표제지 1
연구진 3
목차 4
요약문 16
ABSTRACT 18
제1장 서론 20
1.1. 배경 및 목적 20
1.1.1. 배경 20
1.1.2. 목적 21
1.2. 연구내용 23
제2장 보수율 계산법 개발 24
2.1. 보수율 계산 요소 분석 24
2.1.1. 국제조명위원회(CIE)의 보수율 계산 요소 분석 25
2.1.2. 미국(ANSI/IES)의 보수율 계산 요소 분석 28
2.1.3. ISO/CIE의 보수율 계산 요소 분석 31
2.2. 국내에 적합한 보수율 계산법 도출 및 표준 보수율 적용 기준(안) 개발 39
2.2.1. 국내 도로/터널의 LED 기반 조명에 적합한 보수율 계산법 도출 40
2.2.2. 표준 보수율 적용 기준(안) 54
2.2.3. 기존 조명과 LED 조명의 보수율 비교 분석 56
제3장 도로·터널의 조명환경 평가 58
3.1. 현장 측장 데이터 수집 58
3.1.1. 터널 노면 반사율 현장 측정/데이터 분석 58
3.1.2. 휘도계산을 위한 도로·터널 노면 반사특성 연구 60
3.1.3. 조명기구 배광특성 평가결과 분석 84
3.2. 평균조도환산계수 검토 89
3.2.1. 평균조도환산계수 현황 및 관련 연구 90
3.3. 평균조도환산계수 조정 필요성 검토 96
제4장 조명 경제성 평가법 개발 104
4.1. 경제성 평가 방법 104
4.1.1. 경제성 평가를 위한 계수 105
4.1.2. 경제성 평가법 108
4.2. 경제성 평가 분석 툴(Tool) 개발 112
4.3. 도로조명설비의 경제성 평가 116
4.3.1. 도로조명설비의 설치조건 116
4.3.2. 경제성 평가 요소 및 데이터 116
4.3.3. 도로조명설비의 경제성 평가 결과 및 분석 117
4.4. 터널조명설비의 경제성 평가 120
4.4.1. 터널조명설비의 설치조건 120
4.4.2. 터널조명설비의 경제성 평가 요소 및 데이터 121
4.4.3. 터널조명설비의 경제성 평가 결과 및 분석 121
제5장 조명기구 배광특성 평가 125
5.1. 조명기구 배광분류 관련 사례 조사 125
5.1.1. 미국도로조명기준의 배광 분류 125
5.1.2. 조명 제조사의 배광분류 127
5.2. 노면 종류별, 도로 특성별 적합 조명기구 배광데이터 수집 128
5.2.1. 표준 LED 조명등기구 적격업체 등록 등기구 배광데이터 수집 128
5.2.2. 고속도로 가로등·터널등 적용도로에 대한 조명성능평가 시뮬레이션 134
5.3. 도로공사형 배광 분류 체계 검토 140
5.3.1. 도로/터널조명 조명률 141
5.3.2. 배광분류 체계 검토 결과 147
제6장 도로·터널조명 조명계산법 및 표준화 148
6.1. 고속도로 도로·터널조명 성능지표 계산법 및 표준 설계법 149
6.1.1. 고속도로 도로·터널조명 성능지표 149
6.1.2. 고속도로 도로·터널조명 성능지표 계산법 155
6.1.3. 고속도로 도로조명 설계 절차 157
6.1.4. 고속도로 터널조명 설계 절차 162
6.2. 고속도로 국부조명을 위한 설계법 및 계산법 개발 170
6.2.1. 국내·외 고속도로 및 일반도로 조명설계 기준, 가이드라인 국부조명 관련 항목 조사 170
6.2.2. 고속도로 국부조명 설계기준 175
6.3. 설계속도별 터널조명 구간편성 및 터널조명 설계지표 표준화 177
6.3.1. 터널 구간편성 기준 177
6.3.2. 고속도로 터널 설계속도별 구간 및 기준휘도 편성 179
6.4. 고속도로 도로·터널조명 설계 플랫폼 188
6.4.1. 기존 설계/계산 플랫폼 및 소프트웨어 적용 현황 188
