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표제지
연구진
도로교통기술원 신비전 및 전략
목차
요약 16
ABSTRACT 17
제1장 서론 18
1.1. 연구 목적 18
1.2. 연구범위 및 방법 18
1.2.1. 공간적 범위 19
1.2.2. 내용적 범위 19
1.3. 주요 연구 내용 19
제2장 문헌고찰 22
2.1. 터널관련 연구사례 22
2.1.1. 시뮬레이터를 이용한 터널 연구 22
2.1.2. 터널 조명관련 연구 23
2.1.3. 터널 시설관련 연구 25
2.2. 국내 터널관련 설계기준 고찰 33
2.2.1. 터널 조명 33
2.2.2. 기본조명의 노면과 벽면휘도 40
2.2.3. 터널의 계획ㆍ설계 41
2.2.4. 터널의 내공 단면 42
2.2.5. 갱문 52
2.3. 국외 터널 관련 설계기준 고찰 53
2.3.1. 미국 터널 설계기준 53
2.3.2. 일본 터널 설계기준 53
2.4. 국내 장대터널 사례 55
2.4.1. 죽령터널 55
2.4.2. 육십령터널 56
2.5. 국외 장대터널 사례 57
2.5.1. 몽블랑 터널(프랑스) 57
2.5.2. Laerdal 터널(노르웨이 : 세계최장 도로터널) 60
2.5.3. Kan-etsu 터널(일본) 61
2.6. 생체신호 관련 이론적 고찰 63
2.6.1. 수행도 기준 측정방법 64
2.6.2. 주관적 측정방법 64
2.6.3. 생리학적 측정방법 64
2.6.4. 생체신호의 종류와 특성 65
2.6.5. 근전도(EMG) 관련 이론적 배경 65
2.6.6. 뇌파(EEG)관련 이론적 배경 73
2.7. 생체신호 관련 연구사례 77
2.7.1. 생체신호 연구사례 77
2.7.2. 안구운동 연구사례 80
제3장 고속도로 터널 및 사고 유형 81
3.1. 터널 현황 81
3.2. 터널 사고현황 84
제4장 터널 시뮬레이션 프로그램 개발 86
4.1. 터널 조건별 시뮬레이션 프로그램 제작 86
4.1.1. 터널기하구조 86
4.1.2. 터널조명 86
4.1.3. 터널 입구 형상 87
4.1.4. 터널 내벽 디자인 87
4.1.5. 일반 성토 구간 87
제5장 터널 시뮬레이터를 이용한 1차 가상주행실험 90
5.1. 가상주행 실험계획 90
5.1.1. 가상주행 터널의 기하구조 90
5.1.2. 실험 장비 90
5.1.3. 실험방법 93
5.2. 분석 결과 93
5.2.1. 터널 구간 주행으로 인한 심리적 압박감 측정 결과 93
5.2.2. 터널 조명에 따른 심리적 압박감 측정 결과 95
5.2.3. 터널 내벽 디자인에 따른 심리적 압박감 측정 결과 96
5.2.4. 터널 입구 형상에 따른 심리적 압박감 측정 결과 96
5.3. 1차 가상주행실험 결론 97
제6장 터널 시뮬레이터를 이용한 2차 가상주행실험 99
6.1. 터널조건별 시뮬레이션 프로그램 수정 제작 99
6.1.1. 터널 시뮬레이션 프로그램의 수정 99
6.1.2. 제작 방법 102
6.1.3. 제작 종류 104
6.2. 실험계획 109
6.2.1. 실험참가자 109
6.2.2. 실험 과정 109
6.2.3. 실험장비 111
6.3. 분석결과 111
6.3.1. 주관적 설문지 조사 결과 111
6.3.2. 터널 내벽 디자인에 대한 평가 118
6.3.3. 터널 교통안전시설물에 대한 영향 평가(LED 유ㆍ무) 124
6.3.4. 터널 교통관리시설물에 대한 영향 평가(거리정보 VMS 유ㆍ무) 131
제7장 실제 주행실험 137
7.1. 현장실험 대상지역 137
7.1.1. 현장실험 대상지역 조사 137
7.1.2. 터널측정 구간 선정 137
