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문제 정의
- 도로 조명기구로부터 운전자의 눈에 들어오는 빛이 과대하게 되면, 운전자에게 눈부심이 생겨 시력이 저하되고, 불쾌감이나 피로를 발생시키기 때문에 눈부심을 줄이기 위해서 사용하는 조명기구의 배광이나 배치를 세밀하게 검토할 필요가 있다. 따라서 본 논문은 기존 등주조명의 문제점을 인식하고 그에 따른 대안으로 제시한 라인조명의 효과 평가를 실시하였으며 궁극적으로는 운전자의 야간 주행 안전성을 보장함에 그 목적이 있다. 도로조명기구별 효과평가에 있어서 정량적으로는 운전자 주행실험을 통한 플리커와 글래어 영향 분석, 정성적으로는 어의차 척도2) 및 리커트 척도3)를 이용한 면접 설문을 실시하였다.
- 본 논문은 교통체계효율화사업(06핵심) “도로시인성향상및 안전운전확보기술 개발”연구 결과 및 건설연 주요사업 “에너지 절약형 경량 VMS 개발”연구 결과를 수정보완하여 작성한 것입니다.
- 본 연구는 기존 등주조명(폴 조명) 형태의 가로등에 대한 문제점을 분석하고, 라인조명에 관한 국내·외 사례를 검토하여 실제 현장에 설치된 조명 형식별 운전자 시지각 영향을 분석하였다.
- 본 연구는 기존 등주조명의 문제점을 인식하고 그에따른 대안으로 제시된 라인조명이 운전자의 시지각에 어떤 영향을 주는가를 분석하고 운전자에게 유리한 도로조명 방식을 찾는데 그 목적이 있다.
제안 방법
- 경기도 일산에 위치한 킨텍스 IC의 경우 광파이프를 이용한 조명기구가 설치되어 있고, 자유로 구산 IC는 형광등을 이용한 난간조명기구가 설치되었다. 그리고 청원-상주간 고속도로 구간 중 보청교에 설치된 라인조명은 교량하부의 저수지에서 발생하는 안개에 대응하기 위하여 낮은 안개등과 병행 설치하였다. 이와 같이 라인조명은 낮은 위치에서 배광되어 산란되는 빛이 적으며, 노면에 도달하는 빛이 많아서 운전자에게 유리한 조명방식이 될 것으로 기대된다.
- 근전도(EMG, Electromyography)는 피험자의 머리에 착용하여 측정하는 Emotiv라는 장비를 사용하였으며, 이 장비는 피험자의 이마, 머리 부분에 부착된 전극을 통해 얼굴의 표정, 뇌파 등의 신호를 측정할 수 있는데 본 조사에서는 측정된 데이터 중 표정의 찡그림(Brow) 데이터를 분석하였다. Fig.
- 기존 등주조명 모두 점등, 라인조명 모두 점등, 등주조명 격등 제어, 라이조명 밝기를 50% 디밍(Dimming)한경우로 구분하여 실험을 실시하였으며 마지막으로 해당지역 통행자와 피험자를 대상으로 서면 설문을 하였다.
- 기존 등주조명 모두 점등, 라인조명 모두 점등, 등주조명 격등 제어, 라인조명 밝기 50% 디밍(Dimming)제어로 구분하여 실험하였다. 운전자 시각과 감성 차원은 주행실험 중 안구움직임을 통하여 운전 중 얼마나 많은 빛에 노출되는지(글레어 평가), 또한 그 빛이 일정하게 유지되는지(플리커 평가)를 측정하였다.
- 따라서 본 논문은 기존 등주조명의 문제점을 인식하고 그에 따른 대안으로 제시한 라인조명의 효과 평가를 실시하였으며 궁극적으로는 운전자의 야간 주행 안전성을 보장함에 그 목적이 있다. 도로조명기구별 효과평가에 있어서 정량적으로는 운전자 주행실험을 통한 플리커와 글래어 영향 분석, 정성적으로는 어의차 척도2) 및 리커트 척도3)를 이용한 면접 설문을 실시하였다.
