R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717CTAP-C097806-03 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 안개 및 우천시 주행의 안전성을 높이기 위한 환경대응형 도로조명용 멀티배광 LED가로등기구 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2015-06-23 ~ 2018-12-22 | |||||
| 연구책임자 | 이미애 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
9명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
18명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 300,000,000 원 기업 : 100,000,000 원 계 : 400,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 900,000,000 원 기업 : 300,000,000 원 계 : 1,200,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)아이라이트 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
ㅇ 국내의 도로교통사고는 맑은 날 보다 안개나 우천(雨天)시 2~4배로 사고율이 높으며, 이로 인해 안개 대응을 위한 다양한 방법들이 거론되고 다양한 아이디어가 제시되고는 있으나 이렇다 할 방안을 찾지 못하고 있는 실정임 ㅇ 안개로 인한 사고는 연육교 및 해안 도로에서 대형 사고로 이어지고 있으나 이에 대한 특별한 대안 없이 경고 신호음과 안개 경보 등 정도의 대책이 제시되고 있으나 악천후 시에 교통 시환경 문제를 해소시키지 못하고 있음 ㅇ 그러므로 안개는 도로에서 위험한 존재로 각인되고 있고, 그에 대한 대책은 시급한 상황임 ㅇ 지금까지 안개 및 우천(雨天)등 악천 후 조건에서의 조명을 이용한 다양한 방법들이 제시되기는 했지만, 뚜렷한 성과를 거둘 수 없었음 ㅇ 따라서 악천 후에 대비하여 추가적인 시설을 보완하기에 앞서 근본적인 문제점을 찾아 이를 개선하는 것이 우선시 되어야 할 것임 ㅇ 도로의 경우 우천 시에는 장애물이 젖기 때문에 반사율이 저하되어 시인성이 저하됨과 함께 노면의 비로 인해 경면 반사에 의한 글레어(glare) 영향으로 노면 상의 장애물 확인도 어려워지며, 안개와 눈보라 등 시정이 불량할 때에는 전조등 자체의 밝기가 감소하면서 운전자에게 필요한 시각 정보는 점점 어려워짐 ㅇ 특히 일반도로에서의 등주식 가로등은 고용량의 광원을 넓은 지역 또는 연장이 긴 도로에 8~12m의 높은 위치에서 투사함으로써 적은 수의 조명기구를 이용하여 야간에 운전자가 안전하게 도로주행을 할 수 있도록 하는 도로조명의 한 방식임 ㅇ 기상악천후 시 조명으로 인한 눈부심, 노면 반사, 시인성 저하 등 운전자의 안전주행에 영향을 미치는 요소를 검토하여 조명의 광학적 특성을 다양한 기후조건에 인터렉션되는 조명시스템이 개발된다면, 보다 안전한 도로주행 환경을 제공할 수 있을 것임 ㅇ 국내의 도로교통사고는 맑은 날 보다 안개나 우천(雨天)시 2~4배로 사고율이 높으며, 이로 인해 안개 대응을 위한 다양한 방법들이 거론되고 다양한 아이디어가 제시되고는 있으나 이렇다 할 방안을 찾지 못하고 있는 실정임 ㅇ 안개로 인한 사고는 연육교 및 해안 도로에서 대형 사고로 이어지고 있으나 이에 대한 특별한 대안 없이 경고 신호음과 안개 경보 등 정도의 대책이 제시되고 있으나 악천후 시에 교통 시환경 문제를 해소시키지 못하고 있음 ㅇ 그러므로 안개는 도로에서 위험한 존재로 각인되고 있고, 그에 대한 대책은 시급한 상황임 ㅇ 지금까지 안개 및 우천(雨天)등 악천 후 조건에서의 조명을 이용한 다양한 방법들이 제시되기는 했지만, 뚜렷한 성과를 거둘 수 없었음 ㅇ 따라서 악천 후에 대비하여 추가적인 시설을 보완하기에 앞서 근본적인 문제점을 찾아 이를 개선하는 것이 우선시 되어야 할 것임 ㅇ 도로의 경우 우천 시에는 장애물이 젖기 때문에 반사율이 저하되어 시인성이 저하됨과 함께 노면의 비로 인해 경면 반사에 의한 글레어(glare) 영향으로 노면 상의 장애물 확인도 어려워지며, 안개와 눈보라 등 시정이 불량할 때에는 전조등 자체의 밝기가 감소하면서 운전자에게 필요한 시각 정보는 점점 어려워짐 ㅇ 특히 일반도로에서의 등주식 가로등은 고용량의 광원을 넓은 지역 또는 연장이 긴 도로에 8~12m의 높은 위치에서 투사함으로써 적은 수의 조명기구를 이용하여 야간에 운전자가 안전하게 도로주행을 할 수 있도록 하는 