서 론

연구의 배경 및 목적

건축물의 소유자가 종전부터 향유하던 일조이익이 인근에서 건축물이나 구조물 등이 신축됨으로 인하여 햇빛이 차단되어 발생하는 일영이 증가함으로써 해당 건축물에서 종래 향유하던 일조량이 감소하는 일조피해가 발생한 경우, 피해정도, 피해의 성질 및 사회적 평가, 가해건물의 용도, 토지이용의 선후관계, 피해 회피의 가능성, 공법적 규제의 위반 여부, 교섭 경과 등 모든 사정을 종합적으로 고려하여 사회통념상 소유자의 수인한도를 넘은 경우에는 사법상 위법행위로 평가될 수 있다(대법원, 1999). 따라서 가해자는 소유자에게 일조권 침해행위로 인한 손해를 배상할 책임이 있다고 하겠다. 현재 수인한도를 판단하는 기준은 서울고등법원 판결(서울고등법원, 1996)에서 제시한 기준으로, 동지일 09:00부터 15:00까지 6시간 중 일조시간이 연속하여 2시간 이상 확보되는 경우 또는 08:00부터 16:00사이의 8시간 중 총일조시간이 4시간 확보되는 경우의 두가지 중 어느 것에도 속하지 않는 일조피해의 경우에는 수인한도를 넘는 것으로 보고 있다. 그러나 이 기준은 일조권 침해의 수인한도를 판단할 뿐 실제적인 손해배상(금)의 정도를 산출하는 기준은 되지 못하고 있다. 최근 일조권 침해로 인한 손해배상 판례(서울중앙지방법원, 2018; 광주고등법원, 2019; 부산고등법원, 2019)에 의하면 피해자들의 재산상 손해인 소유자 건축물의 시가하락액과 주거환경의 악화로 인한 생활이익의 상실(정신적 고통)에 대한 배상에 상당하는 금액(위자료)을 함께 고려하고 있다.

본 연구에서는 일조침해로 인한 가치 하락률을 적용한 소유자의 건축물의 가치 하락 부분은 연구 범위에 포함하지 않았으며, 동절기 동안 일조량의 감소로 초래된 실내 생활환경의 악화로 인한 난방비의 증가와 같은 생활이익의 피해액을 정량적으로 추정하는 것을 목적으로 하였다.

연구의 방법 및 범위

본 연구에서는 일년 중 실내주거환경에 태양의 일광이 절대적으로 필요한 동절기 동안(11월21일 ~ 2월21일) 태양광선이 가해건물 등에 차단됨으로서 실내로 유입되지 못하여 감소되는 태양일사량을 산출하고 감소된 일사량 만큼 보충하여야 할 난방에너지량을 주거용 개별난방의 열원인 도시가스비를 산출하여 정량적 일조피해를 추정하였다.

본 연구의 수행과정은 다음과 같다.

첫째, 현 일조권 수인한도 기준을 이용할 때 정량적 일조피해 정도를 산출할 수 없는 한계점을 제시한다.

둘째, 수직태양궤적도에 작성된 겨울태양창(Lechner, 2015)을 이용하여 장애물 등에 의하여 침해되는 태양일사량의 감소량을 산출하는 방법론을 구축한다.

셋째, 태양일사량의 감소량을 근거로 주거용 건물에서 동절기 동안의 난방비 증가와 같은 에너지비용의 정량적 일조피해를 산출하는 방법론을 구축한다.

넷째, 사례 연구를 통하여 재개발 아파트 주변의 주택의 사업 이전과 이후의 일조피해 정도를 비교 분석하여 재개발 사업에 의한 일조피해 정도를 산출한다.

현 일조권 수인한도 기준과 기준의 한계점

현 일조권 수인한도 기준

Figure 1 (Lechner, 2015)는 북위 36도 상에 위치한 지점의 수직태양궤적도로 제일 위로부터 하지, 5월21일(7월21일), 4월21일(8월21일), 춘분(추분), 2월21일(10월21일), 1월21일(11월21일), 동지의 태양경로 7개를 보여주고 있다. 현재 일조권 기준을 적용하는 태양경로는 제일 아래에 있는 붉은선으로 표시된 동지일의 태양궤적으로 오전 8시부터 오후 4시까지의 태양의 위치를 고도각과 방위각으로 보여주고 있다.

Figure 1.

