본문 바로가기
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.

사용자 메뉴

글로벌리포트

생태 휘도 접근방식에 기반한 로터리 시범조명
조회수2,249 다운로드수0 등록일2015-10-07
댓글 수0 북마크 수0 공유 수0
글로벌리포트 정보 - 리포트 구분, 콘텐츠 구분, 출처, 원문 제목, 언어, 국가, 등록일, 발행일, 과학기술 분류, 저자, 전문가칼럼, 키워드, 첨부파일
리포트구분 기술리포트 콘텐츠구분 도로교통
출처 THE NEW YORK STATE DEPARTMENT OF TRANSPORTATION
원문제목 DEMONSTRATION OF ROUNDABOUT LIGHTING BASED ON THE ECOLUMINANCE APPROACH원문보기
언어 - 국가 미국
등록일 2015-10-07 발행일 2012-08-00
첨부파일 등록된 첨부파일이 없습니다.
□ 소개와 배경 
수정삭제
 
⊙ 로타리 조명 
수정삭제
 
로타리 교차로(roundabout intersections)는 뉴욕 주 전역에서 증가하고 있음. 이러한 교차로는 일반적으로 차량간 사고의 심각성을 감소시키면서 교통 처리량을 증가시킴. 상대적으로 새로운 교통 특성으로써, 현대적인 로타리는 때때로 운전자가 운전하는데 혼동을 일으키는 것으로 서술되기도 함. 로타리와 전통적인 교차로 사이의 한가지 차이점은 보행자의 횡단 위치임. 운전자들은 로타리를 통해 운전할 때 이러한 시설의 위치에 덜 익숙할 수 있음.

대부분의 로타리는 로타리의 회전 지역과 진입로 부근의 차선을 밝히기 위해 기둥 위에 설치된 등을 사용하여 조명을 함. 뉴욕주 교통부(New York State Department of Transportation, NYSDOT)의 현재 조명 사례에 근거할 때, 뉴욕 주의 로타리에서는 일반적으로 150W나 250W의 HPS 램프를 가지고 있음.

조명공학회(Illuminating Engineering Society, IES)로부터의 지침은 기둥 위에 설치된 등을 사용하는 로타리 조명에 대한 뉴욕 주의 사례와 일반적으로 일치함. 150W나 250W의 램프를 가진 기둥 위의 등이 설치 숫자가 많아지게 되면 에너지 사용이 늘어나서 이는 운영상의 비용뿐만 아니라 조명 공해와 눈부심에 대한 우려의 증가로 이어짐. 따라서 뉴욕 주는 로타리에서 조명 방법에 대한 대안이 에너지를 덜 쓰면서 운전자에게 필요한 시각적 정보를 전달할 수 있는지 연구하였음. 뉴욕 주 에너지 연구 및 개발청(New York State Energy Research and Development Authority, NYSERDA)과 NYSDOT이 최근에 완료한 프로젝트는 조명과 도로 주변의 식생을 통합하는 대안적 방법인 생태 휘도(ecoluminance)를 기술하였음.
 
수정삭제
 
⊙ 생태 휘도의 개념 
수정삭제
 
생태 휘도의 개념은 기둥 위에 설치된 전통적인 조명 시스템의 주요 목적인 조도(illuminance)를 통해서 뿐만 아니라, 시각적인 분간을 제공하기 위한 도로 주변의 식생, 경관 조명과 같은 낮은 높이의 조명, 안전 상의 위험을 알리기 위한 보행자 높이의 조명, 그리고 도로의 기하학적 구조에 대한 힌트를 주는 역반사 요소들(retroreflective elements)을 사용하여 휘도(luminance)를 통해서 시각적 정보를 제공하는 방법임. <그림 1>은 생태 휘도 개념의 사례를 보여줌.

<그림 1> 생태 휘도 개념의 4가지 요소: a) 식생, b) 역반사 요소, c) 경관 조명, 그리고 d) 보행자 높이의 조명 시스템

 

<그림 2>는 생태 휘도의 개념을 사용한 사전적인 로타리 조명 설계의 렌더링을 보여줌. 중앙의 섬 지역에 있는 식생은 차량의 헤드램프와 경관 조명의 조합으로 밝혀지고, 보도는 낮은 높이의 조명에 의해 밝혀지는데 이는 보도와 배경 간의 높은 휘도 대비로 이어짐.


