메카니즘에 의해 실내로 전달되는 에너지를 합한 값 즉, 실내로 유입되는 에너지의 총량을 계산한 값이다.
다시 정리하면, 태양열로 인하여 실내로 유입된 에너지와 실내,외 온도차로 인하여 실내로 유입된 에너지를 합한 에너지의 총량을 단위 면적 당 유입된 열량(W/m²)으로 표시된 값이라 할 수 있다.
보다 자세한 사항은 "취득총열량(Relative Heat Gain, RHG)" 항목을 참조하기 바란다.
7) 열관류율 (Thermal Transmittance, U-Value)
겨울밤 또는 여름낮 표준조건에서 유리창을 통과한 열의 총량을 의미하며,
실내와 실외의 온도차 및 기본 풍속 하에서 발생하는 전도, 대류 및 복사 에너지인 열 전달 총량을 단위 면적 당, 단위 온도 당 통과 열량 값을 Watt으로 표시한 것이다.
참고로 KS L 2514에서 규정하는 표준조건은 겨울밤인 경우 실외온도 0℃, 실내온도 20℃이고 여름낮인 경우에는 실외온도 30℃, 실내온도 25℃로 규정되어 있다.
보다 자세한 사항은 "열관류율이란"과 "복층유리의 열관류율 계산" 항목을 참조하기 바란다.
8) 수정방사율 (Corrected Emissivity) 및 수직방사율 (Normal Emissivity)
흑체란 에너지를 흡수만 하고 방출하지 않는 이상적인 물체를 말하며 방사율을 1로 규정한다.
방사율은 동일한 온도, 파장, 시야 조건에서 흑체와 물체 간의 표면으로부터 방출하는 에너지의 비로 정의되며 0 ~ 1 영역의 값을 갖는다.
코팅유리의 경우 코팅 표면의 방사율이 낮을수록 단열효과가 좋다.
표면 방사율은 재료의 종류 뿐아니라 표면의 특성에 따라 달라진다. 예를 들어 표면이 깨끗하고 잘 연마된 경우에는 방사율이 낮은 반면 거칠고 산화된 표면은 일반적으로 높은 방사율을 가지는 특성이 있다.
또한 방사율은 파장과 각도 뿐 아니라 온도에 따라 달라지며 KS L 2514 규격에서 제시하는 방사율 측정 방법은 유리 표면에 대하여 5.5μm ~ 50μm 영역의 적외선 에너지를 반사하는 정도를 측정하고 0(100% 반사) ~ 1(100% 흡수)의 값으로 표시한 상온에서의 수직방사율 (Normal Emissivity) 값을 의미한다.
실제 측정된 원 적외선 영역(5.5μm ~ 50μm) 에서의 파장 반사율(Reflectance) 값은 동일한 온도의 흑체에 비하여 낮게 측정 되는 특성이 있으므로 측정 물질의 방사율을 보정할 필요가 있고 KS L2525 규격에 따라 보정한 방사율을 수정방사율 (Corrected Emissivity) 이라 한다.
반구방사율 (Hemispherical Emissivity) 및 유효방사율(Effective Emissivity)
판유리 및 광학 박막을 가공한 판유리의 표면에서는 사출각도에 따라 방사율의 값이 다르다. 일반적으로 주위 물체와의 열방사 교환 계산에서는 반구 방사율(hemispherical emissivity)의 값이 이용되고, 복층 유리의 중공층에 접하는 두 면 사이의 열방사 교환에서는 유효방사율(effective emissivity)이라고 불리는 값이 이용된다. KS L2525 규격에서는 양자를 구별하지 않고 수직방사율(normal emissivity)의 측정값에 수정 계수를 곱하여 환산한 값을 사용하도록 규정하고 있고 이것을 수정방사율(corrected emissivity)이라 한다.
보다 자세한 사항은 "방사율(Enissivity)이란" 항목을 참조하기 바란다.
9) Selectvity (Light to Solar Gain, LSG)
태양열 취득율에 대한 가시광선 투과율의 비로서 Selectivity가 높은 제품일 수록 실내는 밝고 태양열 차단은 많이 되어 여름철 냉방부하를 효과적으로 줄일 수 있으며 쾌적한 환경조건을 유지할 수 있다.
보다 자세항 사항은 "Selectivity(LSG)란" 항목을 참조하기 바란다.
