일조시간 지도

일조시간 지도는 지정한 날짜에 지면의 각 지점이 볕을 받는 시간을 계산해 도판과 세 가지 값으로 출력합니다.

개요

「02 일조·그림자」 시트의 「3D 모형」은 한 시각의 그림자를 표시합니다. 시각을 바꿔 가며 그림자의 이동을 확인하는 용도이며, 한 자리에 하루 몇 시간 볕이 드는지는 표시하지 않습니다.

일조시간 지도는 해 뜰 때부터 질 때까지 그림자를 10분 간격으로 계산하고, 지면의 각 지점에 볕이 든 시간을 합산한 도판입니다. 같은 계산 결과가 다이어그램 세트의 「SUN HOURS 일조시간」 패널로도 출력됩니다.

사용 방법

1. 대지와 반경을 정함
2. 「02 일조·그림자」 시트에서 「일조시간 지도」를 선택함
3. 날짜를 선택함
4. 「계산하기」를 누름
5. 「PNG 저장」 또는 「도판만 PNG」로 저장함

「PNG 저장」은 제목·컬러바·설명을 붙여 저장합니다. 「도판만 PNG」는 그림만 저장하며, 보고서에 그림을 직접 배치할 때 씁니다. 이 경우 캡션은 따로 달아야 합니다.

출력 값

지도와 함께 다음 세 값이 표시됩니다.

09~15시 연속 2시간은 건축법 시행령 제86조 제2항 단서의 기준입니다. 조문은 “동지를 기준으로 9시에서 15시 사이에 2시간 이상을 계속하여 일조를 확보”라고 규정합니다. 이 문구는 공동주택 채광창 이격의 완화 조건으로 나오며, 일조 확보의 법정 기준으로 실무에서 가장 자주 인용됩니다.

08~16시 총 4시간은 건축법 시행령에 없는 기준입니다. 일조권 침해 소송에서 법원이 수인한도의 기준으로 삼아 온 값입니다. 법원은 동지 08~16시 총 4시간 또는 09~15시 연속 2시간 중 하나라도 확보되면 수인한도 안으로 봅니다. 화면에도 두 기준의 출처를 구분해 표시합니다.

시간 기준

건축법 시행령은 “9시에서 15시”라고만 규정하며, 이 시각이 표준시인지 태양시인지는 명시하지 않습니다.

진태양시는 태양이 정남에 오는 순간을 12시로 하는 시간입니다. 일조시간 지도는 진태양시를 씁니다. 일조는 태양의 위치가 결정하는 물리량이기 때문입니다.

표준시는 경도 135°에 맞춘 행정 시간입니다. 서울의 태양 남중 시각은 표준시로 약 12시 31분입니다. 따라서 표준시 09~15시로 계산하면 시간 창이 태양 기준으로 30분 어긋납니다.

화면에는 표준시 환산을 함께 표시해 사용한 시간축을 밝힙니다. 서울은 진태양시 09~15시가 표준시 약 09:30~15:30, 뉴욕은 08:57~14:57입니다.

남중 시각은 지점의 경도와 EPW 기상 파일 헤더의 표준시 값으로 계산합니다. 경도로 표준시를 추정하면 한국이 UTC+8.5로 나와 태양 방위가 7° 돌아갑니다. 이를 피하기 위해 헤더의 실제 값(+9)을 씁니다.

계산 방법

일조시간 지도는 바람·열쾌적 도판과 같은 건물 높이맵을 씁니다. 그림자는 순수 기하 계산이므로 CFD가 필요하지 않으며, 3분이 걸리는 GPU 계산을 거치지 않습니다.

1. 지정한 날짜(동지·하지·춘분·추분)의 일출부터 일몰까지 10분 간격으로 태양 위치를 구함
2. 각 시각에 지면의 모든 격자점을 볕 또는 그늘로 판정함
3. 격자점별로 볕으로 판정된 시간을 합산함

10분 간격과 6분 간격의 계산 결과 차이는 0.01시간입니다.

