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교통신호제어기용 무정전전원장치 용량기준 연구
A Study on Standardization of UPS (Uninterruptible Power Supply) for Traffic Signal Controller 원문보기

韓國ITS學會 論文誌 = The journal of the Korea Institute of Intelligent Transportation Systems, v.11 no.5, 2012년, pp.1 - 6  

고광용 (도로교통공단 교통공학연구실) ,  이철기 (아주대학교 건설교통학부) ,  김민성 (도로교통공단 교통공학연구실) ,  허낙원 (도로교통공단 교통공학연구실) ,  정준하 (도로교통공단 교통공학연구실)

초록
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현대의 도시교차로는 과거와 달리 날로 이용량과 시설규모가 증가하여 대형화하고 있다. 이에 따라 지역적 정전이나 광역적 정전사태가 발생하는 경우 교통상황은 걷잡을 수 없는 혼잡상황에 직면하게 된다. 최근에는 전력수요예측 오류로 인한 대규모 도시정전사태가 발생한 사례가 있으며, 이로 인한 교통 혼잡해소에 많은 시간과 비용이 소모된 바 있다. 이에 정부와 경찰청에서는 교통신호시스템의 비상대응력을 고도화하기 위해 무정전전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)의 도입을 추진 중에 있다. 본 연구에서는 교통신호기의 제어 용량을 고려하여 최소 2시간 지속가능한 전원보상용량을 산정하고, 산정 용량을 기준으로 개발된 규격은 시제품 실험을 통하여 전원보상 요구 성능을 검증하였다. 실험결과 개발된 규격은 충분히 요구 성능을 만족하였으며 중요교차로 등 대형교차로에서 운영 가능한 것으로 나타났다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Unlike the past, modern urban intersections have dramatic growth in size and utilizations. As a result, continual traffic signal control is essential. Hence the individual or regional electrical blackout may bring about uncontrollable traffic congestion. Late summer of 2011 a regional blackout broug...

주제어

#교통신호   #무정전전원장치   #표준규격   #교통시설   #시범운영  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 실험방법은 ‘설계목표 전원보상시간 측정 실험’방법과 동일하게 진행하였으며, 이 실험을 반복하여 진행하였다. 매 회 충‧방전 실험 단계마다 충전시간 및 전원보상시간을 측정하여 충‧방전 횟수에 따른 전원보상능력의 변화를 판단하고자 하였다. 실험 결과 충‧방전 횟수가 증가함에 따라 충전 소요시간은 점점 줄어드는 것으로 나타났다.
  • 본 연구에서는 교통시설용 무정전 전원장치(TDUPS: Traffic Device Uninterruptible Power Supply) 도입 시 일정한 성능을 보장하기 위해 교차로 교통신호제어기용 무정전전원장치의 목표용량을 산정하고, 이 용량에 근거한 UPS의 규격을 개발하였다. 개발된 UPS 규격은 배터리 소모품을 모듈화하여 호환성을 확보할 수 있도록 하였으며, 규격을 바탕으로 프로토타입을 제작하여 도로교통공단 사거리에서 시범 운영을 실시하였다.
  • 본 연구에서는 교통시설용 무정전전원장치(UPS) 규격의 실제 현장의 적용이 가능한지를 파악하기 위해 규격에 따른 시제품을 제작 및 시험 운영한 결과를 제시하였다. 실내실험에서는 설계용량 부하 700W에서 2시간 15분의 전원백업성능을 확인함으로써 목표용량을 확인하였다.
  • 개발된 UPS 규격은 배터리 소모품을 모듈화하여 호환성을 확보할 수 있도록 하였으며, 규격을 바탕으로 프로토타입을 제작하여 도로교통공단 사거리에서 시범 운영을 실시하였다. 시험운영의 목적은 무정전전원장치(UPS)의 설계목표 전원보상시간, 일반4지교차로의 전원보상능력, 충‧방전 횟수에 따른 변화를 측정, 개발된 규격이 당초의 전원보상 요구 성능을 만족하는지를 검증하는데 두었다.

  • 1. 설계목표 전원보상시간 측정 실험

    실험목표는 무정전전원장치 규격 개발의 설계 용량인 700W의 정격 부하를 연결한 상태에서 목표 성능인 2시간 전원보상을 충족하는지를 측정하는 실험을 수행하는 것이다. 실험에서 정확한 부하측정을 위해 소비전력 측정 장치와 부하량을 조절할 수 있는 스위치 및 발열저항소자로 구성된 부하조절기를 제작하였다.

  • 따라서 실내시험만으로는 비균질적인 현장 전력소모환경에 대응력을 제고할 수 없다. 이 실험은 이러한 비균질적인 현장 전력소모 상황에서 실제 정전상황을 부여하여 전원보상능력을 검증하고자 한 것이다. 현장실험은 정형 4지교차로에 300m 연등이 1개소 연결된 도시교차로인 도로교통공단 사거리에서 수행하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
무정전전원장치는 어떠한 역할을 할 수 있는가? 이에 정부와 경찰청에서는 대규모 정전사태에 따른 혼란을 방지하기 위한 일환으로 교통신호시스 템에 전원 공급이 차단된 상태라도 일정 시간 동안 비상전원을 공급할 수 있는 무정전전원장치(UPS: Uninterruptible Power Supply)의 도입을 추진하였다[1].
스위치 및 발열저항소자로 구성된 부하조절기는 무엇인가? 실험에서 정확한 부하측정을 위해 소비전력 측정 장치와 부하량을 조절할 수 있는 스위치 및 발열저항소자로 구성된 부하조절기를 제작하였다. 이 장치는 무정전전원장치의 부하를 조절하여 특정 전력량이 소비되도록 조절하는 기능을 갖추고 다양한 부하 정도에 대한 정전보상시간 측정이 가능하도록 해주는 실험 보조 장치이다. 무정전전원 장치를 완충시킨 상태에서 앞서 제작된 부하조절기를 연결하여, 부하조절기의 소비전력 측정기에서 700W가 측정되도록 발열저항 스위치를 조절하였다.
니켈-카드뮴, 리튬 이온, 연료 전지를 무정전전원장치의 배터리 소재로 사용할 시 나타나는 단점은? 아래 <표 1>에서 보는 바와 같이 납산은 비용이 낮아 무정전전원장치 배터리의 주요 소재로 사용되고 있다. 니켈-카드뮴, 리튬 이온, 연료 전지는 높은 에너지 밀도를 보이지만, 비용 및 유지보수 등의 문제로 무정전전원장치의 배터리로 소재로 사용하기에는 어려움이 있다[3].
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참고문헌 (7)

  1. 김재현, 김현경, "비에, 정전에 '먹통'되는 신호등 개선 나선다", 해럴드 경제, 2012. 

  2. Z. Mo, J. Appiah, A. Sharma, "Cost-Benefit Analysis of Proving Battery Backup at High Speed Signalized Intersection" TRB 2012 Annual meeting, pp.3-12, 2012. 

  3. NYDOT, Guidelines for Traffic Signal Energy Back-up Systems, pp.23-75, 2009. 

  4. NYDOT, Guidelines for Traffic Signal Energy Back-up Systems, pp.10-17, 2009. 

  5. CALIFORNLA ENERGY COMMISSION, Senate Bill Battery Back up Program for Light Emitting Diode(LED) Traffic signals, p.5, 2004. 

  6. NYDOT, Guidelines for Traffic Signal Energy Back-up Systems, pp.10, 2009. 

  7. SANYO, Lithium-ion Battery System, pp.1-3, 2010. 

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