[논문]제설 기능을 갖는 LED 신호등 렌즈 개발

이동은; 설동열

doi:10.17662/ksdim.2017.13.4.041

제설 기능을 갖는 LED 신호등 렌즈 개발
Development of LED Traffic Light Lens with snow removing function 원문보기

디지털산업정보학회논문지 = Journal of the Korea Society of Digital Industry and Information Management, v.13 no.4, 2017년, pp.41 - 48

이동은 (청운대학교 컴퓨터공학과) , 설동열 (아이모비)

Abstract ▼ AI-Helper

It is necessary to develop an LED traffic light lens having a snow removal function capable of clearly providing a traffic signal to the driver even when a traffic light is blurred due to heavy snow and wind in the winter season. This study is focused on the research and development of the traffic light lens in the process of developing the LED traffic light with the snow removal function. In the developed traffic light lens, instead of attaching the film heater, the coated nichrome wire was wound into a coil shape and inserted directly into the groove in the lens. The developed heater system facilitates the insertion of the heating wire with high elasticity into a curved lens and can provide a sufficient heat without deformation of the PC lens. The proposed traffic lights were tested in various external environments and the test results showed that complete snow removal is possible without tunnel effect.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제설 기능을 갖는 LED 신호등은 동절기 안전사고 예방을 위해 국내외에서 많은 관심과 수요가 있을 것으로 예상된다. 본 연구는 제설 신호등을 개발하는 과정에서 신호등 렌즈의 연구개발 내용을 중점적으로 소개하였다. 제설 신호등 렌즈는 필름히터를 부착하는 방식 대신 최종적으로 피복을 입힌 니크롬선을 신호등 렌즈에 삽입 장착하였다.

제안 방법

본 연구는 동절기 폭설과 바람의 영향으로 신호등 렌즈에 눈이 쌓이는 신호등 가림현상이 발생되더라고 운전자에게 교통신호를 안정적으로 제공할 수 있는 제설 기능을 갖는 LED신호등을 개발하였고, 제설 신호등 렌즈의 개발과정을 중심으로 논문을 구성하였다. 제설 신호등 렌즈는 발열을 위한 열선을 부착하였고 외기온도에 따라 적응적으로 히터의 발열량을 조절하도록 구현하였다. 최종적으로 선택한 발열을 위한 열선 소재는 피복을 입힌 니크롬선을 사용하였고, 이를 곡면의 신호등 렌즈에 삽입 장착하였다.
제설 신호등 렌즈는 발열을 위한 열선을 부착하였고 외기온도에 따라 적응적으로 히터의 발열량을 조절하도록 구현하였다. 최종적으로 선택한 발열을 위한 열선 소재는 피복을 입힌 니크롬선을 사용하였고, 이를 곡면의 신호등 렌즈에 삽입 장착하였다. 제설 신호등은 다양한 환경에서 시험을 실시하였고, 외기온도에 따른 히터의 동작을 적응적으로 제어함으로써 낮은 소비전력으로 완전한 제설이 가능하고 렌즈 및 히터의 손상이 최소화됨을 검증하였다.

대상 데이터

제설 신호등의 기능성을 실험하기 위하여 실제 도로및 옥외에 기존 신호등과 병행하여 신호등을 설치하였다. 실제도로 시험은 당진군 계성초교와 아산시 배방중학교 2개소에서 진행되었고, 강설량 부족으로 현장시험이 용이하지 않을 경우에 대비하여 옥외 시험은 홍성군 결성산업단지에서 지속적으로 관측하였다. 그림 11은 옥외에 설치한 신호등 렌즈의 제설 성능 결과로 시간에 따라 제설기능이 정상적으로 작동함을 확인할 수 있었다.