6.4.2. 도로조명 설계 및 계산 플랫폼 191
6.4.3. 터널조명 설계 및 계산 플랫폼 197
제7장 유지보수 프로그램 제시 204
7.1. 조명시스템의 기술적·경제적 운영을 고려한 유지보수 방안 제시 204
7.1.1. 조명설비 및 측정 장비의 선정 방안에 대한 지침 마련 204
7.2. 효율적·경제적 운영을 위한 유지보수 지침 마련 208
7.2.1. 조명 에너지 성능 지표 마련 208
7.2.2. 도로 조명 성능 판단을 위한 과학적 데이터 수집체계 지침(안) 마련 210
7.3. 유지관리 프로그램 개발 214
7.3.1. 기본데이터 214
7.3.2. 유지관리 체크리스트 214
7.3.3. 유지관리 성능평가 215
7.4. 소결 216
제8장 결론 217
참고문헌 219
도서정보(INFORMATION) 220
보고서 집필 내역 222
판권기 223
뒷표지 224
표 2.1. 램프 광속 유지계수(LLMF) 26
표 2.2. 램프 잔존계수(LSF) 26
표 2.3. 조명기구 유지계수(LMF) 27
표 2.4. 표면 유지계수(SMF) 27
표 2.5. 서로 다른 작업 환경에서 조명시스템의 권고 검사 간격 35
표 2.6. 다양한 환경(VC, C, N 또는 D)에서 사용되는 조명기구를 위한 적절한 청소 간격 36
표 2.7. 등기구 유형의 보기 36
표 2.8. 실내 조명기구 유지계수의 보기 37
표 2.9. 실외 조명기구 유지계수의 보기 37
표 2.10. LM-80 광속유지율 실험 데이터 10종 43
표 2.11. 광속유지율 도출에 선정된 2종의 데이터 44
표 2.12. LED 패키지의 운영시간에 따른 램프 광속 유지계수 LLMF 44
표 2.13. 실외 조명기구 유지계수(LMF) 47
표 2.14. 국도 터널의 표준 조건에서의 방지수(K) 계산 예시 48
표 2.15. 고속도로 터널의 표준 조건에서의 방지수(K) 계산 예시 49
표 2.16. 표면 유지계수(SMF) - CIE 97:1990 49
표 2.17. 측정에 사용한 반사율 측정계의 사양 50
표 2.18. 터널벽면 반사율에 따른 경계부 평균 노면휘도 시뮬레이션 결과 52
표 2.19. LED 모듈을 적용한 도로조명의 보수율(MF) 53
표 2.20. 모듈을 적용한 터널조명의 보수율(MF) 53
표 2.21. 도로조명의 보수율(MF) 추천치 55
표 2.22. 터널조명의 보수율(MF) 추천치 55
표 2.23. 국토부 도로안전시설 설치 및 관리지침 - 조명시설편, 터널조명 보수율 56
표 3.1. 터널 바닥면 종류에 따른 반사율 분석 결과 58
표 3.2. 노면 사용 년 수에 따른 반사율 분석 결과 59
표 3.3. 조명구간별 거리 및 설계기준 61
표 3.4. 고속도로 신규 터널 휘도 데이터 분석 결과 62
표 3.5. 고속도로 신규 터널 조도 데이터 분석 결과 63
표 3.6. 고속도로 노선별 노면 포장형식 분류 결과 64
표 3.7. 한국도로공사 관리 포장재 노선 개수 65
표 3.8. 국외 표준 노면 시료들의 평균휘도계수(Q0) 및 정반사 계수(S1) 범위 68
표 3.9. KS A 3701의 표준 노면 등급의 분류 68
표 3.10. 수직각에 따른 조도 측정 결과 75
표 3.11. 마모에 따른 콘크리트 반사 특성 계수 측정결과 77
표 3.12. 오염에 따른 콘크리트 반사 특성 계수 측정결과 82
표 3.13. 한국도로공사 표준LED조명등기구 터널 실증시험 기준 84
표 3.14. 실증시험 평가 기준 85
표 3.15. 색온도, 소비전력, 광효율 분석 결과 85