- 동공의 크기는 운전자에게 노출되는 빛의 양에 따라 변화하며, 이에 대한 측정은 아이트레커를 통해 등주조명과 라인조명이 운전자에게 미치는 영향을 평가하였다. 동공의 크기 산출은 가로(X) 및 세로(Y) 비율을 곱한 후 이 수치를 표준화하여 운전자 및 실험 조건별 비교가 가능하도록 하였다.
- 동공의 크기는 운전자에게 노출되는 빛의 양에 따라 변화하며, 이에 대한 측정은 아이트레커를 통해 등주조명과 라인조명이 운전자에게 미치는 영향을 평가하였다. 동공의 크기 산출은 가로(X) 및 세로(Y) 비율을 곱한 후 이 수치를 표준화하여 운전자 및 실험 조건별 비교가 가능하도록 하였다.
- 또한 인지 차원은 주행실험을 실시한 운전자와 해당 도로를 통행한 운전자를 대상으로 면접 설문을 통하여 측정하였다.
- 라인조명의 전반적인 이미지를 평가하기 위한 방법으로 설문지를 어의차 척도를 이용한 이미지 평가로 구성하여 운전자를 대상으로 실시하였으며, 운전자는 맑은날씨에 해당 시설을 주행한 운전자와 흐림₩눈₩비 등 기상 악화 시 이용한 운전자로 구분하였다. 어의차 척도는 특성상 서로 다른 수식어 15가지를 선택하여 각각의 상반되는 수식어를 양 끝에 배치하였으며, 기준점은 0을중심으로 양의 측정방향과 음의 측정방향으로 나누었으며, 기준점을 제외하고 각각의 측정방향별로 3단계로 적용하였다.
- 라인조명의 전반적인 이미지를 평가하기 위한 방법으로 설문지를 어의차 척도를 이용한 이미지 평가로 구성하여 운전자를 대상으로 실시하였으며, 운전자는 맑은날씨에 해당 시설을 주행한 운전자와 흐림₩눈₩비 등 기상 악화 시 이용한 운전자로 구분하였다. 어의차 척도는 특성상 서로 다른 수식어 15가지를 선택하여 각각의 상반되는 수식어를 양 끝에 배치하였으며, 기준점은 0을중심으로 양의 측정방향과 음의 측정방향으로 나누었으며, 기준점을 제외하고 각각의 측정방향별로 3단계로 적용하였다. 측정된 결과는 전체와 기상별 구분으로 분석하였으며, 그 결과는 Tabel 4와 같다.
- 우선, 도로 조명 형식별 운전자의 시지각 특성 변화를 분석하였으며 각 조건별 조명 형식이 운전자에게 어떠한 영향을 주는지에 대한 플리커 및 글레어 평가를 하였다. 기존의 등주조명방식에 비하여 라인조명방식이 대체로 운전자들에게 시지각적으로 유리한 것으로 나타났다.
- 기존 등주조명 모두 점등, 라인조명 모두 점등, 등주조명 격등 제어, 라인조명 밝기 50% 디밍(Dimming)제어로 구분하여 실험하였다. 운전자 시각과 감성 차원은 주행실험 중 안구움직임을 통하여 운전 중 얼마나 많은 빛에 노출되는지(글레어 평가), 또한 그 빛이 일정하게 유지되는지(플리커 평가)를 측정하였다. 또한 인지 차원은 주행실험을 실시한 운전자와 해당 도로를 통행한 운전자를 대상으로 면접 설문을 통하여 측정하였다.
- 측정 요소들은 Table 3과 같이 시선, 감성, 인지, 환경의 차원으로 분류할 수 있으며, 등주조명과 라인조명이 설치된 대상 도로구간에서 운전자의 시선 및 감성 변화와 환경과의 관계를 측정하여 조명조건이 운전자에게 어떤 영향을 주는가에 대한 분석을 실시하였다.
- 측정 요소들은 시선, 감성, 인지, 환경의 차원으로 분류할 수 있으며, 등주조명과 라인조명이 설치된 대상 도로구간에서 운전자의 시선 및 감성 변화와 환경과의 관계를 측정하여 조명조건이 운전자에게 어떤 영향을 주는가에 대한 분석을 하였다.
- 현재 설치되어 있는 도로조명 설비가 기준에 적합한지 그 성능을 측정 및 분석하였다. 현재 설치되어 있는등주조명(폴 조명)에 대한 도로조명 설치기준 부합 여부를 판단하기 위하여 아스팔트 노면의 21개 도로에 대하여 노면 조도와 휘도 분포를 측정하였다.
