㈜스타L.V.S(www.starlvs.com)
이장원 대표이사
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개요

1. 연구 배경과 목적

무대조명 등기구 조도 설계 시 여러 가지 시뮬레이션 프로그램의 사용이 증가되고 있으나 시뮬레이션의 타당성에 대한 검증은 제대로 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
따라서 본고에서는 무대조명 등기구를 제작, Goniometer를 이용해 등기구의 배광 측정 후 생성된 IES 파일로 시뮬레이션을 수행한 후 계산 결과와 실측치를 비교 검토해 시뮬레이션의 타당성에 대해 연구하고자 한다.

2. 연구 방법과 범위

환경 오차를 최대한 줄이기 위해 대전보건대학 방송제작과 스튜디오에서 가로 5.46m, 세로 4.56m, 높이 3.5m의 연구대상을 제작하고 전동 바톤 시스템을 이용해 높이를 조절했다.

 

<그림 1>은 조도 측정을 위해 바닥 지점에 등분을 표시했으며, <그림 2>는 스튜디오에 스포트라이트가 설치된 사진이다. <그림 3>과 <그림 4>는 각각의 조건에서 조도 측정을 했을 때의 모습이며, 측정 오차를 줄이기 위해 20번을 반복한 평균값을 사용했다.

이론적 고찰

1. 사용 소프트웨어

본 연구에서는 조도 측정 결과와 시뮬레이션 결과의 비교 검토를 위해 다양한 소프트웨어를 선정했으며, 결과의 신뢰도를 높이기 위해 다음과 같은 소프트웨어를 사용해 시뮬레이션을 진행했다.

⑴ Lumen-Micro 2000
Lumen-Micro 2000은 조명 디자인 분석 및 설계를 위한 소프트웨어로, 실내외 조명 설계와 시뮬레이션을 할 수 있는 툴(Tool)로 구성되어 있다. Lumen-Micro 2000 내의 캐드 툴(CAD Tool)을 사용해 공간을 간편하게 설계할 수 있으며, 비교적 짧은 시간 내에 정확한 수치와 간단한 그래픽을 결과로 얻을 수 있는 장점을 가진다. 또한 뛰어난 사용치 환경을 제공하고 그레이 스케일 렌더링과 면 칼라 렌더링이 모두 가능하다.

 

⑵ Relux Pre
1998년 3개의 스위스 조명산업협동조합에 소속된 조명회사들의 합작으로 개발된 프로그램이다. 다른 프로그램과 달리 광속전달법을 기반으로 독자적인 계산 알고리즘을 사용한다. 실내 공간, 실외 공간, 도로설계를 위한 인공조명, 자연광 시스템 등을 제공하고 있으며, 2009년에는 터널조명에 관한 부분도 개발에 착수했다. 장점으로는 시뮬레이션 계산 과정이 빠르고 CAD와 호환성이 좋다.

⑶ DIALux
독일에 본사를 둔 DIAL GmbH사가 개발한 프로그램으로 실내, 실외, 경관조명, 도로조명을 제공하고 있다. 3차원 설계 프로그램과 호환성이 뛰어나며 예상 설계가 가능한 장점이 있다.

2. 무대조명 등기구

⑴ 퍼넬 스폿 조명기(Fresnel Spotlight)
퍼넬 스폿 조명기는 기구 램프관에 있는 필라멘트 모양이 조명 속에 상으로 맺히는 것을 방지하고 색수차(色收差)와 과열을 방지한다. 퍼넬 스폿조명기는 650W가 보편적으로 많이 쓰이며, 렌즈의 직경은 6´가 많이 쓰인다.
램프/미러 어셈블러와 프레넬렌즈의 거리를 조정함으로써 스폿 포지션에서 플러드 포지션까지 빔의 확산각도를 조절할 수 있다.
퍼넬 스폿 조명기의 광선은 빔 중앙이 굉장히 밝고, 테두리는 매우 부드러운 빛을 내는 조명기이다. 그렇기 때문에 무용수를 부드럽고 넓게 비춰주는 효과가 있다. 유리 앞면의 절단면이 테두리로 파여 있어서 광선이 통일성을 가지도록 만들고 빔의 가장자리를 부드럽게 만들기도 한다(<그림 5~10> 참조).