표 3.16. 휘도, 차선축균제도, 벽면균제도 분석 결과 87
표 3.17. 한국도로공사 표준LED조명등기구 터널 실증결과 88
표 3.18. 터널별 측정결과 분석을 통해 도출한 환산계수 평균값 91
표 3.19. 조명기구 보수 전후에 따른 밝기 변화 92
표 3.20. 터널조명 밝기 환산계수 개선 적용(설계 시) 93
표 3.21. 교통량 및 공용년수를 감안 밝기 환산계수 추가 차등 운영(운영 시) 93
표 3.22. LED 조명기구 설치간격에 따른 환산계수 검토(수량이 적을 때) 100
표 3.23. LED 조명기구 설치간격에 따른 환산계수 검토(수량이 많을 때) 100
표 3.24. 기준 제정 이전 조명기구에 대한 환산계수 검토(수량이 적을 때) 101
표 3.25. LED 조명기구 설치간격에 따른 환산계수 검토(수량이 많을 때) 101
표 4.1. 실질할인율 산출 예시 107
표 4.2. 조명설비의 설치조건 112
표 4.3. 조명설비의 초기투자비용 항목 113
표 4.4. 조명설비의 연간 유지관리비용 항목 114
표 4.5. 가로등기구의 램프/엔진 교체비율 115
표 4.6. 터널등기구의 램프/엔진 교체비율 115
표 4.7. 고속도로 도로조명설비의 설치조건 116
표 4.8. 도로조명설비의 경제성 평가를 위한 기본 데이터 117
표 4.9. PWM에 의한 도로조명설비의 경제성 평가 결과 117
표 4.10. ROI에 의한 도로조명설비의 경제성 평가 결과 118
표 4.11. SIR에 의한 도로조명설비의 경제성 평가 결과 118
표 4.12. SPP에 의한 도로조명설비의 경제성 평가 결과 119
표 4.13. 도로조명설비의 경제성 평가 결과(총괄) 119
표 4.14. 고속도로 터널조명설비의 설치조건 120
표 4.15. 터널조명설비의 경제성 평가를 위한 기본 데이터 121
표 4.16. PWM에 의한 터널조명설비의 경제성 평가 결과 122
표 4.17. ROI에 의한 터널조명설비의 경제성 평가 결과 122
표 4.18. SIR에 의한 터널조명설비의 경제성 평가 결과 123
표 4.19. SPP에 의한 터널조명설비의 경제성 평가 결과 123
표 4.20. 터널조명설비의 경제성 평가 결과(총괄) 124
표 5.1. LED 가로등기구 설치기준 및 성능평가 기준 129
표 5.2. LED 터널등기구 설치기준 및 성능평가 기준 129
표 5.3. 표준 LED 조명등기구 적격업체 현황(2020년 07월 현재) 132
표 5.4. 표준도로에 대한 조명률 계산 결과 146
표 6.1. 자동차 통행을 위한 도로 조명등급 149
표 6.2. M 조명 등급 매개변수(자동차 통행을 위한 도로 조명) 및 설계 예 150
표 6.3. 주간의 자동차 터널 도로의 경계부 평균 노면휘도(Lth)[이미지참조] 152
표 6.4. 경계부 노면휘도에 대한 조절계수 152
표 6.5. 기본부 조명의 평균노면휘도(건조한 노면에 대한 값) 153
표 6.6. 표준 도로조건 157
표 6.7. 운전자에 대한 도로조명의 휘도 기준(고속도로) 158
표 6.8. 평균조도환산계수 159
표 6.9. ReluxDesktop 도로조명계산 입력 데이터(Road layout & Roadway) 161
표 6.10. ReluxDesktop 도로조명계산 입력 데이터(Row of luminaires) 161
표 6.11. 표준 터널조건 162
표 6.12. 터널조명의 평균조도환산계수 164
표 6.13. ReluxTunnel 터널조명계산 입력 데이터(Tunnel parameter) 168