<그림 2> 생태 휘도를 가진 로타리의 렌더링된 이미지

 

Bullough et al. (2009)에서 보여진 것처럼, 도로 조명에 대한 생태 휘도의 개념은 로타리뿐만 아니라 다른 도로 타입(도시의 거리, 고속도로와 진출입 램프)에도 적용되었고, 기술적, 경제적 분석의 결과에 의하면 생태 휘도 접근방법은 더 낮은 에너지 비용과 시각 정보의 개선으로 이어질 수 있음. 주와 지역 교통기관, 연방 고속도로청(Federal Highway Administration, FHWA)에서 온 인원들과 조명 설계 전문가들과의 회의에서, 생태 휘도의 개념을 로타리에 적용하는 것이 가장 유망하다는 동의에 이르렀음. 그 결과, 렌셀러 공학연구소(Rensselaer Polytechnic Institute)의 조명 연구센터(Lighting Research Center, LRC)는 뉴욕 주에 있는 실제 로타리에서 생태 휘도의 개념을 실제 크기로 검증하는 제안서를 제출하도록 요청받았음. LRC 프로젝트 팀에는 도로 주변의 식생을 선택하는데 있어 기술적 지원을 위하여 뉴욕 주립대 환경 과학 및 임학과(State University of New York College of Environmental Science and Forestry, SUNY-ESF)와, 조명 장치와 조명 설계 지원의 관점에서 비용 분담을 위하여 제너럴 일렉트릭 라이팅(General Electric Lighting)이 참여하였음.


수정삭제
 
⊙ 테스트 지역과 조정 
수정삭제
 

프로젝트 팀에 의해 설치와 모니터링을 용이하게 하기 위해 가장 적합한 곳으로 뉴욕 주의 수도 지구 - 올바니(Albany)-트로이(Troy)-쉐넥테이디(Schenectady) 지역 - 이 고려되었음. 주 도로(State Routes) 85, 140과 뉴 스코틀랜드 거리(New Scotland Avenue)의 교차점에 새롭게 건설된 로타리가 적합한 지역으로 선정되었음. 이 지역은 올바니 카운티의 베들레헴(Bethlehem) 지역에 속함. 로타리는 주정부에서 소유한 시설이지만, 프로젝트 팀은 베들레헴 시가 이 프로젝트를 지원하는지 확실히 하기를 원했음.


2010년 11월에 프로젝트 팀은 이 프로젝트를 베들레헴 시에 설명하였고, 시는 이 프로젝트를 지원하기로 하였음. 2011년 4월, 프로젝트 팀은 베들레헴 시의 자전거 및 보행자 위원회(Bicycle and Pedestrian Committee)를 만나 이 프로젝트의 인지도를 높이고, 생태 휘도의 실증에 참여를 요청하였음.


프로젝트 팀은 또한 NYSDOT 직원과 지속적으로 만나서 실증을 수행하기 위한 계획과 활동을 확실히 하였음.
 

수정삭제
 
□ 논의 
수정삭제
 
⊙ 유지 관리 이슈 
수정삭제
 

생태 휘도 조명의 검증은 여러 다른 타입의 조명 설치(예를 들어, LED 경관 조명, LED 등)를 사용하였음. 이전의 HPS 시스템은 하나의 램프만을 사용하고 250W HPS 램프를 주로 사용함. 생태 휘도의 개념에 있어서는 600W 남짓의 상당히 낮은 전력이 요구되는 반면, 기존의 HPS 시스템에서는 약 2,360W의 전력이 필요함. HPS 시스템의 경우 상당한 수량의 램프 재고량을 고려할 때 유지관리 이슈는 더 복잡해질 수 있음.


초기의 생태 휘도 실증에서 나타난 또 다른 점은 로타리 중앙의 섬 지역에서 예초 작업(mowing operations)에서 경관 조명의 잠재적 간섭이었음. 예초기는 또한 경관 조명의 효능을 낮추는 가능성과 함께 조명장치에 손상을 입힐 수 있음. 또한 조명장치가 진입하는 차량쪽으로 되어 있으면 눈부심을 야기할 수도 있음. 실증이 이루어진 특정 로타리 지역은 다소 규모가 커서 100피트 직경의 중앙부 섬 지역을 가졌음. 더 작은 규모의 로타리는 경관 조명에 대한 필요성을 피할 수 있는데, 왜냐하면 차량이 중앙 섬 지역에 가까워 질수록 헤드램프의 조명이 식생을 밝히기에 충분할 것이기 때문임.


이 실증작업에서 시행되지 않았던 한 가지 방법은 많은 수의 낮은 전압과 낮게 설치된 LED 전등의 사용이었음. 일반적으로, 가로등의 설치 높이는 30피트 이상인데, 이는 가로등 설치물을 운전자와 보행자의 시선에서 떨어뜨리고 눈부심의 가능성을 낮추기 위해서임. 30W의 LED 전등은 15피트의 높이로 설치되더라도 눈부심이 발생하지 않았음이 마지막 실증에서 관찰되었음. 이는 교차로 지역을 따라 설치될 수 있고, 심지어 교차로 어느 쪽이건 여러 개의 조명장치를 사용할 수도 있음. 이와 같은 접근방법은 에너지 사용의 감소로 이득이 될 수 있고, 낮은 비용으로 상당히 더 낮은 위치의 기둥을 가능케 하며, 로타리를 밝히기 위해 필요한 여러 다른 설치물 타입을 최소화할 수 있음. HPS 램프에서 주로 사용되는 노란색 계통의 전등과 비교할 때, 하얀색 조명의 사용은 추가적인 명도(brightness)에 대한 인식을 제공할 수 있을 것임.
 

