낮은 조명방식 도로환경에서 운전자의 시인 능력 평가 연구

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The road lighting is an essential facility in order to ensure the safety of roadway users and well visibility. Typically, the lighting system that luminaires are mounted at the high pole is used a lot. Recently, the LED road lighting luminaires which are being developed adhere to the pole type lighting system. Accordingly, many LED should be used, and increase of size, heavy weight and others are discussed as problems. From a new perspective, low mounting height road lighting system has been proposed in order to solve the some problems of traditional lighting system.
In this research, the driver's visibility under the proposed low mounting height road lighting system was evaluated. Based on the evaluation results, the maximum allowable total illuminance(Eｅｍａｘ) on a plane at the observer's eye was proposed as the performance criteria required to the low mounting height road lighting system. To evaluate the driver's visibility regarding to the different luminance distribution between two lighting system, the effects of disability glare by installation, and the effects of flicker, the experiments were performed over three times.
(1) In the first experiment focusing on the difference of luminance distribution, the visibility of the driver was evaluated. Several test conditions with different average luminance, overall uniformity, and luminance contrast were provided, then physiological response was evaluated. Changes in reaction time at each of the facts were analyzed. And the reaction time which was obtained from the each lighting systems was compared with each other. It was confirmed that the visibility under the conditions of low mounting height road lighting was better than the other conditions. The difference of luminance distribution for two lighting systems was verified through the calculation of visibility level. The physiological reaction time under the conditions of low mounting height road lighting was fast.
(2) In the second experiment, the disability glare effects due to the veiling luminance were evaluated. Based on the measurement method of TI, illuminance of the observer's eye was given to the subjects, and the changes of luminance threshold which be able to recognize the visual target was evaluated. The disability glare of low mounting height road lighting system was larger than traditional road lighting system. So, allowable total illuminance(Eｅ) on a plane at the observer's eye was limited to the degree that allowable the effects of disability glare. If the limited illuminance is satisfied, the glare effects from two road lighting systems is almost same. The proposed illuminance is 4 lx, and this value was more strictly limited after third test was performed.
(3) In the third experiment, the flicker effects due to the narrow installation spacing of low mounting height road lighting system. The amount of light entering the vehicle was assumed to the illuminance that is provided to the driver. As the illuminance was more increased, the physiological reaction time came to be slow, and unpleasant feeling was increased. As the flicker frequency came to be short, the reaction time was slower and unpleasant feeling was increased. The trend with age was similar, but the reaction time of sixties was slower than that of twenties and the variation width of unpleasant feeling was narrow in case of sixties. When the illuminance on the surface of the pupil is low, the reaction time was faster than the reaction time obtained from the pole type road lighting system of the first test. There was a point that the unpleasant feeling was increased and the reaction time became to be slow. The given illuminance(Eｅ) in this time was proposed as the maximum allowable total illuminance(E_(emax)) on a plane at the observer's eye so that decrease of visibility and unpleasant feeling can be allowed from the low mounting height road lighting system.
When the installation spacing is 1 m, the maximum limited illuminance is 1.8 lx, and it is 3 lx at the spacing of 0.5 m. These values are not applied for each of the luminaires, but they are the illuminance on a plane at the observer's eye that will be provided from all luminaires to drivers. If the proposed illuminance is given, an insurance of the driver's visibility will be ensured.
Experiments are performed in the indoor laboratory. Variations of visibility due to the factors affecting driver's visibility were analyzed. Based on the results obtained from the traditional road lighting conditions that give the well road lighting environment and the visibility, relative evaluation was performed. To provide the visibility similar with traditional road lighting, the limited illuminance of low mounting height road lighting system was proposed.

국문 초록 (Abstract)