표 6.14. ReluxTunnel 터널조명계산 입력 데이터(Row parameter) 169
표 6.15. 도로조명의 설치 장소 170
표 6.16. 상충 구역에 대한 도로조명의 조도 기준(휘도를 적용할 수 없는 경우) 171
표 6.17. 기타장소의 조명설치 171
표 6.18. 고속도로 국부조명 장소별 조명설치 목적, 성능지표, 설계방안 176
표 6.19. 터널 교통량에 따른 경계부 조명 구간길이 편성(설계속도 100km/h) 181
표 6.20. 터널 교통량에 따른 이행부 조명 구간길이 편성(설계속도 100km/h) 182
표 6.21. 터널 교통량에 따른 기본부 조명 구간길이 편성(설계속도 100km/h) 183
표 6.22. 터널 교통량에 따른 경계부 조명 구간길이 편성(설계속도 120km/h) 184
표 6.23. 터널 교통량에 따른 이행부 조명 구간길이 편성(설계속도 120km/h) 185
표 6.24. 터널 교통량에 따른 기본부 조명 구간길이 편성(설계속도 120km/h) 186
표 6.25. ReluxDesktop과 DIALux evo의 Type "B" 도로조명 계산 결과 189
표 6.26. 도로조명 설계 표준시트 - 사전결정 parameter 191
표 6.27. 도로조명계산을 위한 입력항목 및 입력데이터 192
표 7.1. 경사 입사광 특성 206
표 7.2. 가시영역 상대분광 응답도 특성[표준분광시감효율로부터 벗어남] 206
표 7.3. 도로 조명 에너지 성능평가 분석 예제 209
표 7.4. 가로등 설치 전/후 조명 성능 데이터 210
표 7.5. 터널등 설치 전/후 조명 성능 데이터 210
그림 1.1. 과업의 목적 21
그림 2.1. 고압나트륨램프와 메탈핼라이드램프의 광속유지율 28
그림 2.2. 조명기구 먼지 열화 요인 29
그림 2.3. LED 조명기구(유리 또는 아크릴 광학계가 있는 )의 시간에 따른 평균 먼지 열화율 30
그림 2.4. 단순화된 그래프 표현을 사용한 CLO 원칙의 묘사 33
그림 2.5. 보수율 산정의 단계적 절차 41
그림 2.6. LM-80 시험 결과 그래프에 따른 램프광속유지계수 도출 42
그림 2.7. TM-21 계산기의 입력(LM-80 실험 데이터) 예시 45
그림 2.8. TM-21 Calculator의 리포트 예시 45
그림 2.9. 터널 내 벽면 반사율 측정 모습 50
그림 2.10. 국도 터널 평균 벽면반사율 측정결과[그림없음] 51
그림 2.11. ReluxTunnel에서 구현한 터널 벽면 반사율에 따른 변화 52
그림 2.12. 터널조명에서의 기존 조명과 LED 조명의 보수율 비교 57
그림 3.1. 측정점 위치 58
그림 3.2. 바닥면 반사율에 따른 경계부 휘도(좌) 및 조도(우) 59
그림 3.3. 터널 휘도 측정 모습 60
그림 3.4. 휘도 및 조도 측정 장비 휘도계(좌) 및 조도계(우) 61
그림 3.5. 경계부 2단계 100% 점등 및 디밍시 휘도측정결과 63
그림 3.6. 휘도 계산을 위한 등기구, 관찰자, 관찰점에 대한 정의 66
그림 3.7. 국제조명위원회의 표준 r-table 4종(R1~R4)의 모습 66
그림 3.8. 시간 경과에 따른 아스팔트 포장 노면의 노후화 단계 및 원인 70
그림 3.9. 아스팔트 포장 노면 디지털 사진의 색상 값 및 분광반사율 71
그림 3.10. 아스팔트 포장 노면들의 색상 값과 분류 결과 간의 일치 결과 72
그림 3.11. 도로 노면 실증장의 노면 포장 구조 73
그림 3.12. 6개월 간격 도로 노면별 반사 특성 측정 결과 73