Vertical sun-path diagram

현 일조권 수인한도의 기준은 수직태양궤적도의 제일 아래에 있는 동지일 태양궤적에서 태양이 주변건물에 의해 가려지지 않고 노출되는 태양궤적의 시간이 9시부터 15시사이에 연속 2시간 이상이거나 8시부터 16시 사이에 총합 4시간 이상 확보되는 경우에 수인한도를 만족하는 것으로 이 기준이 일반적으로 통용되고 있다. Figure 2-1은 어둡게 그려진 남쪽 방향에 있는 주변 건물이 동지일의 태양궤적을 가로막지 않아 연속2시간과 총합4시간의 수인한도 모두를 만족시킨 경우이며 Figure 2-2는 주변 건물이 동지일의 태양궤적을 가로막고 있어 연속 2시간과 총합4시간의 수인한도 모두를 만족시키지 못한 경우를 보여준다.

Figure 2-1.

Case of satisfaction of the continuous 2 hours and total 4hours of sunlight

Figure 2-2.

Case of dissatisfaction of the continuous 2 hours and total 4hours of sunlight

현 일조권 수인한도의 기준의 한계점

현 일조권 수인한도의 기준은 동지일에 연속2시간 또는 도합 4시간 등의 태양일사를 취득하는 시간을 기준으로 수인한도 여부를 판단한다. 만약 수인한도를 만족하지 않을 경우, 침해가 시작되는 시각과 침해가 끝나는 시각을 보고 일조피해 정도가 크고 적음을 예상해 볼 수는 있다. 그러나 그 정보도 동지일에 국한되며 동절기 동안의 생활이익의 정량적 피해액을 추정하기는 어렵다고 하겠다.

겨울태양창을 이용한 동절기 동안의 난방비 증가비용 산출 방법

겨울태양창을 이용한 일조피해정도의 파악

겨울태양창은(Lechner, 2015) 태양의 고도가 가장 낮은 동지일의 일중 태양궤적과 2월 21일의 일중 태양궤적 사이에 형성되는 3개월(92일)간의 태양이 지나가는 경로 중 태양에너지의 세기가 약한 이른 아침(오전 9시 이전)과 늦은 오후 부분(오후 3시 이후)을 제외하고 가상의 천구상에 만들어진 부분(Figure 3)을 말한다. Figure 4는 수직태양궤적도 상에 붉은선으로 둘러싸인 곡선 모양의 겨울태양창을 보여주고 있다

Figure 3.

Winter solar window

Figure 4.

Winter solar window on vertical sun-path diagram

Figure 5는 피해건물의 남쪽 방향에 위치하여 일조를 침해한 주변 건물의 외관 모습을 겨울태양창 내에 어두운 부분으로 보여주고 있다. 현 일조권 기준을 적용할 때 피해건물의 상황은 연속2시간 또는 총합 4시간의 일조시간 수인한도를 만족하지 못하는 것을 알 수 있다. 또한 겨울태양창 기간인 동절기 동안 일조피해가 발생한 기간과 시간을 알 수 있으며 어두운 부분의 크기에 의해 일조침해의 피해정도를 파악할 수 있다. 이 부분이 클수록 일조침해의 피해정도가 많음을 나타낸다.

Figure 5.

The silhouette of surrounding buildings onto winter solar window

일조침해에 의한 태양일사량 감소량 산출

동절기 동안의 일조침해에 의하여 차단된 태양일사량 산출을 용이하게 하기 위하여 한시간을 20분 간격으로 9시부터 15시까지 18개의 구획으로 나누고 12월21일(동지)과 2월21일 사이를 10일 간격으로 6개의 구획으로 나누어 겨울태양창을 108개의 구획으로 나누었다. Figure 5의 일조피해를 받는 기간과 시간의 어두운 부분을 108개의 구획된 영역 내에 위치하여 수정하여 Figure 6에 나타내었다.

Figure 6.

Revised silhouette of surrounding buildings onto 108 boxes of winter solar window

각 구획의 태양일사량을 산출하기 위하여 직달일사 태양세기, I_DN (ASHRAE, 1985)를 계산할 날자와 시간은 Table 1에서 보듯이 각 구획의 중앙점에 해당하는 날자와 시간을 선정하였다. IDN_i,j 의 i는 시간의 구획, j는 날자의 구획을 표현한다. 예를 들어, IDN_9,4는 9번째 시간 구획(11:40~12:00)인 11시50분과 4번째 날자 구획(1월21일~2월1일)인 1월26일의 구획을 말한다.

