R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201312교통체계-자유05 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 터널내 운전자 적정 조명시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2012-09-28 ~ 2014-12-27 | |||||
| 연구책임자 | 이미애 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
11명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 527,000,000 원 기업 : 180,000,000 원 계 : 707,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 1,177,000,000 원 기업 : 400,000,000 원 계 : 1,577,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | (주) 아이라이트 | |||||
| 등록 발간번호 | 12교통체계-자유05 | |||||
| ISBN | 없음 | |||||
| 주요 내용 |
ㅇ 국토면적의 65%이상이 산악지대인 우리나라의 전체 터널 개수는 2011년 기준 1,456개소로 꾸준히 증가하고 있는 추세이며 주？야간 모두 인공조명을 사용해야되는 특성으로 인해 도로공간 중 에너지 소비가 가장 많이 발생되고 있음 : 도로 터널 유지 관리비의 약 60%가 인공조명 전기요금(전국 터널 조명시설의 연간 전기 사용료 약 346억원) ㅇ 현재 조도기반으로 운영되고 있는 터널조명 운영방식은 실제 운전자가 인지하는 빛의 감도인 휘도와 차이가 있어 암순응 대비가 철저히 필요한 터널 입구부의 조명 밝기를 적절히 제어하지 못해 교통안전에 취약점이 발생됨 ㅇ 이와 같은 문제점을 인식하고 KS기준이 휘도기준으로 개정되었음에도 불구하고 운전자의 순응과 에너지 낭비에 문제가 있는 조도 기반으로 터널조명이 운영되고 있는 이유는 현실적으로 적용할 수 있는 휘도 기반의 터널 조명운영시스템이 없기 때문임 ㅇ 또한 휘도를 측정하는 장비인 휘도계는 전적으로 수입에 의존하고 있으며 그 가격이 매우 고가라 국내터널에 적용시키기에 현실적인 어려움이 있어 국산화를 통한 보급형 휘도계 제품 개발이 필요함 ㅇ 휘도 기반의 조명운영시스템을 구축하기 위해서는 야외휘도와 내부휘도를 감지할 수 있는 휘도계와 그 제반 시스템의 개발이 필요함 - 조도를 기반으로 운영되는 국내 현실상, 수요가 없어 반영이 되고 있지 않고 있음 - 현재 해외에서 휘도계, 제어시스템을 판매하고 있기는 하나 워낙 고비용 ㅇ 휘도기반의 터널조명 운영시스템을 개발, 구축을 통해 야외 휘도와 연계된 터널 경계부 휘도의 밝기를 제어하여 운전자의 시각 순응을 지원하고 에너지 손실도 최소화 할 수 있어 도로안전과 에너지 절약을 도모 ㅇ 운전자 시각 순응에 영향을 미치는 휘도 인자를 제어를 통해 개발된 시스템이 최적으로 운영되도록 최적화 메뉴얼을 개발하여 보다 안전한 터널주행 환경을 조성하고 에너지 절감효과를 극대화할 수 있도록 하며, 이를 향후 터널 시환경 설계의 세부 가이드라인 마련의 기초자료로 활용될 수 있도록 함 [최종목표] ㅇ 인공조명이 집중 설치되는 터널 입구부 조명은 야외휘도에 따라 운전자가 순응할 수 있는 밝기로 설계되므로 야외휘도 측정하고 분석하여 터널 내？외부 조명 조건을 연동할 수 있는 휘도 운영시스템 개발로 기존의 조도기반 조명운영시스템의 에너지 낭비요소를 제거 ㅇ 연구개발의 최종 목표는 휘도에 기반하여 터널 내？외부 조건에 연동되는 터널조명 운영시스템을 개발하여 터널 진입부와 내부 광(光)환경을 최적으로 조성하여 안전한 주행 환경 확보와 에너지를 절감하는 데에 있음 1) 터널 보급형 휘도계 개발 : - 터널의 외부에 적용되는 휘도계는 점측정 방식이 아닌 이미지로 결과물을 출력하는 화상 휘도계로서 이미지 촬영을 위한 고해상도 CCD회로에 컬러필터를 제외한 Vλ필터(비시감도 필터)만을 적용하고 계측범위의 폭을 도로측정에 적합하도록 줄여 단가를 절감시킬 수 있는 방향으로 함. 