야간에 도로 이용자들의 안전을 보장해주고, 양호한 시인성을 확보해 주기 위해서는 도로조명이 필수이다. 근래, LED를 이용한 도로조명기구가 개발되고 있지만, 기존의 조명방식을 고수함으로써 몇 가지 문제점을 안고 있다. 최근 다른 관점에서 접근하여 새로운 조명방식인 낮은 조명방식이 제안되었다. 낮은 장착 높이와 좁은 간격으로 설치되기 때문에 기구마다 많은 광량을 요구하지 않으며, 조도와 휘도, 균제도를 만족시켜주는 것이 용이한 편이다.
본 연구에서는 운전자의 시인성 확보 측면에서, 낮은 도로조명방식과 기존의 등주 조명방식 간의 차이점을 평가하였다. 운전자의 시인성을 보장해주기 위해서, 낮은 조명방식의 기구로부터 운전자의 동공면에 도달하는 조도를 제한하였다. 엄밀한 평가를 하고자 세 가지의 평가 시험을 수행하였다. 실내에 시험실을 구성하였고, 매 시험마다 적절한 평가 방법을 통해서 결과를 분석하였다. 평가 시험들의 결과는 다음과 같다.
(1) 1차 시험에서는 노면의 평균휘도, 균제도, 휘도대비에 대한 시인성의 변화를 평가하였다. 노면의 휘도균제도가 더 좋은 낮은 조명방식 하에서 생리적 반응시간이 더 빠른 것으로 나타났다.
(2) 2차 시험에서는 동공 표면상의 조도 변화에 대한 휘도식별역의 변화를 평가하였다. 글레어 광원이 시선 축에 가까이 존재하고, 운전자의 동공 면에 높은 조도를 제공한다면, 시대상물을 인지할 수 있는 최소 휘도대비는 두 조명방식 모두 증가하는 것으로 나타났다.
(3) 3차 시험에서는 기구 간격, 차량속도, 차량 내로 유입되는 빛의 양에 대한 시인성의 변화를 평가하였고, 심리적인 불쾌감 정도를 평가하였다. 차량 내에 유입되는 빛의 양은 운전자의 동공 면에 제공되는 조도로 가정하였고, 조도가 증가함에 따라 생리적 반응시간이 느려지고, 불쾌감은 증가하는 것으로 나타났다. 플리커 주파수가 낮아질수록 생리적 반응시간이 느려지고, 불쾌감은 증가하는 것으로 나타났다.
위의 결과를 바탕으로 불능글레어의 영향, 플리커에 의한 시인성의 저하와 불쾌감을 모두 허용할 수 있도록 운전자의 동공 면에 도달하는 조도의 최대값(E_(emax))을 제한하였다.
본 연구에서는 운전자의 시인성 확보 측면에서, 두 조명방식 간의 차이점을 평가하고, 낮은 조명방식으로부터 나타날 수 있는 문제점에 대해서 해결 방안을 제시하였다. 양질의 도로조명환경을 보장해준다고 판단된 등주 조명방식의 평가 시험 결과를 기준으로, 이와 유사한 정도까지는 충분히 보장해줄 수 있도록 하기 위한 낮은 조명방식의 기준을 제시하였다.
획일적인 도로조명방식이 아닌 새로운 도로조명방식의 가능성을 보여주고, LED를 이용한 도로조명기구의 또 다른 개발 방향을 제시해 준다는 측면에서 낮은 조명방식에 대한 기대치가 어느 정도 높다고 본다. 향후 낮은 조명방식의 다양한 기구들을 개발하고, 유사한 조명방식을 수용함에 있어서 본 연구 결과가 활용될 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구 배경 1
• 2. 연구 방법 6
• 3. 논문 구성 9
• Ⅱ. 시험구성 및 평가를 위한 이론적 고찰 11
• 1. 낮은 도로조명방식 11
• 2. 도로조명과 운전자의 시인성 16
• 3. 도로조명의 시인성에 관한 연구 27
• 4. 시대상물의 조건 29
• 5. 연령에 따른 생리 및 심리적 특성 31
• Ⅲ. 시험실 구성 및 평가 시스템 34
• 1. 노면휘도분포 차이에 대한 시인성 평가(1차) 시험실 34
• 2. 불능글레어 영향에 대한 시인성 평가(2차) 시험실 56
• 3. 플리커 영향에 대한 시인성과 불쾌감 평가(3차) 시험실 70
• Ⅳ. 예비시험 80
• 1. 노면휘도분포 차이에 대한 시인성 평가(1차) 예비시험 69
• 2. 불능글레어의 영향에 대한 시인성 평가(2차) 예비시험 90
• 3. 플리커의 영향에 대한 시인성과 불쾌감 평가(3차) 예비시험 100
• Ⅴ. 본 시험 107
• 1. 노면휘도분포 차이에 대한 시인성 평가(1차) 본 시험 107
• 2. 1차 시험의 본 시험 결과 110
• 3. 불능글레어의 영향에 대한 시인성 평가(2차) 본 시험 127
• 4. 2차 시험의 본 시험 결과 131
• 5. 플리커의 영향에 대한 시인성과 불쾌감 평가(3차) 본 시험 146
• 6. 3차 시험의 본 시험 결과 153
• Ⅵ. 시인성 확보를 위한 최대 허용치(E_(emax) 설정 164
• 1. 불능글레어 영향의 허용 165
• 2. 플리커 영향의 허용 167
• Ⅶ. 결론 169
• 참고문헌 174
• Abstract 181