1. 개요

 

(1) 목적

본 LED 도로, 터널 조명 도입 가이드라인(안)은 LED 조명기술을 도로, 터널 조명에 적용하는 경우에 기본적인 조건, 조명설계방법, LED 조명기구의 기술사양 등을 나타내었다. 그리고, 라이프사이클 비용 산정 및 도입방법 등의 고려방법을 제시하여 도로, 터널에서 적절한 조명환경을 확보하고, LED 조명기술의 적절하고 원활한 도입을 도입함으로써 도로, 터널 조명의 전력절약화 및 유지비 저감을 목적으로 한다.

 

(2) 적용범위

본 가이드라인(안)은 국가가 관리하는 일반도로 및 고속 자동차도로의 연속조명, 국부조명의 일부(교차점 조명 및 횡단보도 조명) 및 터널조명을 대상으로 하고 있다. 본 가이드라인(안)은 2010년 11월에 LED 도로, 터널 조명에 관한 실증실험에의 참가자 공모 및 기술에 관한 의견 모집을 실시하여 2011년 1~2월에 실시한 실증실험의 결과 등을 기본으로 정리한 것이다.

 

2. LED 도로, 터널 조명 설계 기존 조건

 

(1) 설계 조건 형태

교차점이 연속조명 구간 내에 존재하는 경우는 교차점 내를 연속조명 구간보다 밝게 하는 것이 바람직하다고 알려져 있기 때문에 연속조명 구간 내의 교차점을 상정하여 연속조명 1.0cd/mm²(15lx)의 경우에 교차점 내 평균 노면조도 20lx, 연속조명0.7cd/mm²(10.5lx)의 경우에 교차점 내 15lx, 연속조명 0.5cd/mm²(7.5lx)의 경우에 10lx를 설정하고 있다. 또한, 횡단보도의 경우도 “도로조명시설설치기준 및 동(同)해설”에서 보행자의 배경을 조명하는 방식, 보행자 자신을 조명하는 방식에 있어서 평균 노면조도는 20lx 정도를 확보하는 것이 바람직하다고 알려져 있어 설계조건 형태를 설정하였다.

 

(2) LED 도로, 터널 조명의 설계 조건

대표적인 도로의 소요휘도, 차선수, 보도의 유무, 교차점 및 횡단보도의 소요조도와 터널의 소요조도, 설계속도, 조명기구의 배치에 의해 분류한 설정을 실시하였다.

 

3. LED 조명 설계 요령

 

(1) 도로조명 설계

■ 연속조명

- 성능지표의 결정

연속조명의 성능지표는 “도로조명시설설치기준”에 기초하여 평균 노면휘도, 휘도균형도, 가시기능 저하 눈부심, 유도성으로 하고 이 기준의 성능을 만족하는 것으로 한다.

 

- 조명방식의 선정

연속조명의 조명방식은 폴(pole) 조명방식을 원칙으로 한다.

 

- 조명기구의 배치

연속조명의 성능지표의 규정치를 만족하도록 적절하게 배치한다.

  ① 조명기구의 배열

도로의 직선부에서 조명기구의 배열은 편측배열, 물결배열 및 방향을 맞춘 배열 등 3종류로 하여 차도 폭 및 조명기구의 설치 높이 등에 따라 적절한 배열을 선정한다. 또한, 곡선반경 1,000m 이하의 곡선부에서의 조명기구 배열은 그것과 연속되는 직선부의 배열을 고려하여 편측배열 및 방향을 맞춘 배열 중 선택한다. 편측배열의 경우는 원칙적으로 곡선의 바깥쪽 가장자리에 설치한다. 넓은 중앙부분을 가진 도로는 각 차도를 독립된 도로로 가정한다.

 

    ② 폴의설치 위치

폴의 설치 위치는 원칙적으로 보도의 차도측으로 하고 건축한계 밖으로 한다.

 

■ 국부조명

국부조명은 교통흐름이 국부적으로 복잡하게 되는 장소, 도로의 평면선형 및 종단선형이 복잡한 장소 등에서 교통상황, 도로상황 등을 명확히 하는 것을 목적으로 설치한다.

- 교차점

교차점의 조명은 자동차의 전조등 효과가 미치지 않는 곳, 교차점에 접근, 진입 및 통과하는 자동차의 운전자에 대해 다음과 같은 역할을 하기 위한 것을 목적으로 한다.

①조명기구를 적절하게 배치하여 먼거리에서 교차점의 존재를 인지

② 교차점 부근에 존재하는 다른 자동차 및 보행자 등이 교차점 부근에서 식별될 수 있도록 조명기구를 배치

③교차점 내에 존재하는 다른 자동차 및 보행자 등이 교차점 내에서 식별될 수 있도록 밝기를 확보

 

- 횡단보도

횡단보도의 조명은 운전자가 보아 보행자의 배경을 밝게 하고, 그림자의 상태로 시인시키는 방식을 원칙으로 한다. 단, 장래 연속조명이 설치되지 않는 도로 및 횡단보도가 곡선부 및 언덕의 위에 설치되어 배경이 노면에 나타나기 어려운 경우에는 보행자 자신을 조명하는 방식을 취할 수 있다.