7.2. 실험계획 138
7.2.1. 실험참가자 138
7.2.2. 실험장비 138
7.2.3. 현장 실험 절차 139
7.2.4. 생체신호 분석방법 141
7.3. 분석 결과 142
7.3.1. 뇌파 142
7.3.2. 주시영역분포 144
7.4. 검토 147
제8장 실제터널과 가상터널 파라미터 비교 148
8.1. 안구운동 결과 비교 148
8.1.1. 실제주행 실험 결과 148
8.1.2. 시뮬레이션 주행 실험 결과 148
8.1.3. 안구운동 결과 비교 149
8.2. 뇌파 반응 비교 149
8.2.1. 실제 도로(죽령터널) 상에서 측정된 뇌파 반응 149
8.2.2. 시뮬레이터 상에서 측정된 뇌파 반응 150
8.2.3. 비교 결과 151
8.3. 검토 151
제9장 결론 152
참고문헌 154
APPENDIX 157
도서정보 210
INFORMATION 211
판권지 212
표 2.1. 터널내 기하구조 30
표 2.2. 터널 조명 계획시 유의 사항 34
표 2.3. 기본 조명의 평균노면휘도(건조 노면에 대한 값) 36
표 2.4. 조명기구의 설치를 피해야 하는 간격 37
표 2.5. 설정야외휘도 38
표 2.6. 야외휘도에 곱하는 계수 38
표 2.7. 후속 터널 입구부 조명의 감소 계수 39
표 2.8. 기본 조명의 평균 노면휘도 값 40
표 2.9. 도로 터널에서의 설계속도와 정지시거, 최소 반경 사이의 관계 41
표 2.10. 측대의 설계기준 44
표 2.11. 고속도로 차로폭 및 측방여유폭 보정계수 45
표 2.12. 터널 설계 기준(국내 도로 터널) 46
표 2.13. 내장재의 설치높이(도로공사) 48
표 2.14. 환기 방식의 특징(양방향 교통 터널) 49
표 2.15. 환기 방식의 특징(양방향 교통 터널) 50
표 2.16. 방재 설비의 설치 기준 51
표 2.17. 방재 설비의 설치 위치 및 간격 52
표 2.18. 내장등급과 설치 폭 54
표 2.19. 죽령터널 제원 56
표 2.20. 국외 장대터널 현황 62
표 3.1. 터널의 평면선형별 터널현황 82
표 3.2. 터널의 종단구배 분포현황 83
표 4.1. 시뮬레이션 프로그램의 제작 조건 87
표 6.1. 터널 디자인 제작 종류 109
표 6.2. 실험참여자 별 실험 시나리오 순서 110
표 6.3. 조건별 각 문항 응답결과의 평균과 표준편차 112
표 6.4. 변량분석 결과 113
표 6.5. 안전감의 수준을 묻는 질문의 응답에 대한 Duncan test 결과 114
표 6.6. 지루함의 수준을 묻는 질문의 응답에 대한 Duncan test 결과 114
표 6.7. 실제 터널 상의 위험수준을 묻는 질문의 응답에 대한 Duncan test 결과 115
표 6.8. 실제 터널 상의 안전수준을 묻는 질문의 응답에 대한 Duncan test 결과 115
표 6.9. 출구에서의 편안함 수준을 묻는 질문의 응답에 대한 Duncan test 결과 116
표 6.10. 터널을 빨리 통과하고 싶은 정서수준을 묻는 질문의 응답에 대한 Duncan test 결과 117
표 6.11. 졸음수준 질문의 응답에 대한 Duncan test 결과 117
표 6.12. 질문내용에 따라 각 조건을 선택한 실험참여자 수 119
표 6.13. 조건별 질문내용에 가장 부합하는 조건으로 선택된 문항 수 120
표 6.14. 내벽디자인별 전 구간에 대한 안구운동 표준편차 122
표 6.15. 내벽디자인별 전두엽 전체 활성비 평균 및 표준편차 123
표 6.16. 내벽디자인별 후두엽 전체 활성비 평균 및 표준편차 124
표 6.17. 질문내용에 따라 각 조건을 선택한 실험참여자 수 125