도로조명의 한 방식임 ㅇ 기상악천후 시 조명으로 인한 눈부심, 노면 반사, 시인성 저하 등 운전자의 안전주행에 영향을 미치는 요소를 검토하여 조명의 광학적 특성을 다양한 기후조건에 인터렉션되는 조명시스템이 개발된다면, 보다 안전한 도로주행 환경을 제공할 수 있을 것임 [최종목표] ㅇ 도로상에 시설되어 있는 도로 기상 관측 시스템을 통해 정보를 받고 이를 가로등에 전송하여 기상에 맞는 조명 제어 방식의 프로그램으로 운영될 수 있도록 하기 위한 도로조명기구를 개발하는 것으로서, 안개나 우천 시 시야확보가 어려워 고질적인 대형 사고를 방지하기 위해 빛을 제어하고, 조명의 색상도 변화시켜 시인성을 향상시키는 가변형 멀티 배광 LED가로등기구를 개발하는 것임 - 조명기구를 각기 다른 개별 광학체로 조합해 새로운 배광 형태로 변화 가능 - 광학 프로그램인 Trace-Pro를 이용하여 광학 설계를 하고 개별 광학체의 on/ off 조절에 의한 조합 및 디밍이 가능하도록 하여 기상상황별로 요구하는 각기 다른 배광분포를 형성하도록 함 - 평상시에는 백색LED를 사용하고 안개 시에는 장파장의 엠버(Amber) 컬러로 변환되어 투광율을 높이고, 기준 밝기는 유지하되 색상에 변화를 주어 시인성에 유리하고 상황별 대처가 가능하게 함 - 도로상에 시설되어 있는 관측 시스템에서 현 도로의 기상정보 및 노면 상태를 확인하고, 관측된 기상 정보를 가로등으로 전송하여 기상에 맞는 프로그램에 맞게 제어되는 방식이 가능하도록 함 [연구내용 및 범위] ㅇ 연구내용 및 범위 ① 도로조명 설계 및 도로조명기구 개발경험을 바탕으로 기상환경이 열악한 장소의 도로조명의 특징 및 문제점을 도출하고 개선방향 제시 ② 급속히 발전하는 LED조명시장에 맞춰 LED소자 및 광학부 부품의 정보 조사를 통하여 LED소자와 광학부의 연계성을 고려한 에너지 효율 증대방안 검토 ③ 도로 안전 시설 기능을 추가하기 위한 기존 도로 안전 시설물의 조사와 현재 상용 되어있는 기상 장비 및 VMS의 시스템 조사 ④ 개발하고자 하는 조명기구의 전반적인 기능 및 형태를 규정하기 위하여 광학설계를 우선적으로 진행하고, 기존의 기구 하우징 구조 개선 검토 및 제품 디자인, PCB artwork 및 샘플 제작을 함 ⑤ 설계된 반사판은 비용 및 수량을 생각하여 mock-up의 형태로 제작하여 시험 후 금형 제작을 함. 기구의 하우징 부분은 기존의 가로등을 그대로 사용하여 시험함 ⑥ 제작된 시제품으로 시뮬레이션의 결과를 검증하는 필드 테스트를 진행함. 테스트는 안개상황으로의 필드와 같은 유형의 실험실을 구성하고, 일반가로등과 개발된 시제품을 비교평가하게 되며, 안개상황에서 투과율계를 이용하여 투과율을 측정 비교하고, 안개시정계를 이용하여 시거리를 측정비교하여 평가하겠음 ㅇ 핵심 연구 성과는 다음과 같음 ① 멀티 배광 광학체 : LED 가로등의 경우 저용량의 광원이 여러 개 모여서 배광을 형성하므로 개별 제어가 가능하고 모듈 방식의 제어가 가능함. 예를 들어 A, B, C 세 가지 타입의 개별 광학체(반사판 또는 렌즈)가 있을 경우 세 개의 각기 다른 광원을 조합해 새로운 배광 형태가 가능함. 이를 이용하여 배광 형성을 하고, 반사판 개별 on/off 또는 디밍이 가능하여 배광의 형태 변화가 가능함 ② 색온도 변환 기능 : 백색 LED와 함께 엠버(Amber) 색을 추가하여 안개 및 우천 시 등의 악천후에서 기준 밝기는 유지하되 색상에 변화를 주어 도로의 환경 상황별 대처가 가능하도록 함 ③ 기상 변화를 고려한 시스템 구성 : 기상 대응 가로등 작동 방식은 도로상에 시설된 ‘도로 기상 관측 시스템’에서 현 도로 상에서의 기상정보 및 노면 상태를 확인하고, 관측된 기상 정보를 가로등으로 전송하여 기상에 맞는 프로그램에 맞게 제어되는 방식임. 예를 들어 ‘도로 기상 시스템’에서 안개의 정보를 보낼 경우에는 색온도는 2,000K로 조정되고, A, C type의 광학체는 off되는 방식. ‘도로 기상 시스템’에서 우천(雨天)의 정보를 보낼 경우는 도로 환경에 따라 달라 질 수 있으나 도로가 상·하행선 분리된 왕복 4차선의 경우 A type은 off되고 B+C type이 점등되어 노면의 눈부심을 방지하고 전방 차량을 비추어 주는 방식임 |
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| 색인어 | 한글 | 등주식 가로등 | 기상 악천후 | 광학 설계 | 멀티 배광 | |
| 영문 | Road lighting pole type | Inclement Weather Conditions | Optics Design | Multi-distribution | ||
| 최종보고서 | 17CTAP-C097806-03.pdf | |||||