Table 1. Direct normal solar intensity of 108 boxes of winter solar window

태양으로부터 건축물의 개구부에 도달되는 태양의 복사에너지는 직접 개구부에 도달하는 직달일사, 대기권에서 산란되어 천공으로부터 오는 천공일사(확산일사), 주위의 건축물 등의 표면에서 반사된 일사를 합친 것이 된다. 따라서 일조장해가 발생할 경우 태양일사량 감소량의 산출은 개구부에 도달하는 태양일사량 가운데 일조침해에 의하여 차단되는 직달일사량을 산출하면 된다. 건축물의 개구부와 같은 수직면에 직접 도달하는 각 구획의 직달일사량은 식 (1)의 방법으로 각 108개의 구획에 태양세기(IDN_i,j)를 산출할 수 있다.

여기서 IDN_i,j: i,j 구획의 태양의 세기

A: 대기 질량 0일때의 태양복사에너지

B: 대기권에서의 감쇠계수

β: 태양고도각

(sin h _X sin δ + cos h _X cos δ _X cos t)

h: 특정지역의 위도

δ: 일년 중 j구획의 일적위

t: 특정일의 i구획의 시간각

Figure 6과 같이 겨울태양창 내에 일조침해의 영역이 만들어지면 일조침해가 발생한 구획의 IDN_i,j과 개구부와 직달일사광이 만든 태양입사각, 개구부의 면적, 개구부의 차폐계수를 곱하여 일조침해 구획의 감소된 직달일사량을 계산한다. 단 한 구획의 시각 간격이 20분 간격과 날자 간격 10일 단위로 되어 있으므로 직달일사량 산정은 IDN_i,j에 3분의 10을 곱하여 일조침해 구획의 직달일사량을 계산하고 침해받는 구획의 직달일사량을 모두 누적하는 식 (2) 및 (3)을 적용하여 동절기 동안 차단된 태양일사의 감소량을 산출한다.

여기서 겨울태양창 기간 중 날자 구획(j구획)이 1구획(12월11일 ~ 12월20일과 12월21일 ~ 12월31일), 2구획(12월 1일 ~ 12월10일과 1월 1일 ~ 1월10일), 3구획(11월21일 ~ 11월30일과 1월11일 ~ 1월 20일)의 경우 2회 있으므로 식 (2)에 2배를 곱하였다.

여기서 Q_D-TCUT: 동절기(92일) 동안 일조침해에 의하여 감소된 총직달일사량(Wh)

Q_D-CUT1: 11월21일부터 1월21일까지(62일) 일조침해에 의해 감소된 누적직달일사량(Wh)

Q_D-CUT2: 1월22일부터 2월21일까지(30일) 일조침해에 의해 감소된 누적직달일사량(Wh)

cosθ_i,j: i,j 구획의(침해구획) 태양입사각

A_win : 창호의 면적

SC_win: 창호의 차폐계수

동절기 태양일사 감소량에 의한 난방비 증가비용의 산출 방법

동절기 동안 일조량의 감소로 초래된 실내 생활환경의 악화로 인한 난방비의 증가와 같은 생활이익의 피해액은 우리나라의 대표적 주거시설인 아파트에서 이용하는 개별난방방식인 보일러의 주난방연료로 사용되는 도시가스의 증가분을 비용으로 환산하여 식 (4)와 같이 산출할 수 있다.

여기서 Cost_Heat : 난방비 증가비용(원/년)

Cost_LNG : 현재 도시가스 단가(15.93원/MJ)

도시가스 요금의 연 상승률을 r%로 가정한다면 N년 후의 도시가스 요금은 식 (5)에 의하여 산출하고, N년 후의 난방비 증가비용을 산출할 수 있다.

정량적 일조피해 추정을 위한 사례 연구

재개발 아파트 주변의 단독주택 일조침해 추정

정량적 일조피해 추정을 위하여 서울시내 재개발 아파트 단지를 사례연구 대상으로 선정하였다. Figure 7은 재개발 아파트와 주변의 주택을 보여주는 배치도이다. Figure 8은 단지 북측의 일조침해를 받은 주택(붉은 선안)의 남향을 향한 모습이며 Figure 9와 10은 재개발 사업 이전에는 일조침해 수인한도를 만족하였지만 사업 이후 수인한도를 만족하지 못하여 사업 이전과 이후의 달라진 월드램을 보여주고 있다.

Figure 7.

The site plan of apartment complex and surroundings

Figure 8.

The building encroached by the redeveloment construction

Figure 9.

Waldram before redevelopment

Figure 10.

Waldram after redevelopment

이 주택의 재개발 사업으로 인하여 동절기 동안 감소된 일사량 계산을 위하여 Figure 9에 재개발 사업이전의 일조침해 기간(노란색 부분)과 Figure 10에 사업 이후 발생된 일조침해 기간(푸른색 부분)을 나타내었다.

