일조량 시뮬레이션 원리 — 태양 위치와 3D 건물로 햇빛을 계산하는 법

일조량 시뮬레이션은 "특정 지점에 하루 동안 해가 얼마나 드는가"를 계산으로 추정하는 방법입니다. 복잡해 보이지만 원리는 세 단계로 나눌 수 있습니다.

1단계: 그 시각 태양이 어디 있는지 계산

지구의 공전·자전 궤도는 정밀하게 알려져 있어서, 위도·경도와 날짜·시각만 있으면 태양의 고도(지평선에서 몇 도 위)와 방위(어느 방향)를 계산할 수 있습니다. 예를 들어 서울에서 정오 무렵 태양 고도는 하지에 약 76°, 동지에 약 29°입니다. 계절별 값은 계절별 태양 고도와 그림자 길이에 표로 정리했습니다.

2단계: 주변 건물을 3D로 세우기

건물의 바닥 모양(외곽선)과 높이를 알면 상자처럼 세울 수 있습니다. 해품집은 전 세계 공개 데이터인 OSM Buildings에, 국내 커버리지가 촘촘한 국토교통부 브이월드 건물 데이터를 더해 반경 약 300m의 건물을 세웁니다. 아파트 동처럼 층수가 틀리게 들어 있는 경우에는 건축물대장의 층수로 바로잡습니다.

3단계: 태양 쪽으로 선을 쏴서 막히는지 확인

계산 지점(예: 12층 거실 창 앞)에서 태양 방향으로 가상의 직선을 쏩니다. 이 선이 다른 건물에 부딪히면 그 순간은 그늘, 아무것도 맞지 않으면 직사광선이 드는 것입니다. 이것을 레이캐스팅이라고 합니다. 하루 동안 일정 간격(해품집은 20분)으로 반복해 볕이 든 횟수를 모으면 하루 일조시간이 됩니다. 선이 어느 건물에 부딪혔는지도 알 수 있어서 "무엇이 볕을 가리는지"까지 보여줄 수 있습니다.

계산에서 실제로 신경 쓰는 부분

원리는 단순하지만, 실제로 만들다 보면 결과를 틀리게 만드는 함정이 몇 가지 있습니다. 해품집이 겪고 고친 것들입니다.

• 건물이 다 불러와지기 전에 계산하면 안 됩니다: 3D 지도는 건물을 조금씩 내려받습니다. 덜 받은 상태에서 선을 쏘면 주변 건물이 없는 것처럼 계산돼, 같은 조건에서 일조시간이 1시간과 9시간으로 번갈아 나온 적이 있습니다. 지금은 주변 건물과 지형을 모두 받은 뒤에 계산을 시작합니다.
• 시각은 한국 표준시로 고정합니다: 사용하는 컴퓨터의 시간대 설정을 따르면, 해외 설정 기기에서 다른 시각의 태양으로 계산됩니다.
• 내 건물 벽에 선이 맞지 않게 합니다: 벽면을 눌러 계산할 때 점을 벽에 딱 붙이면, 해가 창 반대편에 있을 때뿐 아니라 벽을 스치는 각도에서도 자기 벽에 부딪힌 것으로 잡힐 수 있습니다. 그래서 계산 지점을 벽에서 바깥쪽으로 50cm 띄웁니다. 해가 창 뒤쪽에 있는 시간은 "이 건물 자체"가 가린 것으로 따로 표시됩니다.
• 건물 높이 데이터를 검증합니다: 공개 데이터에 35층 아파트가 1층으로 들어 있던 경우가 실제로 있었습니다. 아파트 동은 건축물대장의 층수와 대조해 고치고, 높이 근거가 전혀 없는 작은 윤곽은 계산에서 뺍니다.
• 지형을 함께 계산합니다: 산이나 언덕이 해를 가리는 경우도 있어, 건물뿐 아니라 지형 높이도 선이 부딪히는 대상에 넣습니다.

20분 간격이면 얼마나 정확할까

하루를 20분 간격으로 나누면 각 계산 지점이 20분을 대표합니다. 볕이 들기 시작하거나 끊기는 순간이 두 계산 지점 사이에 있으면 그 부분에서 최대 20분 안팎의 오차가 생길 수 있습니다. 볕이 들고 나는 경계가 하루에 두세 번이라면 하루 일조시간의 오차는 보통 수십 분 이내입니다. 건물 데이터의 오차(높이 몇 m, 위치 몇 m)가 주는 영향이 이보다 큰 경우가 많아, 간격을 더 촘촘하게 하는 것보다 데이터를 바로잡는 쪽이 정확도에 더 도움이 됩니다.

점수는 이렇게 만듭니다

하루 일조시간을 그대로 비교하면 여름 결과가 늘 좋아 보입니다. 낮 자체가 겨울보다 5시간가량 길기 때문입니다. 그래서 해품집의 채광 점수는 해가 떠 있는 시간 중 볕을 받은 비율(0~100)로 계산합니다. 이렇게 하면 계절과 관계없이 "주변 건물에 얼마나 가리는가"를 비교할 수 있습니다.

시뮬레이션이 놓치는 것

• 건물 데이터의 빈틈: 최근 지어진 건물이 아직 데이터에 없거나, 철거된 건물이 남아 있을 수 있습니다.
• 세부 형태: 발코니 깊이, 처마, 나무, 간판은 반영되지 않습니다.
• 날씨: 구름과 미세먼지는 계산하지 않습니다. 결과는 "맑은 날이라면"의 일조시간입니다.
• 실내 밝기: 창 크기와 실내 깊이에 따라 같은 일조시간이라도 체감 밝기는 다릅니다.

그래서 시뮬레이션 결과는 후보 집을 비교하고 좁히는 용도로 쓰고, 최종 결정 전에는 현장 확인을 더하는 것이 좋습니다. 결과의 점수가 무엇을 뜻하는지는 채광 점수 읽는 법을 참고하세요.