성능/효과

최종적으로 선택한 발열을 위한 열선 소재는 피복을 입힌 니크롬선을 사용하였고, 이를 곡면의 신호등 렌즈에 삽입 장착하였다. 제설 신호등은 다양한 환경에서 시험을 실시하였고, 외기온도에 따른 히터의 동작을 적응적으로 제어함으로써 낮은 소비전력으로 완전한 제설이 가능하고 렌즈 및 히터의 손상이 최소화됨을 검증하였다.
제설 신호등 렌즈는 필름히터를 부착하는 방식 대신 최종적으로 피복을 입힌 니크롬선을 신호등 렌즈에 삽입 장착하였다. 제안한 방식은 열선 삽입작업의 수월성을 제고하고, 고온에서도 황변과 PC렌즈의 이탈 없이 충분한 발열량을 제공할 수 있었다. 제안한 신호등은 외부 다양한 환경에서 시험을 실시하였고, 시험 결과 터널효과 없이 완전한 제설이 가능함을 보여주었다.
제안한 방식은 열선 삽입작업의 수월성을 제고하고, 고온에서도 황변과 PC렌즈의 이탈 없이 충분한 발열량을 제공할 수 있었다. 제안한 신호등은 외부 다양한 환경에서 시험을 실시하였고, 시험 결과 터널효과 없이 완전한 제설이 가능함을 보여주었다.

후속연구

제설 기능을 갖는 LED 신호등은 동절기 안전사고 예방을 위해 국내외에서 많은 관심과 수요가 있을 것으로 예상된다. 본 연구는 제설 신호등을 개발하는 과정에서 신호등 렌즈의 연구개발 내용을 중점적으로 소개하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	제설 신호등 렌즈의 발열을 위해 사용한 소재는 무엇인가?	제설 신호등 렌즈는 발열을 위한 열선을 부착하였고 외기온도에 따라 적응적으로 히터의 발열량을 조절하도록 구현하였다. 최종적으로 선택한 발열을 위한 열선 소재는 피복을 입힌 니크롬선을 사용하였고, 이를 곡면의 신호등 렌즈에 삽입 장착하였다. 제설 신호등은 다양한 환경에서 시험을 실시하였고, 외기온도에 따른 히터의 동작을 적응적으로 제어함으로써 낮은 소비전력으로 완전한 제설이 가능하고 렌즈 및 히터의 손상이 최소화됨을 검증하였다.
	겨울철 이상기온으로 인한 국지성 폭설과 바람에 의한 신호등 렌즈의 가림 현상이 많이 발생하는 나라는 어디인가?	겨울철 이상기온으로 인한 국지성 폭설과 바람에 의한 신호등 렌즈의 가림 현상은 일본, 북미, 러시아, 우리나라 등에서 많이 발생한다. 초기 신호등은 100W~200W 백열등을 사용하였고, 백열등에서 발열한 열량으로 인해 일정시간 후 자연스럽게 제설이 되었다.
	LED신호등이 겨울철에 문제가 되는 사항은 무엇인가?	이후 신호등은 에너지 절약, 시인성 개선, 유지보수 용이성 등 기존 백열신호등에 비해 우수한 성능을 보이는 LED신호등으로 교체되어 왔다. 하지만 LED신호등은 에너지 효율이 높은 대신 자체 발열량이 작기 때문에 쌓인 눈이 녹지 않아 동절기 운전자의 안전에 위협이 되고 있다. Chicago Tribune은 더 밝고 내구성이 높은 LED신호등이 보급되어 90%이상의 에너지를 절약할 수 있어 예산을 절감할 수 있으나 열을 거의 내지 않기 때문에 눈을 녹이는데 문제가 있다고 언급하였다[1]

참고문헌 (9)

http://articles.chicagotribune.com/2009-12-29/news/0912300205_1_traffic-signals-energy-efficiency-intersections
https://www.huffingtonpost.com/wires/2009/12/15/energyefficient-stoplight_ws_393643.html
http://www.thedenverchannel.com/news/22049107/detail.html
차시호, "차량의 이동 방향과 거리 기반의 그리디 애니캐스트 포워딩 프로토콜," 디지털산업정보학회 논문지, 제13권, 제1호, 2017, pp. 79-85.

원문보기 상세보기
김정숙, "사물인터넷 서비스의 중점 표준화 항목 도출 및 전략에 관한 연구," 디지털산업정보학회 논문지, 제12권, 제1호, 2016, pp. 13-26.

원문보기 상세보기
경찰청, LED 교통신호등 표준지침, 경찰청, 2003.
도로교통안전관리공단, 교통신호등 규격서 개선 방안 연구, 도로교통안전관리공단, 2003.
산업자원부, 에너지절약형 LED 교통신호등 규격 연구 및 시스템 개발, 2002.
Iwasaki, Randell H., "LED Traffic Signal Modules as an Incandescent Lamp Alternative," ITE Journal, 2003.

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