그림 3.13. 도로 포장 측정 시료 콘크리트(좌) 및 아스팔트(우) 74
그림 3.14. 노면 반사특성 측정 시스템의 구성 75
그림 3.15. 노면 반사특성 측정에 사용한 광원 75
그림 3.16. 노면 반사특성 분석 모습 75
그림 3.17. 콘크리트 마모 시료의 모습 76
그림 3.18. 콘크리트 마모 없음 시료 r-table 곡선 76
그림 3.19. 콘크리트 1 mm 마모 시료 r-table 곡선 77
그림 3.20. 콘크리트 2 mm 마모 시료 r-table 곡선 77
그림 3.21. 아스팔트 마모 없음 시료 r-table 곡선 78
그림 3.22. 아스팔트 1 mm 마모 시료 r-table 곡선 79
그림 3.23. 아스팔트 2 mm 마모 시료 r-table 곡선 79
그림 3.24. 노면 시료의 마모에 따른 반사특성 변화 80
그림 3.25. 콘크리트 시료 오염에 따른 표면 색상 및 반사율 변화 80
그림 3.26. 콘크리트 무오염 시료(1 mm 마모) r-table 곡선 81
그림 3.27. 콘크리트 오염 1단계 시료 r-table 곡선 81
그림 3.28. 콘크리트 오염 2단계 시료 r-table 곡선 82
그림 3.29. 콘크리트 노면 시료의 오염에 따른 반사특성 변화 82
그림 3.30. 한국도로공사 터널조명시험장 85
그림 3.31. 한국도로공사 표준LED 터널 조명등기구 색온도 분석 결과 86
그림 3.32. 한국도로공사 표준LED 터널 조명등기구 광효율 분석 결과 86
그림 3.33. 표준 LED 조명등기구 기술평가 휘도 분포 87
그림 3.34. 12개 업체의 표준 LED 조명등기구 노면휘도 기술 평가 결과 87
그림 3.35. ReluxTunnel에 의한 터널조명 휘도 시뮬레이션 및 결과 확인 89
그림 3.36. 교통량에 따른 평균조도환산계수 변화 92
그림 3.37. 공용년수에 따른 평균조도환산계수 변화 93
그림 3.38. 국토관리청별 터널 콘크리트 노면 조도환산계수 평균치 95
그림 3.39. 한국도로공사 표준 LED 조명등기구 5종의 배광곡선 및 특성 97
그림 3.40. 기준 제정 이전 터널조명기구 4종의 배광곡선 및 특성 97
그림 3.41. 한국도로공사 표준 LED 조명등기구 기술평가 기준(좌), 터널등기구 시뮬레이션 조건(우) 98
그림 3.42. ReluxTunnel로 구현한 표준 터널 및 조명기구 배치 98
그림 3.43. 조명기구 수량이 적을 때(9개) 조명기구 배치 및 계산영역 설정 99
그림 3.44. 조명기구 수량이 충분히 많을 때(101개) 조명기구 배치 및 계산영역 설정 99
그림 3.45. 노면 휘도에따른 환산계수 분포[그림없음] 102
그림 5.1. 미국도로조명기준 배광 분류 125
그림 5.2. LED Optic 제조사 LEDiL배광분류 127
그림 5.3. Philips lighting 가로등 배광분류 127
그림 5.4. 고속도로 표준 단면도 130
그림 5.5. 고속도로 2차로 터널 표준 단면도 131
그림 5.6. 표준 LED 기술기준 만족 가로등 배광 현황 132
그림 5.7. 표준 LED 기술기준 만족 터널등 배광 현황 133
그림 5.8. 표준 가로등 시뮬레이션에 적용된 도로조건 134
그림 5.9. 배광형태에 따른 표준도로조건별 평균노면휘도 135
그림 5.10. 배광형태에 따른 표준도로조건별 종합균제도 136
그림 5.11. 배광형태에 따른 표준도로조건별 차선축균제도 136
그림 5.12. 배광형태에 따른 표준도로조건별 임계치증분(TI) 137
그림 5.13. 표준 터널등기구 시뮬레이션에 적용된 터널조건 137
