개요
왜 발광형 표지판이 필요한가?
- 도로는 점진적으로 빨라지고 복잡해지지만 운전자의 지각·판단·행동 능력의 한계
- 기술과 장비(가상정보)가 발달할수록 현실 도로정보에 대한 운전자의 인지·대처 수준 미흡
- 고령화, 여성, 야간, 산만 운전, 기상 악화 등 도로환경, 운전자, 사회·기후 여건의 퇴보
야간·악천 후 시점에 시지각력이 약한 운전자까지 명확히 인지할 수 있는 발광 표지 필요
발광형 표지판의 요건
- 기상조건에 상관없이 원거리에서도 명확하게 표지판 정보를 전달
- 눈부심, 빛 번짐, 글자 누락 등 시야 방해나 인지오류 유발 요인이 없어야 함
- 설치가 쉽고, 내구성이 뛰어나며, 현장 유지보수 용이
발광형 표지판 설계 시 핵심 문제
- 광원의 표지판 표면 노출(표지정보 직접 발광) 또는 프레임 직접 부착 방식 지양
- LED 사용 최소화
- 단순·최적화 된 컴포넌트의 조합
요건 충족을 위해 제품에 구현해야 할 핵심 기술은?
저전력 구동
설치 용이성 해결
(전기 인입 문제 해결)
발광 품질
표지판 변별력/주목성/시인성/
판독성 획득, 눈부심/빛 번짐 문제 해결
내구성/안정성
유지보수 없이도 장기간 기능유지,
왜곡 없는 문양 정보 제공
유지보수성
유지보수 전 사고위험, 과다 비용,
임시철거 時 표지판 공백 문제 해결
설계문제
발광형 표지판 설계 時 문제 – 내구성/안정성/유지보수성 측면
| 핵심과제 |
목적 |
실현 방향 |
- Separate LEDs from the frame
- Reduce LEDs being used
- Simple assembly of components
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- 외부환경으로부터 LED 소자 보호
- LED의 전기적 보호 저전력 구동 실현
- 내구성/안정성 향상 유지보수성 획득
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- 광원의 표지판 표면 노출 또는 프레임 직접 부착 방식 지양
- 적정 발광 성능 충족하면서도 LED 사용량은 최소화해야 함
- 단순화, 최적화 된 각 부품 조합
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Separate LEDs from the Frame
광원의 표지판 표면 노출 또는 프레임 직결 부착 방식 지양
- LED는 반도체 소자라 외기 온도(55%)/습도(20%)/진동(19%)에 매우 취약
- 특히 햇빛 직광 노출시 복사열로 인한 온도 상승으로 DAMAGE 초래, 자외선에 의한 LED 소자 표면 보호막(렌즈) 경화 현상 발생 — 투광율 급감
- 부분적 LED 고장에 의한 문양 정보 왜곡 / 누락 발생 가능
LED 사용 최소화
- LED는 작은 전압 상승에도 급격한 소비전류 증가라는 특성을 가짐
- 집속된 LED 소자 수가 많아지면 상당한 발열 현상 발생
- 과전류와 발열에 의한 접합온도(Junction Temperature) 상승에 따라 광속 저하 및 수명 급감
- 병렬 Array에서 일부 LED 고장 시 동일 배선 내 인접 LED로 고장 확산
※ 소비전류 증가시 광속유지율(소자 유효 수명)급감
과부하가 걸린 PHOSPHOR 백색 신호용 LED와 광속 유지율 사이의 관계
최적화 된 부품의 조합
- 유지보수를 목적으로 지주로부터 분리 시 대체 표지판 설치는 현실적으로 어려움
- 광원이 본체 프레임 구성부와 분리된 구조가 아니면 고장 시 표지 전체를 해체해야함
- 통제가 어렵고 위험한 도로 상황을 감안하여 유지보수 대상 구성부가 점검창에 점결되는 구조 필요
핵심요건
표지의 정책적 효과
명확하고 일관된 표지전달
- 교통안전표지는 규제, 지시, 주의와 관련된 정보를 운전자에게 명확히 주지시켜 운전자 스스로 감속, 조항, 주의 운전을 충실히 이행하도록 해야함.
