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문제 정의
- 터널조명의 목적은 주간과 야간에 자동차가 설계 속력으로 야외도로를 달릴 때, 야외도로 수준의 안전과 안락한 정도로 터널에 접근, 통과하는 것을 보장하는 것이다.
제안 방법
- 검토한 내용은 시각순응시설의 입구부 전경, 조도 및 휘도 분포, 시각순응시설물 하부 도로면의 조도 및 휘도분포 등을 조사 검토하였다.
- 또한 3ds max와 Lightscape로 시뮬레이션한 결과를 날짜와 시간대별로 모형에서 측정한 사진과 비교하여 결과를 검증하였다.
- 본 연구에서는 시각순응시설에 적용되는 이론들을 조사하여 설치의 타당성을 검증하고, 컴퓨터 시뮬레이션 결과와 축소 모형에서 실측한 결과를 상호 비교하였다.
- 설계의 타당성을 검증하기 위하여 컴퓨터 시뮬레이션을 수행하였다. 컴퓨터 시뮬레이션은 시각적인 결과를 보기 위하여 3ds max를 사용하였으며, 정확한 결과를 계산하기 위하여 Light scape를 사용하였다.
- 시각순응시설물에 대한 조명 측정방법은 법규로 정해진 바가 없어 입구부 조명 측정법을 원용하여, 동일한 효과를 검증하기 위하여 시설물 입구에서부터 전방으로 차로 중간에서 5[m] 간격으로 조도를 측정하였다.
- 시뮬레이션에 사용한 날짜는 동지, 준분, 하지, 추분을 대상으로 하였으며, 시간은 일출 시부터 일몰 시까지 2시간 간격으로 시뮬레이션을 하였다.
- 실제 주광의 영향을 검증하기 위하여 1/20 크기의 축소모형을 제작하여 태양의 방위각과 고도에 따른 시설물 내부의 시환경과 조도를 측정하였다. 아래에 측정한 입구부 사진을 날짜별 .
- 또한 제어설비의 형태를 아름답게 하면, 운전자가 단순한 기하학적 구조의 어두운 터널입구로 들어가면서 느끼는 심리적 중압감을 덜어 편안한 운전이 가능하게 하여, 갑작스런 심리적 요인에 의한 사고를 방지할 수 있다. 이러한 목적을 달성하기 위하여 주광을 제어할 수 있는 시설을 설계하여 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 시설물의 시환경을 검토하였으며, 1/20 스케일의 모형을 제작하여 시설물에서의 광학적 특성을 측정하여, 시설물 설치의 타당성을 검증하였다. 이러한 목적의 주광제어 설비로 루버 혹은 반투명 재질의 마감재를 사용하거나, 불투명재질의 마감재에 적당한 창문을 설치하는 방법 등이 사용되고 있다.
- 일기는 국제적으로 통용되고 있는 맑은 날, 일부 흐린 날(구름 50%), 흐린 날(구름 100%)로 구분하여 시뮬레이션을 수행하였다.
- 정확한 조명계산을 수행하기 위하여 Lightscape 를 사용하여 조명 시뮬레이션을 수행하였다. Lightscape 시뮬레이션은 맑은 날과 흐린 날 (100%구름)만을 대상으로 수행하였다.
- 측정은 동지에서 시작하여 춘분, 흐卜지, 추분을 거쳐 다시 동지까지 일년 간의 변화를 시간별로 검토하였다. 검토한 내용은 시각순응시설의 입구부 전경, 조도 및 휘도 분포, 시각순응시설물 하부 도로면의 조도 및 휘도분포 등을 조사 검토하였다.
- 캐노피의 투과율은 시야 내 밝은 부분과 어두운 부분의 비가 보통 3:1이 가장 적당하므로 투과율을 30[%]로 결정하였다. 본 장의 모든 결과는 투과율 30[%]의 구조물에 대하여 검토한 것으로, 결과는 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형에서 모두 적용에 적합한 것으로 조사되었다.
- 터널의 입구 전면에 반투명 폴리카보네이트 재질의 지붕을 사용하는 구조의 주광제어 설비를 설계하였다.
대상 데이터
- 수행하였다. Lightscape 시뮬레이션은 맑은 날과 흐린 날 (100%구름)만을 대상으로 수행하였다. 결과를 날짜별, 시간별로 정리하여 다음에 나타내었다.