Figure 11에는 108개의 구획으로 나눈 겨울태양창에 Figure 10의 일조침해 기간을 수정하여 푸른색 구획으로 나타내었다. 일조침해를 받은 사례연구 대상 주택의 방위와 창호의 면적 및 창의 종류는 Table 2와 같다. Table 3은 사례연구 대상 주택의 거실 창호의 방위를 적용하여 단위면적(m²)당 20분간의 직달일사량(Wh/m²)을 산출하였으며 푸른색의 구획들은 일조침해를 받은 날자와 시간에 차단된 직달일사량을 나타낸다.

Figure 11.

Revised silhouette of surrounding buildings onto 108 boxes of winter solar window

Table 2. Area and type of window

Table 3. Direct solar heat energies for 108 boxes of winter solar window unit: Wh/m²

Table 4는 대상 주택의 창호의 면적, 차폐계수를 적용하여 일조침해를 받은 구획의 기간(10일 또는 20일) 동안에 차단된 직달일사로 인하여 증가된 난방비를 산출한 것을 보여준다.

Table 4. Increased heating expenses for 32 boxes of the case residemce unit: won

본 연구의 사례로 아파트 재개발 단지의 사업에 의한 주변 주택에서 발생된 일조침해로 동절기 동안의 감소된 총직달일사량(Q_D-TCUT)은 3,366kh 또는 12,117 MJ로 산출되었으며 2019년 7월 난방용 서울특별시 도시가스 요금(한국도시가스협회, 2019) 15.93원/MJ을 적용하여 추가 난방비는 연 193,077원으로 추정되었다. 난방비는 매년 발생되는 비용이므로 도시가스의 단가가 매년 3% 증가하는 것을 고려한 추가 난방비는 식 (6)에 의하여 산출할 수 있다. Table 5는 매 10년마다 누적 추가 난방비를 산출하여 보여주고 있다.

Table 5. Cumulative increased heating expenses

결 론

일반적으로 태양복사에너지에는 일조와 일사의 효과를 포함하고 있다. 가시광선을 포함하여 자외선에 의한 보건 위생적 효과를 일조라고 하고 온열 쾌적도에 영향을 주는 적외선의 열적 효과(Olgyay, 1963; Givoni, 1981)를 일사라고 한다. 충분한 일조와 일사를 받는 것은 인간의 정신을 상쾌하게 만들어 인체의 신진대사를 촉진시키는 바 심리적, 생리적으로 중요한 작용을 하게 된다. 이런 의미에서 일조와 일사는 인간의 생활에 필수불가결한 요소이며 일조권의 확보는 헌법에도 명시되어 있듯이 매우 중요하다. 따라서 심각한 일조침해를 받게 되면 재실자는 원하지 않는 열악한 환경에서 생활을 하도록 강요받게 되는 것이며 이로 인한 재산 가치의 하락은 물론이며 정신적 고통은 이루 헤아릴 수 없다고 하겠다.

본 연구의 결과를 요약하면 아래의 내용과 같다.

첫째, 일조침해 피해정도를 정량적으로 추정하는 것을 목적으로 하여 겨울태양창을 이용하여 동절기 동안의 태양일사량 감소량을 계산하고 이에 상응하는 난방비 증가비용을 산출하는 방법론을 구축하였다.

둘째, 사례 연구를 통하여 재개발 아파트 북쪽 주변 주택의 재개발 사업 이전과 이후의 월드램에서 겨울태양창 내의 침해건물 형상의 차이점을 비교 분석하여 재개발 사업으로 발생된 일조피해 정도를 정량적으로 나타내는 연간 난방비 증가 비용과 도시가스 요금의 상승율을 고려하여 10년, 20년, 30년 후의 누적 추가 에너지 비용 증가를 추정하였다.

셋째, 선행 연구(이현우, 2018)인 ‘겨울태양창을 이용한 새로운 일조권 기준’에서 정립된 일조권 기준을 기반으로 일조침해에 따른 일조피해 정도를 난방비 뿐만아니라 조명비, 보건위생비에 대한 비용도 추정하는 지속적인 연구가 필요하다.

넷째, 재개발 사업의 단지 내 세대 중 저층부나 또는 부득이한 배치계획이나 건축계획으로 방위 상 일조시간 수인한도를 만족시키지 못하는 세대가 향후 40년(재건축 연한) 동안 입게 될 일조피해 정도를 추정하여 분양가 산정에 고려하는 등의 후속 연구가 필요하다.