높은 수준의 표지판 품질 / 품위 유지
- 야간 발광형 표지는 일반 표지판과 달리 발광 품질에 따라 실제 운전자가 수용하는 표지의 의미와 표지 정보에 대한 운전자 신뢰 및 존중의 정도가 결정됨
전기적 발광에 따른 역효과 최소화
- 발광에 따른 제반 역기능을 철저히 차단하여 총체적 정책 효과를 극대화 해야 함
운전자의 인지
차별화된 표지판 변별력과 주목성
- 현재 도로 여건은 다양한 유형의 다수 표지판이 설치되어 있으나 표지 정보의 중요도에 따라 우선순위를 판단할 수 있는 차별적 특성은 표현되지 못함
- 표지판 보다 더 밝은 상업 사인(LED 전광판 or 내부조명식 사인)이 늘어남에 따라 정착 운전자에게 가장 중요한 정보인 표지판의 주목성 감소 현상 점증
- 일부 발광형 표지판(LED표지or내부조명)의 경우 주변 상업 사인과 동일한 발광 방식으로 표현 됨에 따라 운전자의 충분한 주목성을 획득하기에는 변별력이 떨어짐
- 표지판 외 사인보드 대비 명확한 변별력과 주목성을 가지는 발광 기술이 반드시 필요
충분한 표지 시인성과 문양 판독성
- 발광각이 크면 빛 번짐도 증가하기 때문에 거리 증가에 따라 시인성과 판독성은 지속적으로 감소하고, 안개 시 산란에 의한 백시 현상 제약이 더 취약해 짐
- 시인성과 판독성 향상은 운전자에게 충분한 시인거리와 판독거리를 제공하여 적절한 판단과 차량 기동을 수행할 수 있도록 하는 표지판에 요구되는 가장 중요한 요건
- 발광각이 크면 빛 번짐도 증가하기 때문에 거리 증가에 따라 시인성과 판독성은 지수적으로 감소하고, 안개 시 산란에 의한 백시 현상 제약이 더 취약해 짐
과도한 자극(눈부심)에 의한 운전시야 방해 억제
- 표지판은 운전자가 충분한 시간 동안 그 정보를 주시하여 판독하고 적절한 판단을 할 수 있도록 해야하므로 운전자에 대한 안정적인 시지각적 정보 전달력이 가장 중요
- 과도한 조도와 휘도에 의한 눈부심은 야간에 운전 시야를 방해하는 가장 대표적인 문제로 운전자는 표지판에서 눈길을 회피하거나 양성잔성 때문에 일시적 시력 저하 경험
- 예로 LED 전광판은 강렬한 각 LED 소자의 불빛이 표면에서부터 직접 발산하므로 가장 강력한 눈부심(GLARE) 현상 유발, 내부조명 방식은 표지판 표면 전체 발광의 경우 양성잔상에 의한 일시적 운전 시력 저하 초래
설치와 관리
설치 용이성
- 도로 시설 표준인 지중 매설의 경우 고비용 공사이며 사고위험이 높은 도로는 대부분 전기인입이 불가한 원격지에 산재함
- 전기인입 이후에도 지속적인 배선망 관리와 전기 요금에 있어서 추가적인 작업과 비용 발생
- 태양광 발전에 의한 구동이 유일한 해결 방안이며, 충분한 부조일수를 고려할 경우 극단적인 저전력 발광이라는 기술적 요건을 반드시 구현해야 함
내구성과 안정성
- 표지 시설은 열악한 도로 환경(자외선, 열기, 습기, 진동, 바람, 분진)에 노출된 상태에서도 오랜 기간 동안 특별한 고장 없이 작동 가능한 강력한 내구성을 필요로 함
- 기상변화에 따른 오작동, 불필요한 점멸, 발광 소자의 부분 파손 또는 성능 저하로 인한 시인성, 판독성 감소 문제없이 안정적으로 구동해야 함
- 발광형 표지 시설은 고가이므로 최소 5년에서 10년 정도의 장기적 내구성을 갖추어야만 투자 대비 경제성을 획득할 수 있음
- LED 사용량이 많고 LED 외부 노출 또는 프레임 직결 구조이거나 전기소모가 많고 내부 배선망이 복잡한 구조일수록 내구성과 안정성은 저하됨
- LED 전광판이나 내부조명은 상업 사인을 제작 기술을 전용한 것으로 도로교통표지판에 요구되는 내구성과 안정성 요건을 충족하기에는 한계가 있음
유지관리 용이성 및 고장 시 대책
- 전기적 발광 조명 시설에 있어서 전기적 고장과 정기적 LED 광원 교체를 필수적이므로 고장 발생 시 신속하고 간편한 유지보수성 지닌 제품이어야 함
- 도로상 작업의 어려움과 안전사고를 최소화하고 보수 목적의 탈착으로 인한 표지판 공백을 방지하기 위해서는 현장에서 즉시 조치 가능한 제품 구조 필요
- 광원수가 많고 표지노출 또는 프레임 직결 형태이거나 복잡한 구조와 배선 방식의 경우 현장 수리가 어렵거나 불가능하므로 광원 최소화 및 분리 독립, 간편한 어셈블리 방향으로 제작
- 만약의 고장 시에도 재귀반사기능은 유지되어야 하는데 LED 전광판의 경우 고장 또는 정전 시 BLANK-OUT되므로 VMS 외 표지 시설로는 부적합
