[논문]전조등 조도변동에 대한 운전자의 인식연구 : 1. 실험조건 설정을 위한 선행연구

김기훈; 이창모; 김현지; 안옥희; 김훈

[국내논문] 전조등 조도변동에 대한 운전자의 인식연구 : 1. 실험조건 설정을 위한 선행연구
A Study on Driver's Perception over the Change of the Headlamp's Illuminance 1. Preceding Study for Experimental Condition Set-up 원문보기

김기훈 (강원대학교 전기전자공학부) , 이창모 (강원대학교 전기전자공학부) , 김현지 (영남대학교 가족주거학) , 안옥희 (영남대학교 가족주거학) , 김훈 (강원대학교 전기전자공학부)

야간 운전시 전조등의 밝기 변동에 대한 운전자의 인식 연구를 위하여 먼저 실내 실험실을 설계 및 구축하고 전조등의 순간적인 밝기 변동과 피험자의 뇌파 측정을 위한 시스템을 구축하였다. 실내 실험실의 설계를 위해 야간 운전시 전조등에 의한 운전자의 순응휘도를 먼저 결정한 후, 순응휘도를 바탕으로 실내 실험실의 바닥면, 수직벽, 측벽 등의 반사율을 계산하고, 실내 실험실의 수직벽 상에 출현할 장애물의 크기와 밝기를 계산하였다. 또한 피험자의 뇌파 측정을 위해서는 32개의 뇌파 측정 채널과 1개의 트리거 채널을 지니고 있는 WEEG-32를 사용하였고, 전조등의 순간적인 전압 변동을 위해서는 HP 6032-A를 사용하였다. 또한 HP 6032-A와 WEEG-32를 제어하기 위한 콘트롤러를 제작하였고 본 실험에 들어가기 전 예비실험을 행하여 실험 시간, 피험자 휴식 시간, 구체적 실험 순서, 전조등의 전압변화 패턴, 장애물 경로 등을 결정하였다.

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문제 정의

것을 알 수 있었다. 이 후 본 실험에서는 좀 더 많은 피험자를 대상으로 각 전압패턴에서의 전압 변동의 정도, 전압변동 시간, 장애물의 경로, 장애물 출현 시간에 대한 영향을 파악하는데 주력하기로 하였다.

가설 설정

도로조명 시설 설치기준에서도 반사율 2애:%]인 물체의 보임을 기초로 기준휘도의 최저치를 정하고 있다. 그러므로 장애물의 반사율은 완전 확산면의 20[%]로 가정한다[3].
실험실 바닥면의 조도가 균일하고, 바닥 재질이 완전 확산반사를 한다고 가정하면 앞에서 구한 표준 휘도분포 패턴을 모의하는 바닥면의 반사율 분포를 구할 수 있다. 즉 바닥면이 완전 확산면일 때 식 (2)가 성 립된다.

