문제에서 대지의 위도가 나왔으면 좀 더 명확한 계산이 나올 수 있는데, 우리나라의 위도를 33도에서 38도라고 본다고 하면, 동지 때 태양의 남중고도가 45도가 될 수는 없으므로 직달일사를 받을 수 있는 시간은 0이라고 볼 수 있습니다.

일영곡선이란 기준점에 1m 높이의 막대기를 세워놓고 특정시점의 막대기 그림자 끝이 가리키는 점을 찍어 연결한 그림이라 보시면 됩니다.

이르테면 하지 일출시에는 태양이 방위각 -120도에 있으므로 막대기 그림자끝은 방위각 +60에 있게 됩니다. 시간이 지남에 따라 태양방위각이 달라지면 막대기 그림자 끝의 위치는 태양의 반대방향에 위치하게 됩니다. 또한 태양고도가 높아질수록 막대기 그림자 길이는 짧아지게 됩니다.

아래쪽 파란색이 하지의 일영곡선이고, 위쪽 파란색이 동지의 일영곡선입니다.

이들 일영곡선과 표시된 시각이 만나는 점에서의 그림자비율을 찾아보시면 그림자 길이와 방향을 알 수 있습니다.

하지와 동지 정오의 그림자 길이는 각각 0.25m와 1.6m 정도인 것을 알 수 있습니다. 그림자의 비율이라는 것이 건물높이 대비 그림자의 길이라고 보시면 됩니다. 

감사합니다.