표 6.18. 조건별 질문내용에 가장 부합하는 조건으로 선택된 문항 수 126
표 6.19. LED 유ㆍ무별 전 구간에 대한 안구운동 표준편차 127
표 6.20. LED 유ㆍ무별 전두엽 활성비 전체 평균과 표준편차 129
표 6.21. LED 유ㆍ무별 후두엽 활성비 전체 평균과 표준 130
표 6.22. 조건별 질문내용에 가장 부합하는 조건으로 선택된 문항 수 131
표 6.23. 조건별 질문내용에 가장 부합하는 조건으로 선택된 문항 132
표 6.24. VMS정보 유형별 관련 질문 132
표 6.25. 거리정보 VMS 유ㆍ무별 전 구간에 대한 안구운동 표준편차 133
표 6.26. 거리정보 VMS 유ㆍ무별 전두엽 활성비 평균 및 표준편차 134
표 6.27. 거리정보 VMS 유ㆍ무별 후두엽 활성비 평균 및 표준편차 135
표 7.1. 실험구간 현황(죽령터널) 137
표 7.2. 실험참여자 인체측정치 138
표 7.3. 실험진행 순서 141
그림 2.1. 실험에 사용된 터널 내벽디자인 31
그림 2.2. 다양한 터널 입구형상 32
그림 2.3. 터널 조명의 구성 35
그림 2.4. 터널 조명의 분류 35
그림 2.5. 터널 입구부의 노면휘도 37
그림 2.6. 출구부 조명의 구성 40
그림 2.7. 터널 단면 구성 요소의 개요 43
그림 2.8. 터널 측방 여유폭 45
그림 2.9. 환기 방식의 종류 49
그림 2.10. 내장공 설치범위 54
그림 2.11. 죽령터널의 입구부 형상 56
그림 2.12. 육십령터널의 입구부 형상 57
그림 2.13. 몽블랑 터널 내부모습 58
그림 2.14. 몽블랑터널 대피소 입체평면도 59
그림 2.15. 몽블랑 터널 내 모습 59
그림 2.16. 우회차량을 위한 회전 포인트 61
그림 2.17. Kan-etsu 터널 주행 모습 61
그림 2.18. 관월(Kan-etsu) tunnel 62
그림 2.19. 해외 장대터널 63
그림 2.20. 표면근전도(Surface EMG)의 파형 68
그림 2.21. 각각의 운동단위(MUAP)로 분해된 EMG 68
그림 2.22. 전극 부착 위치 69
그림 2.23. general-mode(좌)와 specific-mode(우) 69
그림 2.24. 정상상태의 근수축시 raw EMG 신호 71
그림 2.25. 근피로도가 높은 상태의 근수축시 raw EMG 신호 71
그림 2.26. 정상 상태 근수축시의 파워 스펙트럼 71
그림 2.27. 근 피로도가 높은 상태 근수축시의 파워 스펙트럼 72
그림 2.28. 양 어깨 근육 근전도의 상대적 확률분포 72
그림 2.29. 뇌의 구조와 담당기관 73
그림 2.30. 상대파워스펙트럼 값 74
그림 2.31. 실제 뇌파를 이용하여 스펙트럼 분석한 예 75
그림 2.32. 전극 배치법 10/20에 따른 전극 부착 위치 77
그림 2.33. 시선유도등의 제원 80
그림 3.1. 고속도로 터널연장별 현황 81
그림 3.2. 고속도로 노선별 터널현황 82
그림 3.3. 터널연장별 직선분포 현황 83
그림 3.4. 고속도로 터널연장별 사망/부상자 현황('02~'04누적) 84
그림 3.5. 고속도로 터널연장별 분포와 사고현황('02~'04누적) 85
그림 3.6. 직선분포와 사고현황('02~'04누적) 85
그림 4.1. 도로선형 86
그림 4.2. 도로조명별 가상도로 제작 88
그림 4.3. 터널입구형상별 가상도로 제작 88
그림 4.4. 터널 내벽디자인별 가상도로 제작 89
그림 5.1. 가상 터널 구간 선형 90
그림 5.2. 도로주행 시뮬레이터(K-ROADS) 91