그림자 판정

그림자 판정식은 재귀식입니다. 태양 반대 방향으로 뒤에서부터 진행하면서, 지금까지 본 최대 높이에서 거리에 따른 감쇠를 뺀 값을 러닝 맥스로 넘깁니다. 이 방식은 표본 사이의 건물을 건너뛰지 않으며, 계산 속도는 30% 빠릅니다.

계산 범위는 도판 안으로 한정합니다. 도판 밖 완충 고리를 계산에서 빼면 계산량이 1/5.5로 줄어듭니다. 이 절감은 정밀도를 낮춰 얻은 것이 아닙니다.

열쾌적 도판도 같은 그림자 판정 함수를 씁니다.

계산 시간

수평선 지도 방식을 쓰지 않는 이유

각 격자점에서 방위별 수평선 높이 지도를 한 번 만들어 두면, 이후에는 태양 고도가 그 방위의 수평선보다 높은지만 비교하면 됩니다. 수평선 지도 생성에는 4~9초가 걸리고, 그 뒤에는 어느 날짜·시각이든 추가 계산 시간이 0초입니다.

이 방식은 하루 적분 일조시간을 정답보다 0.15~0.29시간 많게 계산합니다. 한 시각의 오차는 1~5%이지만, 하루치를 더하면 오차가 한 방향으로 쌓입니다. 원인은 방위선을 따라 건물 높이를 표본하는 거리 간격이며, 표본 사이의 가는 건물이 빠집니다. 방위 해상도를 두 배로 올려도 오차는 줄지 않습니다.

이 지표는 법령 기준에 인접한 값이므로 일조를 실제보다 많게 계산하는 편향은 허용할 수 없습니다. 이 때문에 수평선 지도 방식은 쓰지 않습니다.

계산 예: 명동 반경 300m

동지의 명동은 골목 대부분의 일조시간이 하루 1시간 미만입니다. 도판에서 감청색으로 표시되는 자리입니다. 뉴욕 미드타운도 물리적으로 같은 양상입니다. 겨울에는 이면도로에 볕이 거의 들지 않고 대로만 밝습니다.

도판 표현

색 구간의 경계값은 0·1·2·3·4·5·6·8·10·12시간입니다. 2시간과 4시간이 구간 경계에 들어 있어 각 기준 값을 넘는 자리를 색 구간으로 구분할 수 있습니다. 이 값은 지면의 일조이며 법정 일조 판정을 대신하지 않습니다(제한 사항 참조).

건물은 회색으로 칠합니다. 건물과 도판 밖을 모두 흰색으로 두면 도심 도판이 통째로 비어 보이기 때문입니다. 필지 규모 도판에서 도로를 회색으로 칠하는 것과 같은 처리입니다.

제한 사항

• 높이를 모르는 건물 제외: 국토부 건물자료에 층수·높이가 없는 건물은 세울 수 없어 그림자를 만들지 않음. 명동 반경 300m 기준 약 21%. 빠진 건물이 있는 자리는 실제보다 밝게 나옴
• 지면의 일조: 건축법 시행령 제86조가 다루는 것은 창의 일조임. 창은 벽면에 수직으로 붙어 있어 지면과 다른 각도로 태양을 받고, 층마다 조건이 다름. 지면 기준 값(예: 명동 동지 09~15시 연속 2시간 확보 면적 36%)은 그 위 아파트 창의 일조 확보율과 같지 않음
• 지형·수목 미반영: 남향 사면은 실제로 더 밝고, 가로수는 여름에 그늘을 만듦. 수목 그늘은 열쾌적 도판에만 반영하고 이 도판에는 반영하지 않음. 동지 기준에서는 낙엽 상태이므로 수목 그늘을 넣으면 오히려 틀린 결과가 됨

이 도판의 용도는 초기 배치 단계에서 대지 주변의 겨울 볕이 드는 자리와 들지 않는 자리를 확인하는 것입니다. 확인 대상은 다음과 같습니다.

• 겨울에 쓸 수 있는 옥외 공간의 위치
• 저층부 상가가 어두워지는 면
• 인접 건물의 그림자가 하루 종일 떨어지는 대지 내 부분

자료 출처

관련 문서

• 태양 궤적·그림자
• 바람
• 열쾌적
• 필지 규모
• 데이터 출처

다이어그램 만들기