또한 터널 내부측정용 휘도계는 적용되는 범위와 구조검토를 통해 그 방식을 결정하여 시스템 구성에 유리한 방향으로 진행함 - 외부휘도와 내부휘도를 모두 측정하여 데이터를 산출함으로써 조명제어의 폭을 넓혀 운전자의 순응체계에 적합한 효율적인 조명제어가 가능하고 에너지 효율이 더욱 높아질 수 있도록 내？외부의 사용환경에 적합한 휘도계를 개발함 - 기존의 해외제품에서 사용되는 L20법에 의한 휘도계측은 물론 사람의 가시기준에 근거해 정확한 휘도측정이 가능한 광막휘도법(CIE권장사항)에 의한 휘도계측도 가능한 제품을 개발함으로 보다 정확한 휘도데이터에 의해 조명제어시스템이 운영될 수 있도록 함 2) 휘도기반 보급형 조명제어 시스템 개발 : - 외부 휘도계와 내부 휘도계에서 계측된 데이터를 통해 터널의 내부조명을 운전자의 순응에 적합하도록 정확히 제어할 수 있는 메인 컨트롤 시스템을 개발하는 것을 목표로 함 - 메인 컨트롤 시스템은 휘도계 데이터 송신부와 수신부, 데이터 산출용 컴퓨터 시스템, 조명제어반, 외부 제어용 데이터 송신부와 수신부로 구성되며 기존의 조도기반의 조명제어반을 최대한 활용될 수 있는 시스템 개발로 단가를 절감시킬 수 있도록 함 - 효과적인 휘도기반의 터널조명운영을 위해서는 메인 컨트롤 시스템에서 산출되는 데이터의 신뢰성이 무엇보다 중요하므로 시스템이 적용되는 터널의 환경에 맞도록 설정이 가능하도록 하는 소프트웨어를 개발하여 적용함 3) 휘도기반 터널조명 최적화 메뉴얼(최적 운영방법) 개발 : - 도로 터널 입구부는 운전자 암순응을 돕기 위해 조명을 가장 많이 설치하는 구간으로 터널 입구 부분의 휘도는 입구 주위 하늘의 휘도와 주변의 휘도, 노면의 휘도, 터널 입구 부분의 휘도에 영향을 받는데, 이들 인자를 최적으로 고려하여 입구부 조명의 밝기를 제어함으로서 에너지 수요의 최적화가 가능함 - 터널 내부는 조명 방식과 조명기구의 배광과 배열, 터널 내장재의 재료 및 색상의 반사율에 따른 벽면과 노면의 휘도가 조명량에 직접적인 영향을 주는 인자인데, 이들 인자의 영향을 파악하여 최적의 내부조명 가이드라인을 제시 가능 [연구내용 및 범위] [연구내용 및 개요] ㅇ 본 연구는 터널조명을 휘도 기반으로 운영할 수 있는 휘도계 개발 및 그와 연동된 터널 조명 운영시스템 개발을 주 내용으로 하며, 터널 입출구부와 내부에서 운전자의 시환경 순응을 최적으로 만들어 안전한 터널부 주행 환경을 확보하고 에너지를 절감하는 데 그 목적이 있음 [차별화 요소] ㅇ 해외 유사제품들이 L20법에 의한 휘도계측만 가능한 반면 본 연구를 통해 개발하고자 하는 휘도계 및 제반 운영시스템은 L20법은 물론 국제조명위원회(CIE)에서 권장하는 광막휘도법까지 모두 사용할 수 있어 계측의 정확도와 사용범위를 확장시킴 ㅇ 국내의 터널환경은 해외의 터널환경과 시설물의 구성 및 크기, 기후 등에서 상당한 차이가 있어 그에 맞게 개발된 해외제품을 국내 환경에 적용할 경우 휘도계측의 정확도와 제어시스템 작동에 대한 신뢰성이 떨어짐. 따라서 국내 터널의 환경에서는 그 환경에 맞게 개발된 터널조명 운용시스템이 신뢰도와 정확성을 보장할 수 있어 경쟁력이 높음 ㅇ 본 연구에서 개발하고자 하는 휘도계 및 제반시스템의 구성은 해외의 유사제품과는 다르게 내부회도를 계측해 시스템에 반영함으로서 내부조명 제어의 신뢰성이 보다 높고 시스템의 모니터링이 가능해 유지관리 측면에서 유리 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 터널조명 | 휘도계 | 운전자시인성 | ||
| 영문 | Tunnel Lighting | Luminance Meter | ||||
| 최종보고서 | 최종보고서(보완본).pdf | |||||