그림 5.3. 도로주행 시뮬레이터 내부광경 91
그림 5.4. 시스템 운영실 91
그림 5.5. 안구운동 측정 장비(FaceLab 3.0) 92
그림 5.6. POLAR사의 심박측정기 92
그림 5.7. LAXTGA사의 근전도 측정기 92
그림 5.8. 일반 성토구간에서의 심박수 94
그림 5.9. 터널 구간에서의 심박수 94
그림 5.10. 일반구간안구운동 95
그림 5.11. 터널구간에서의 안구 움직임 95
그림 5.12. 야간 -20% 조명에서의 심박수 95
그림 5.13. 주간 +20% 조명에서의 심박수 95
그림 5.14. 운전자 안구 피로도 조사 96
그림 5.15. 면벽식 터널 입구 형상에서의 운전자 심박수 97
그림 5.16. 원통절개형 터널 입구 형상에서의 운전자 심박수 97
그림 6.1. 터널 내벽 디자인 100
그림 6.2. 인제터널 표준단면도 102
그림 6.3. 가상 터널 모델 제작 103
그림 6.4. 조명설치 및 조명기구 조도 계산 103
그림 6.5. Radiosity Randering Option 103
그림 6.6. Radiosity 적용 예 104
그림 6.7. Case1(주간 백색무변화/LED무/VMS무 사고발생시) 105
그림 6.8. Case2(주간 청록색/LED무/VMS무) 105
그림 6.9. Case3(야간 청록색/LED무/VMS무) 106
그림 6.10. Case4(주간 황노색/ LED무/ VMS무) 106
그림 6.11. Case5(주간 청록색/ LED유/ VMS무) 107
그림 6.12. Case6(주간 청록색/LED무/VMS평상시) 107
그림 6.13. Case7(주간 청록색/LED무/VMS유고시) 108
그림 6.14. Case8(주간 2km색상변화/LED무/VMS무) 108
그림 6.15. LAXTHA사의 Poly-G(종합생체신호측정기) 111
그림 6.16. 내벽디자인별 안구운동 표준편차의 중앙값 구간별 변화 121
그림 6.17. 내벽디자인별 전두엽 활성비 평균값 구간별 변화 123
그림 6.18. 내벽디자인별 후두엽 활성비 평균값 구간별 변화 124
그림 6.19. LED 유ㆍ무별 안구운동 표준편차의 중앙값 구간별 변화 127
그림 6.20. LED 유ㆍ무별 전두엽 활성비 평균값 구간별 변화 128
그림 6.21. LED 유ㆍ무별 후두엽 활성비 평균값 구간별 변화 129
그림 6.22. VMS 유ㆍ무별 안구운동 표준편차의 중앙값 구간별 변화 133
그림 6.23. 평상시 VMS 유ㆍ무별 전두엽 활성비 평균값 구간별 변화 134
그림 6.24. 평상시 VMS 유ㆍ무별 후두엽 활성비 평균값 구간별 변화 135
그림 7.1. 뇌파신호 추출모습 140
그림 7.2. FaceLAB 4.0(안구운동측정장비) 부착모습 140
그림 7.3. 주간 중심엽 뇌파반응 143
그림 7.4. 주간 후두엽 뇌파반응 143
그림 7.5. 야간 중심엽 뇌파반응 144
그림 7.6. 야간 후두엽 뇌파반응 144
그림 7.7. 주간 주시영역 분포 145
그림 7.8. 야간 주시영역 분포 146
그림 8.1. 실제도로에서 측정된 안구운동 표준편차의 중앙값 변화 148
그림 8.2. 시뮬레이션 백색 무변화 조건에 대한 안구운동 표준편차의 중앙값 변화 149
그림 8.3. 실제도로에서 측정된 뇌파 반응 활성비 변화 패턴(1인) 150
그림 8.4. 시뮬레이터 상에서 측정된 뇌파 반응 활성비 변화 패턴(평균) 150
그림 8.5. 시뮬레이터 상에서 측정된 뇌파 반응 활성비 변화 패턴(1인) 151
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