- 시뮬레이션에 사용한 날짜는 동지, 춘분, 하지, 추분 및 이들의 중앙일을 대상으로 하였으며, 시간은 일출 시부터 일몰 시까지 2시간 간격으로 시뮬레이션을 하였다.
- 컴퓨터 시뮬레이션 도구로는 3ds max 와 Lightscape를 함께 사용하였다.
- 터널 위치의 동지, 춘분, 하지와 추분의 태양의 방위각과 고도를 계산하여, 컴퓨터 시뮬레이션과 모형측정실험에 사용하였다. 터널의 위치는 북위 35.
- 사용하였다. 터널의 위치는 북위 35.75°, 동경 139.25°지점으로 하였다.
데이터처리
- 수행하였다. 컴퓨터 시뮬레이션은 시각적인 결과를 보기 위하여 3ds max를 사용하였으며, 정확한 결과를 계산하기 위하여 Light scape를 사용하였다. 다음에 시뮬레이션 결과를 정리하여 도시하였다.
성능/효과
- 3ds max에서 얻어진 구조물을 대상으로 Light scape를 사용한 조도계산을 수행한 결과는 문헌에서 제시하는 식으로 계산한 외부 직사 조도값과 아주 근사하게 계산됨을 확인하였다. 또한 계산된 조도값은 축소모형에서 실측한 조도값과 유사한 경향을 나타내었다.
- 3ds max의 출력물에서 나타난 입구부 전경은 축소 모형에서 얻어진 사진과 아주 흡사함을 볼 수 있었으며, 이 결과로부터 설계한 구조물이 양호하게 모델링 되었음을 확인할 수 있었다. 3ds max에서 얻어진 구조물을 대상으로 Light scape를 사용한 조도계산을 수행한 결과는 문헌에서 제시하는 식으로 계산한 외부 직사 조도값과 아주 근사하게 계산됨을 확인하였다.
- 결과를 검토하여 보면 주광이 가장 강한 오전 10시부터 오후 2시까지는 시각순응시설물에 의한 효과가 확실한 것으로 나타났으며, 오전 6시에서 8시까지는 태양의 고도가 낮아 구조물에 의한 시각 순응효과가 별로 없으며, 오후 4시 이후에는 산의 그림자 때문에 효과를 볼 수 없는 것으로 나타났다. 그러나 아침과 저녁에는 주광이 약하기 때문에 야외와 터널 내의 밝기 차이가 상대적으로 적게되어 시각적 순응이 용이하게 된다.
- 그러나 대체로 터널 입구에서 10[m]정도는 주광이 입사된다고 보고 있다. 따라서 본 시설물의 길이가 10[m]가 넘기 때문에 터널 내부에 입사되는 주광의 영향을 충분히 감쇠 시켜 시각순응에 도움을 주고 있는 것으로 나타났다. 그리고 이러한 결과는 컴퓨터 시뮬레이션과 모형실험의 조도 측정에 의하여 검증되고 있다.
- 75로 볼 수 있다. 또한 사용중 캐노피 재질의 투과율 감소를 10[%]로 설정하여, 초기 투과율은 50[%J로 하는 것이 타당하다고 사료된다.
- 30[%]로 결정하였다. 본 장의 모든 결과는 투과율 30[%]의 구조물에 대하여 검토한 것으로, 결과는 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형에서 모두 적용에 적합한 것으로 조사되었다. 모든 시설물은 사용 중의 환경적인 오염 및 재질의 경년변화를 고려하여 최초의 설계값을 결정하여야 한다.
후속연구
- 그리고 이러한 결과는 컴퓨터 시뮬레이션과 모형실험의 조도 측정에 의하여 검증되고 있다. 부가적으로 시각순응시설이 터널의 입구부와 더불어 출구부에도 함께 설치되므로 출구부에 설치된 시설물도 입구부와 동일한 재질과 유사한 구조로 설치되므로 출구부 시설물에 의한 조도 감쇠 효과도 기대가 되므로 출구부에서 문제점으로 지적되는 화이트홀 효과를 저감시킬 수 있을 것으로 기대된다.
- 이상의 결과에 의하여 제안된 시각 순응 구조물은 터널 진입시에 나타나는 심리적 불안감을 제거하여 안락한 주행과 사고감소에 도움이 될 것으로 사료된다.
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