수정삭제
 
⊙  경제적 분석
수정삭제
 

에너지를 절감하는 것 이외에, 전통적인 HPS 조명 시스템과 비교하여 생태 휘도 시스템의 장기적인 경제적 비용을 고려하는 것도 의미가 있음. HPS 시스템의 초기 비용은 대략 34,624달러인 반면, 생태 휘도 시스템의 초기 비용은 35,704달러임. HPS의 연간 운영비용은 1,130달러이고, 생태 휘도에 대해서는 약간 더 낮은 1,055달러임. 에너지 사용을 볼 때, HPS 시스템은 연간 10,337kWh를 사용하는 반면, 생태 휘도 시스템은 2,681kWh만을 사용함. 그 결과, 각 시스템에 대한 연간 전체 평균비용은 4,700달러로 비슷한 수준임.


초기 및 유지관리 비용을 볼 때, 생태 휘도 시스템이 이처럼 높은 초기 및 운영 비용을 가지는 주요 원인들 중 하나는, 사용된 LED 전등이 높은 초기 비용(1,600달러)을 가지고 있기 때문임. Radetsky (2010, 2011)에서 보고된 것처럼, 가로등에 대한 LED 조명의 높은 초기 비용은 전체 비용에서 상당한 부분을 차지함. 이는 LEDs가 상대적으로 새로운 기술이고 높은 비용 마진이 있기 때문임. LED 조명 비용은 낮아지고 있고, 수년간 계속해서 낮아질 것으로 예측됨. 만약 LED 전등의 초기 비용이 600달러라면, 초기의 시스템 비용은 27,704달러로 줄어들 것임. 또한 연간 운영 비용은 705달러로 줄어들어 연간 전체 평균비용은 3,500달러로 떨어질 것임.


연간 7,656kWh의 에너지 사용 감소는 온실가스 배출량 감소로 이어짐. 미국 환경청(2009)는 전기 1kWh가 0.9g의 질산화물, 2.4g의 이산화황, 그리고 603g의 이산화탄소 감소로 이어진다고 추정하였음. 따라서, 생태 휘도 시스템을 갖춘 하나의 로타리는 전통적인 HPS 조명 시스템과 비교할 때, 6.9kg의 질산화물, 18.4kg의 이산화황, 그리고 4,600kg의 이산화탄소의 배출을 매년 줄일 수 있을 것임.
 

수정삭제
 
⊙ 결론 
수정삭제
 
일반적으로, 생태 휘도 접근방법은 교통기관들뿐만 아니라 보행자의 안전에 관심을 가진 대중들에 의해 선호되는 매력적인 조명을 제공하는 것으로 나타났음. 최종 실증에 사용된 설정은 이전의 실증에서 얻어진 지식에서 파생되었고, 전통적인 HPS 조명과 비교할 때 상당한 에너지 절감으로 이어졌음. 또한 교통이나 보행자의 안전에 어떠한 부정적 영향도 발견되지 않았음. 물론, 짧은 기간에 걸쳐 설치가 되었고 안전에 대한 실제 영향은 완전히 이해된 것은 아님. 생태 휘도의 요소들(보행자 표지, 경관 조명, LED 등과 역반사 표지) 각각은 다른 로타리 지역에서 사용될 때 고려될 수 있음. 더 작은 규모의 로타리에 있어서, 경관 조명은 Bullough et al. (2009)에서 논의된 것처럼 필요 없을 수 있음. 보행자 표지는 누름 버튼과 조합되어 사용될 수 있는데, 보행자가 있거나 횡단을 위해 기다리고 있는 경우에만 밝은 불빛을 출력함으로써 에너지 사용과 눈부심을 줄일 수 있음. NYSDOT는 또한 운영 및 설치 비용을 줄이기 위해 로타리와 다른 타입의 교차로를 밝히는데 있어 낮은 전력으로 낮게 설치되는 LED 등의 사용에 대한 평가를 고려할 수 있음. 
 
수정삭제

관련 연관정보를 한꺼번에 열람하고자 하시는 경우 정보 메뉴의 정보매트릭스에서 열람하고자 하는 정보의 키워드를 입력하여 검색해주세요.

  • 관련 발간자료(E-Book) 정보가 없습니다.

  • 관련 신기술 정보가 없습니다.

ScienceON 연계정보 (※ 관련정보는 한국과학기술정보연구원(KISTI)의 ScienceON 검색서비스를 통해 제공됩니다.)

  • 관련논문정보가 없습니다.

  • 관련특허정보가 없습니다.

  • 관련보고서 정보가 없습니다.

    • 관련동향정보가 없습니다.
  • 등록된 댓글이 없습니다.

콘텐츠 만족도 조사

만족도 조사

해당 글로벌리포트의 만족도를 평가해주세요.

담당자 정보

  • 담당자 정보 AI디지털실 / 031-389-6376
KAIA AI 챗봇 바로가기