제안 방법

0 이상이고 신체적인 불편함 없이 브레이크를 정상적으로 밟을 수 있는 신체 건강한 자로, 20대의 남자 8인을 대상으로 하였다. 또한 피험자에게 제시되는 전압파형은 Vb 와 △!, 전압패턴을 고려하여 랜덤하게 제시하여 피험자가 미리 측정 전압파형을 예측하지 못하도록 하였다.
또한 측정값의 차이가 장애물 경로 4 번과 5번을 제외하면 경로 2번과 4번의 값이 가장 작으며 경로 2와 4번은 도로 중심선에서 좌, 우측 방향으로 같은 거리에서 장애물이 출현한다. 그러므로 장애물의 경로에 대한 영향을 최소화 하여야 하는 실험에서는 장애물 경로 2와 4를 선택하여 본 실험에서 측정하기로 하였다. 장애물 경로 4번과 5번을 선택하지 않은 이유는 장애물의 경로 모두가 도로 우측으로 치우치게 됨으로 선택하지 않는 것으로 하였다.
페인팅 작업을 하였다. 그리고 전조등에 의한 수직 벽 상의 연직면 조도는 매우 높으므로 순응휘도를 달성하기 위해 필터 및 아크릴을 사용하여 수직 전면으로 향하는 전조등의 상향광을 차단하였다. 또한 피험자가 전조등에 순응하기 위한 공간을 마련하기 위하여 차광판을 설치하고 차광판 또한 동일한 반사율 별로 구역을 분할하고 페인팅 작업을 하였다.
실험실 바닥면은 도로 부를 구현하기 위한 페인팅 작업을 위하여 합판으로 덮었고, 실험실 측면부는 일정 간격의 돌출부를 가리고 이 후 페인팅 작업을 위하여 석고보드를 설치하였다. 또한 실험실 천정부는 조명기구가 설치되어 있으므로 그것을 가리기 위하여 무광택의 반사율이 0인 흑지로 처리하였다. 그리고 측정을 위한 모의차량을 실내 실험실에 배치시키고, 흑색의 무광택 페인트로 도장하였으며, 전조등을 모의차량에 설치하였다.
그리고 전조등에 의한 수직 벽 상의 연직면 조도는 매우 높으므로 순응휘도를 달성하기 위해 필터 및 아크릴을 사용하여 수직 전면으로 향하는 전조등의 상향광을 차단하였다. 또한 피험자가 전조등에 순응하기 위한 공간을 마련하기 위하여 차광판을 설치하고 차광판 또한 동일한 반사율 별로 구역을 분할하고 페인팅 작업을 하였다. 그림 8은 이러한 실험실 공사의 과정을 나타내고 있다.
본 실험에 들어가기 전 4가지의 전압패턴과 5가지의 장애물 경로를 정의하고 예비 실험을 통하여 실험 시간, 피험자 휴식 시간, 구체적 실험 순서 등을 결정하고, 전조등의 전압변화 패턴, 장애물 경로에 대한 영향을 미리 파악하고자 예비실험을 실시하였다.
실험실 바닥면 및 측면부는 순응휘도를 달성하기 위하여 동일한 반사율 별로 구역을 분할하고 분할된 구역별로 페인팅 작업을 하였다. 그리고 전조등에 의한 수직 벽 상의 연직면 조도는 매우 높으므로 순응휘도를 달성하기 위해 필터 및 아크릴을 사용하여 수직 전면으로 향하는 전조등의 상향광을 차단하였다.
실험실 천정면 및 뒤쪽 벽면은 외광이 없는 상황에서의 야간 운전을 모의하여야 하므로 반사율이 0인 흑색의 무반사 확산 페인트로 처리하기로 하였다.
이와 같이 휘도 계수(L/E)를 계산하고 주어진 전조등의 배광 파일로부터 Lumen-micro를 이용하여 양측 전조등에 의한 노면의 수평면 조도분포를 계산한 다음 이값을 휘도계수 값에 곱하여 운전자의 순응휘도를 계산하였다. 그림 2는 도로폭과 길이방향에 양측 전조 등의 등 조도 곡선을 나타내고 있고.
측정시스템의 구성은 그림 9 같이 구성하였고 피험자가 바라보는 장애물의 크기, 위치, 밝기 변화 및 배경이 되는 노면을 모의하기 위해 영상 프로그램을 제작하였다. 장애물의 위치 및 크기 변화는 프로젝터의 영상좌표 X, y와 시간에 따른 장애물 크기와 밝기 값을 입력함으로써 달성될 수 있다.

대상 데이터

피험자는 운전 면허증 보유자로서 교정시력 1.0 이상이고 신체적인 불편함 없이 브레이크를 정상적으로 밟을 수 있는 신체 건강한 자로, 20대의 남자 8인을 대상으로 하였다. 또한 피험자에게 제시되는 전압파형은 Vb 와 △!, 전압패턴을 고려하여 랜덤하게 제시하여 피험자가 미리 측정 전압파형을 예측하지 못하도록 하였다.

이론/모형

그러나 CIE에서 제시하는 표준노면의 휘도계수 값을 보면 이러한 전조등의 각도 범위에 해당되는。와 Y각에 대한 데이터는제공되고 있지 않다. 따라서 전조등에 해당하는 휘도계수(L/E) 값을 구하기 위해 C₁E에서 제공되지 않는 영역의 데이터를 외삽법으로 구하였다.

성능/효과

예비 실험의 측정 결과를 통하여 피험자의 장애물 인식 반응시간은 장애물이 출현하였을 당시의 밝기에 의존한다는 것을 알 수 있었다. 이 후 본 실험에서는 좀 더 많은 피험자를 대상으로 각 전압패턴에서의 전압 변동의 정도, 전압변동 시간, 장애물의 경로, 장애물 출현 시간에 대한 영향을 파악하는데 주력하기로 하였다.

후속연구

전조등으로 조명된 벽면의 조도는 수평면보다도 매우 높아지게 되므로 이를 반영해서 벽면의 반사율은 감소시켜야 한다. 즉, 수직 벽면의 조도가 해당되는 노면의 조도보다 10배 높은 경우, 실제 노면의 반사율보다도 1/10 낮은 반사율의 도장을 행하여야 하며, 이는 실제 실험실 구성 과정에서 계속 확인하여야 할 것이다.

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