 

- 보도등

보도등의 조명은 야간 보도등의 경우, 보행자 등의 안전과 원활한 이동을 도모하기 위해 양호한 가시환경을 확보할 수 있도록 필요에 따라 설치한다. 조명요건 및 조명기구의 배치는 “설치기준, 동(同)해설” 및 “설계요령”에 따른다.

 

- 다리

길이 50m 이상의 다리의 경우, 폭 구성의 변화를 명시하기 위해, 필요에 따라 그 양쪽 끝에 조명등을 각 1개씩 설치하는 것을 표준으로 한다.

 

■ 조명설계

- 연속조명

광속법(lumen method)은 도로조명의 개략 설계 단계에서 LED 조명의 적용성 확인, 조명기구 사이 간격의 설정 등에 이용하는 것을 목적으로 한다. LED 조명의 경우, 조명기구의 성능 및 배광(配光) 등이 제조자에 의해 달라지게 때문에 최종적인 조명설계는 축점법(point by point method)에 의해 실시되어야 한다.

 

- 국부조명

교차점 내의 밝기는 “설계요령”에 나타난 축점법을 이용한 조도계산에 의해 소요 밝기를 만족시키도록 설계한다. 횡단보도 조명은 “횡단보도 조명의 설계 수순”에 기초하여 조명방식을 선정하여 설계한다. 단, 이것에 따르지 않는 경우는 “설계요령”에 나타난 광속법 및 축점법의 조명설계에 의해 소요 밝기를 만족시키도록 설계한다.

 

- 구체적인 도로 조명의 설계 순서

LED 도로 조명의 경우, 조명기구의 성능이 응찰자에 따라 다르기 때문에 설계단계에서 광속법의 정격광속 및 조명률의 설정이 곤란하여 상세한 조명설계를 실시하는 것이 어려운 경우가 있다. 그러나, LED 도로 조명의 대부분은 기존 설치된 도로조명을 LED 조명으로 변경하는 것이며, 새로 설치하는 경우에도 LED 조명기구의 대폭적인 성능향상 등이 없는 한 기본적인 조명기구 배치가 대폭적으로 변경되는 경우는 없을 것으로 생각한다. 이러한 것을 고려하여, 계획단계에서 구체적인 도로조명의 설계 수순을 검토한다.

 

(2) 터널조명설계

터널 조명에는 기본조명(정전시 조명을 포함), 입구지역 조명, 출구지역 조명 및 특수 구조부분의 조명(분할 및 합류부분, 비상주차지역, 보도부분 등)이 있지만, 입구부분 및 출구부분 조명은 높은 야외휘도에서 기본조명까지의 경계부분, 이동부분, 완화부분으로 구성되며, 기본부분의 10배 정도의 설계 노면휘도가 필요하고, 조명기구도 큰 정격광속(20,000lm 이상)이 필요하지만, 현 시점의 LED 조명기구에서는 고출력화가 곤란하기 때문에, 입구부분, 출구부분 조명은 대상이 아니다. 따라서 LED 터널 조명은 기본조명(정전시 조명) 및 특수구조부분 조명의 일부를 대상으로 한다.

 

4. 조명등 기술 사양

 

(1) LED 도로조명기구

본 사양은 도로조명 시설에 사용하는 LED를 광원으로 하는 LED 도로 조명기구에 적용한다. 다음의 기준 및 규격에 적합하고 본 사양에 의한 것으로 한다.

- 전기용품안전법

- 전기설비에 관한 기술기준을 정한 자치체령

- JIS C 8105-1:2010 조명기구-제1부: 안전성 요구사항 통칙

- JIS C 8105-2-3:2005 조명기구-제2-3부: 도로 및 가로 조명기구에 관한 안전성 요구사항

- JIS C 8105-3:2006 조명기구-제3부: 성능요구사항 통칙

- JIS C 8131:2006 도로조명기구

- JIS C 8153: 2009 LED 모듈용 제어장치 성능요구사항

- JIS C 8155:2010 일반 조명용 LED 모듈 성능요구사항

- JIL 5006: 2010 백색 LED 조명기구 성능 요구사항

- 도로 조명 시설 설치기준, 동 해설 2007년 10월 (사)일본도로협회

- 도로, 터널 조명 기자재 사양서 2008년 개정 (사)건설전기기술협회(“기자재 사양서”) 단, 규정사항에 관하여 중복되는 경우는 본 사양서의 규정을 우선한다.

 

(2) 도로 조명용 LED 모듈, LED 모듈 제어장치

본 사양은 도로조명 시설에 사용하는 LED 도로조명기구의 LED 모듈, LED 모듈 제어장치에 적용한다.

다음 규격에 적합하거나, 본 사양에 의한 것으로 한다.