⑵ 플라노 컨백스 스폿 조명기(Plano-Convex Spotlight)
흔히 줄여'플라노 컨백스 스폿'이라고 불리며 구조는 퍼넬 스폿과 같으나 렌즈의 종류가 다르다. 즉, 이 기구는 한 면이 볼록한 볼록렌즈를 사용하는데 무대에서는 어느 특정한 구역이나 인물을 강조하기 위한 방법으로 사용된다.

 

갓의 윗부분은 이중으로 되어 있어 안쪽의 것은 렌즈에 흡수되지 못한 빛이 밖으로 새는 것을 방지하고 내열성 특수검은색 도료로 코팅되어 있다.
또한 칼라필터를 삽입시켜 렌즈 앞에 장착할 수 있는 색 틀(Color Frame)이 부착되어 있고, 램프관 개폐장치가 있어 램프를 갈거나 고장 수리를 위해 열고 닫을 수 있다. 광선의 성격은 전체적으로 빛의 퍼짐이 고르고 빛의 테두리가 선명하다.
그러나 램프가 렌즈에서 떨어져 초점거리에 가까워지면 필라멘트 형태가 빛에 나타난다는 단점이 있다. 또한 렌즈의 무게가 퍼넬보다 무겁고 열이 잘 발산되지 않아 렌즈가 파손될 우려도 있다(<그림 11~16> 참조).

3. 시뮬레이션 조건 및 방법

시뮬레이션 공간은 조도를 측정하기 위한 스튜디오와 동일하며 <표 2>와 같다.

 

시뮬레이션 계산 결과

스튜디오 공간에서 각각의 등기구를 1대, 4대, 6대 배치해 동일한 조건에서 Lumen-Micro 2000, Relux, DIALux를 시뮬레이션 한 결과는 <표 3~14>와 같다.

 

마무리

본 연구에서는 무대방송 등기구를 3개의 소프트웨어 시뮬레이션 조도값과 실측했을 때의 조도값(실측값)을 비교 연구했다. 그 결과 3개의 소프트웨어에서의 시뮬레이션 조도값과 실측값 사이에 오차가 발생했으며, 3개의 소프트웨어에서의 시뮬레이션 조도값 오차가 발생했다. 각각의 시뮬레이션 소프트웨어도 3개를 비교한 결과 오차가 있었다.
그리고 3개의 시뮬레이션 값 모두 오차가 가장 큰 것은 퍼넬 스폿 조명과 플라노 컨백스 스폿 조명을 풀었을 때였다. 따라서 Lumen-Micro 2000, Relux, DIALux 시뮬레이션 소프트웨어의 오차를 줄이기 위해서 환경을 개선해야 한다.

 

 

◈ 참고문헌 · 김유신, 박병철, 최안섭, 《배광데이터의 컴퓨터 시뮬레이션값 측정값의 비교에 관한 연구》, 한국조명전기설비학회 추계 학술대회 논문집, pp.127-129, 2006. · 원슬기, 박병철, 최안섭, 《조명 시뮬레이션 소프트웨어의 조도값 비교에 관한 연구》, 한국조명전기설비학회 추계 학술대회논문집, pp.143-147, 2006. · 이장원, 《무대와 영상》, 아르케라이팅아트, 2000. · 이장원, 《무대조명 및 기계장치 종합 기술 자료집》, 아르케라이팅, 2001. · 이장원, 《알기 쉬운 무대조명핸드북》, 아르케라이팅아트, 1999. · 이장원, 《알기 쉬운 영상조명 기술》, 아르케라이팅아트, 2002. · 장우진, 김원중, 《조명프로그램의 혼용과 비교》, 한국조명전기설비학회 춘계 학술대회 논문집, pp.155-158, 2004. · 장우진, 여인선, 김훈, 이진우, 염정덕, 김수길 공저, 《최신 조명환경원론》, pp.258-285, 2008. · LUMEN MICRO 2000 USER'S GUIDE, pp.4-17, 2000.

 

색수차(Chromatic Aberration) 백색광선을 렌즈를 통해 투사해 상을 맺었을 때 상 가장자리에 색이 붙어서 흐리게 보이는 현상을 말한다. 이것은 백색광선에 포함되어 있는 파장이 각종 다른 색의 빛에 대한 렌즈의 굴절률이 아름으로써 발생하는 것으로 이것을 방지하려면 굴절률이 다른 여러 장의 렌즈를 조합시켜서 사용한다.

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