그림 5.14. 배광형태에 따른 표준 2차로 터널조건 평균휘도 138
그림 5.15. 배광형태에 따른 표준 2차로 터널조건 균제도 139
그림 5.16. 배광형태에 따른 표준 2차로 터널조건 임계치증분 139
그림 5.17. 가로등 폭 방향 및 길이 방향 배광 140
그림 5.18. 조명률 그래프 142
그림 5.19. 편도 2차로 표준터널 단면도 143
그림 5.20. 터널 단면의 구성 144
그림 5.21. 터널조명기구 조명률 곡선 145
그림 5.22. 중앙배열 표준터널(편도 2차로) 단면도 예시 145
그림 5.23. 왕복 4차로 표준도로 조건에서의 설치조건에 대한 조명률 각도 관계 146
그림 6.1. 터널조명의 구성 - 일방통행인 경우 151
그림 6.2. 터널 입구부의 노면휘도 구성 151
그림 6.3. 등기구, 관찰자, 관찰점에 대한 각 관계(KS A 3701) 156
그림 6.4. 조명률 곡선표 예시 160
그림 6.5. 편도 2차로 표준터널의 조명률 계산을 위한 기하학 조건 165
그림 6.6. 조명률 계산을 위한 터널 단면의 구성 165
그림 6.7. 터널등기구 조명률 곡선 예시 167
그림 6.8. 왼쪽으로 분기하는 지점에서의 조명기구 배치 172
그림 6.9. 영국 도로조명 실행 규범의 Y자형 도로에서의 조명 배치 173
그림 6.10. 일반적인 조명기구 위치(A:합류 램프, B:분기 램프) 174
그림 6.11. 왕복 28차로 영업소 구간의 ReluxDesktop 실외조명계산 시뮬레이션 175
그림 6.12. 주행속도에 따른 각 구간별 조명수준 177
그림 6.13. 설계속도 100km/h, 교통량 보통 터널조명 구간별 기준휘도 편성 그래프 186
그림 6.14. 설계속도 120km/h, 교통량 보통 터널조명 구간별 기준휘도 편성 그래프 187
그림 6.15. 도로조명계산 소프트웨어 Type "B" 도로조건 적용 188
그림 5.24. 터널조명계산 소프트웨어 표준 2차로 터널조건 기본조명 시뮬레이션 190
그림 6.16. 도로조명 설계 표준시트 - 도로 설계지표 입·출력 시트 193
그림 6.17. 설계지표의 입력 194
그림 6.18. 표준 시트 내 시뮬레이션 입력데이터와 ReluxDesktop 템플릿 입력데이터 195
그림 6.19. 도로조명계산 결과 확인 196
그림 6.20. 표준시트 내 결과값 입력 및 표시 196
그림 6.21. 조명률 계산 시트 - 고속도로 표준 2차로 터널 각도관계 도식도 200
그림 6.22. 조명률 계산 시트 - 고속도로 표준 2차로 터널 조명률 계산 200
그림 6.23. 기본조명 간격 시트의 표준 2차로 터널 기본조명 간격 산출(설계속도 100km/h, 교통량 보통) 201
그림 6.24. 표준시트 - 구간편성 201
그림 6.25. 표준시트 - 경계부 및 이행부 조명배치 202
그림 6.26. 표준시트 - ReluxTunnel 입력데이터 203
그림 7.1. 평균 노면 휘도의 측정 시야 보기 204
그림 7.2. 부분 휘도의 측정 시야 보기 205
그림 7.3. 조도계의 구성도 206
그림 7.4. 조명에너지 성능평가 유지관리 프로그램 209
그림 7.5. 후사광 조도 측정 지점 211
그림 7.6. 유지관리 프로그램 기본데이터 입력 화면 214
그림 7.7. 유지관리 프로그램 체크리스트 입력 화면 214
그림 7.8. 유지관리 프로그램 성능평가 입력 화면 215
그림 7.9. 유지관리 프로그램 알림 종류 215
그림 7.10. 유지관리 프로그램 성능평가 결과 화면 216