- JIS C 8147-1:2005 램프 제어장치-제1부: 일반 및 안전성별 요구사항

- JIS C 8147-2-13:2008 램프 제어장치-2-13부(직류 및 교류 전원용 LED 모듈용 제어장치의 개별 요구사항)

- JIS C 8152: 2007 조명용 백색발광 다이오드(LED)의 측광방법

- JIS C 8153: 2009 LED 모듈용 제어장치-성능요구사항

- JIS C 8154: 2009 일반 조명용 LED 모듈-안전사항

- JIS C 8155: 2010 일반 조명용 LED 모듈-성능요구사항

- JIS C 61000-3-2:2005 전자양립성-제3-2부: 한도치-고주파 전류발생 한도치(1상당 입력전류가 20A 이하의 기구)

 

5. LED 도로, 터널 조명의 라이프사이클 책정

 

(1) LED 조명 도입 판단의 생각방식

LED 조명의 신규 도입 또는 수은 및 나트륨 램프 등 HID 조명의 교환은 안전한 도로교통을 확보하기 위해 “LED 조명설계 요령”에 나타낸 성능지표로서 평균 노면휘도 및 평균 노면조도, 휘도 균일도, 조도 균일도, 상대역치 증가 등의 기준을 만족시킬 필요가 있다. 또한, 조명기구의 설치 등과 관련된 초기비용과 조명에 필요한 전기세 등과 관련된 유지비용을 합한 라이프사이클 비용(LCC)가 HID 램프에 의한 도로조명과 동등한 정도이거나 이상의 경제성을 확인할 필요가 있다.

 

(2) 도로조명에서 LED와 HID의 라이프사이클 비용 산정

현재, 도로조명에 사용되고 있는 HID 램프의 종류는 다음과 같다.

- 수은램프(HF)

- 고압 나트륨램프(NHT)

- (세라믹) 메탈할라이드(metal halide) 램프

 

수은램프에 관해서는 광학효율이 낮고, 소비전력이 크기 때문에 경제성에서 고압 나트륨 및 메탈 할라이드 램프로 변경되어 왓으며, LED 조명과 비교해도 LED 조명의 우위성이 높다.

 

메탈 할라이드 램프에 관해서는 황색성이 좋고, 수은램프에서 변경하여 사용되는 사례도 있지만, JIS화되지 않고 제조사 사이에 형상 및 비용이 차가 있어 고압 나트륨 램프보다 약간 고비용이다.

 

고압 나트륨 램프는 일반도로, 가로 등에서 가장 많은 채용실적이 있으며, JIS 규격품으로 기술적 특성, 비용도 제작 제조사간 차이가 없으며, HID 램프 중에서는 종합적으로 경제성이 높다. 따라서, 본 가이드라인(안)에서는 LED 조명과의 라이프사이클 비용 산정의 비교대상은 고압 나트륨 램프로 하였다.

 

(3) 터널 조명에서 라이프사이클 비용 산정

터널조명은 기본조명와 입구부분 조명 등이 있지만, 터널조명 설계에 기술된 것과 같이 터널 입구부 조명은 고광속 광원이 필요하여, 현 시점에서는 LED 조명은 채용할 수 없기 때문에 터널조명의 라이프사이클 비용은 기본조명으로 한다. 그러나, 터널조명의 조명의 경우 터널 단면에 따라 조명 설계가 달라 내장판의 유무 및 반사율의 설정, 건축한계 등에 의해 조명기구의 설치위치의 제약 등이 있으며, 조명기구 광원의 종류, 설비규모 등으로 조명설계의 기본 조건으로서 표준적인 케이스를 나타내는 것이 어렵다.

 

실제 터널조명의 설계에서는 각 터널별로 구체적인 설계조건을 반영하여 개별 터널별로 기구배치 및 채용광원을 검토하여 가장 경제적인 설계를 실시하고 있다. 터널조명에서 LED조명의 채용에 관해서도 구체적인 설계요건을 비교검토 할 필요가 있으며, 본 가이드라인(안)에서는 LED 조명 라이프사이클 비용 산정에서 기본적인 생각방식을 나타내고 있어 구체적으로는 다른 광원의 조명기구와의 비교를 실시한 후 개별적으로 채용여부의 판단을 수행할 필요가 있다.

 

6. LED 도로, 터널 조명공사의 성능 등 확보

 

LED 도로, 터널 조명공사의 실시에서 공평성, 투명성, 경쟁성이 높은 입찰, 계약절차를 원활하게 실시하고, 지금까지 규정한 기술적 성능의 확보를 도모할 필요가 있다. 구체적으로는 기술사양, 특기사양서 등의 기재 및 경쟁 참가 자격에 관한 응찰자의 심사(기술자료) 항목 등을 적절하게 설정할 필요가 있다. 그리고, 특기사양서를 포함한 발주도서는 개별공사에 관해 제시된 것이다.

 

▣ 원문제목 : LED 道路･トンネル照明導入ガイドライン

 

▣ 원문의 주요목차********************************************************************

1. 개요

2. LED 도로, 터널 조명 설계 기존 조건

3. LED 조명 설계 요령

4. 조명등 기술 사용

5. LED 도로, 터널 조명의 라이프사이클 책정

6. LED 도로, 터널 조명공사의 성능 등 확보