- 현재 설치되어 있는 도로조명 설비가 기준에 적합한지 그 성능을 측정 및 분석하였다. 현재 설치되어 있는등주조명(폴 조명)에 대한 도로조명 설치기준 부합 여부를 판단하기 위하여 아스팔트 노면의 21개 도로에 대하여 노면 조도와 휘도 분포를 측정하였다. 분석대상 도로의 조명 설치간격은 평균 34m이며, 대부분 나트륨 광원을 사용하고 있다.
대상 데이터
- 도로 조명이 운전자에게 미치는 영향을 알아보기 위하여 국도 46호선 남양주시 통과 구간 호평교 300m 구간에 등주조명과 라인조명을 설치하였다. 등주조명의 설치간격과 높이는 각각 40m와 10m이며 중앙분리대에 설치되고 나트륨 250W의 광원으로 배광된다.
- 실험 장소인 남양주시 호평 IC∼화도 IC 구간은 편도2차로 도로이며 노선 주변에 건물이 없고 도로의 한쪽은 산으로, 다른 한쪽은 나무로 둘러 싸여 있어서 조명 및 외부 간섭 요인이 적은 곳이다.
- 5km로 라인조명 구간, 등주조명 구간, 격등조명 구간, 무조명 구간으로 구분하였다. 실험은 2011년3월 8일 20시~9일 01시, 4월 18일 20시~19일 01시에진행되었으며 20대~40대 사이의 운전자 15명을 대상으로 각각 2회씩 주행실험을 실시하였다.
- 본 연구는 기존 등주조명의 문제점을 인식하고 그에따른 대안으로 제시된 라인조명이 운전자의 시지각에 어떤 영향을 주는가를 분석하고 운전자에게 유리한 도로조명 방식을 찾는데 그 목적이 있다. 실험장소는 국도46호선[남양주시 호평동 호평교(640m) 구간 중300m(양측)]의 직선구간에 가로등이 중앙배열로 설치가 되어있고 노측과 중분대에 라인조명이 설치되어 있는 장소이다.
성능/효과
- Fig. 9는 동일 조명구간 내에 초당 눈을 깜빡인 수의 평균을 나타낸 것으로 눈을 깜빡이는 횟수의 증가는 운전자에게 불편함을 야기할 수 있으므로, 이에 대한 결과를 통해 운전 중 조명에 의한 시각의 불편함을 판단할 수 있는데, 라인조명구간의 경우 평균 초당 0.6회로 가장 크게 나타났고, 라인조명구간(50% dim)구간이 평균 0.45회로 가장 적게 나타났다. 등주조명구간과 격등조명구간의 경우 초당 0.
- 우선, 도로 조명 형식별 운전자의 시지각 특성 변화를 분석하였으며 각 조건별 조명 형식이 운전자에게 어떠한 영향을 주는지에 대한 플리커 및 글레어 평가를 하였다. 기존의 등주조명방식에 비하여 라인조명방식이 대체로 운전자들에게 시지각적으로 유리한 것으로 나타났다. 따라서 운전 시 90% 이상을 시지각을 통하여 전달받는 운전자에게는 기존 등주조명방식보다 라인조명방식이 교통안전상 유리할 것으로 판단된다.
- 기존의 등주조명방식에 비하여 라인조명방식이 대체로 운전자들에게 시지각적으로 유리한 것으로 나타났다. 따라서 운전 시 90% 이상을 시지각을 통하여 전달받는 운전자에게는 기존 등주조명방식보다 라인조명방식이 교통안전상 유리할 것으로 판단된다.
- 하지만, 격등조명구간을 제외하면 평균 동공크기는 크게 다르지 않아, 평균적으로는 동공에 노출된 빛의 총량은 비슷했음을 알 수 있다. 또한 편차의 정도는 라인조명구간과 라인조명구간(50% 디밍)이 등주조명 구간, 격등조명구간에 비해 낮은 분산값을 나타내어 전체 구간 동안 노출된 빛의 총량은 비슷했다 하더라도, 라인조명구간과 라인조명구간(50% 디밍)이 등주조명구간, 격등조명구간에 비해 더 우수한 균제도를 보인다고 판단할 수 있다.
- 전체 응답분석을 살펴보면, 라인조명의 이미지는 기존 가로등 조명에 비해 모든 부분에서 우수한 편(긍정적 이미지)으로 나타났으며, 운행 당시 기상에 따른 구분으로 본다면 기상악화 조건의 운전자들은 맑은 날씨에 주행한 운전자들에 비하여 라인조명에 대한 긍정적인 이미지가 높게 나타났다. 특히, 전방 시야인식도, 조명간격, 운전 도움 정도와 함께 운전자의 심리적 느낌은 맑은 날씨에 이용한 운전자에 비해 긍정적인 이미지가 높게 나타났으나 조명의 어울림, 디자인 이미지 경관성 등라인조명의 전반적인 이미지에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 조명방식에 따른 이용 만족도는 리커트 5점 척도를 이용하였다 Fig. 12와 같이 0~100점 기준으로 환산한결과 신설 라인조명의 이용 만족도의 항목별 점수 분포는 60~65점 대로 ‘보통’ 보다 다소 높은 수준으로 나타났으며, 기존 가로등 조명의 이용 만족도는 50~55점 분포대를 형성하여 ‘보통’ 수준으로 나타났다.
- 첫째, 운전자 시환경 측면에서 보면, 설치 간격 및 배광 특성상 글레어와 플리커 현상을 없애기가 매우 어렵다. 이것은 운전자의 안전주행환경에 저해요인이므로 해결방안이 필요하다.
- 전체 응답분석을 살펴보면, 라인조명의 이미지는 기존 가로등 조명에 비해 모든 부분에서 우수한 편(긍정적 이미지)으로 나타났으며, 운행 당시 기상에 따른 구분으로 본다면 기상악화 조건의 운전자들은 맑은 날씨에 주행한 운전자들에 비하여 라인조명에 대한 긍정적인 이미지가 높게 나타났다. 특히, 전방 시야인식도, 조명간격, 운전 도움 정도와 함께 운전자의 심리적 느낌은 맑은 날씨에 이용한 운전자에 비해 긍정적인 이미지가 높게 나타났으나 조명의 어울림, 디자인 이미지 경관성 등라인조명의 전반적인 이미지에는 큰 차이가 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 이유는 짧은 구간을 주행한 운전자가 주변 경관을 인지하기에 무리가 있었던 것으로 판단된다.
- 9는 조명 종류별 동공의 평균 크기와 편차를 나타낸 것이다. 평균 동공크기는 라인조명구간이 가장 작게 나타났으며, 그 다음은 등주조명구간, 라인조명구간(50% 디밍), 격등조명구간의 순서로 나타났다. 이는 생리적으로 라인조명이 가장 밝게 느껴졌고, 격등조명구간이 가장 어둡게 느껴졌음을 의미한다.
후속연구
- 비록 본 실험이 시범설치 현장 여건상 짧은 구간에 대하여 운전자의 시지각 특성에 대한 분석이 수행되어 통계적으로 유의할 만한 결과는 얻지 못하였지만, 향후 운전자가 충분히 조명에 적응할 수 있을 만큼의 긴 구간에 대하여 효과를 비교·평가할 필요성이 있다.
- 이 결과를 통해 보면, 라인조명구간(50% dim)에서 눈의 깜빡임에 의한 불편감이 가장 적다고 판단할 수 있으며 라인조명 설계 시 운전자가 편안한 주행을 할 수 있도록 적정 조광 제어가 필요할 것으로 판단된다.
- 또한, 현재까지 도로 조명은 운전자의 도로안전주행을 위한 목적으로만 사용되어 왔으나 근래에 들어 도시에서의 도로조명(가로등)은 도로의 주행 안전 목적 이외에 도로경관에서 랜드 마크가 될 수 있는 매우 중요한 디자인적 요소로 자리 잡게 되었다. 이러한 측면에서 도로 조명의 기능을 갖추면서도 시경관을 해치지 않는 조명은 다양하게 개발되어야 할 필요가 있으며, 낮은 도로조명방식인 라인조명은 그 역할을 할 것으로 기대하며 향후 국내 도로환경 및 운전자 특성을 반영한 도로조명설계기준의 보완 및 개선이 필요할 것으로 판단된다.
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