18(4)-05(유민정).fm

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1 J. Korean Soc. Living Environ. Sys. Vol. 18, No. 4, pp 383~391(2011) 한국생활환경학회지제 18 권제 4 호 2011 년 기존가로등과 LED 가로등의디자인경향및성능분석 유민정 * 김유신 * 최안섭 * * 세종대학교건축공학과 Analysis of the Design Trend and Performance of Conventional Roadway Lighting and LED Roadway Lighting Min-Jeong Yoo*, Yu-Sin Kim* and An-Seop Choi* *Department of Architectural Engineering, Sejong University, Seoul, Korea Abstract : Roadway lighting offer the safe visual environment to drivers so that they can have a clear view, resulting in decrease of traffic accidents. Roadway lighting is also one of the important elements in urban landscape field. The aim of this study is to investigate the design trend of roadway lighting in Seoul, and analyze a new design for roadway lighting in the future. Moreover, as LED lamp is applied in roadway lighting, this study investigated how LED is applied in design aspect. Finally, to find out about the problem, such as excessive glare, low luminous flux, and narrow distribution of light, analysis of performance is performed through a computer simulation. Key words : Roadway lighting, LED Roadway lighting, Design Trend of Roadway lighting 1. 서론 1.1. 연구배경가로등의설치목적은도로를이용하는운전자나보행자에게신속, 정확하고편안한시각환경을제공할뿐만아니라편리한교통의이용, 안전성개선, 야간의교통사고를감소시키는역할을한다. 이러한기능적인측면뿐만아니라디자인측면에서도가로등은거리가구 (street furniture) 의일환으로주변거리와건물파사드 (facade) 와의조화가중요하다 ( 장은석, 2008). 초기의가로등은단순히어둠을밝히는기능적인측면을중점적으로고려하여설치되었다. 반면, 최근에는가로등의기능적요소와더불어디자인적인요소까지고려하기시작하여도시미관을개선하고, 나아가지역의브랜드역할을하며지역특산물을상징화하기도한다. 또한디자인적요소가고려된가로등은다양한분야에서활용되고있으며최근새로운조명용램 교신저자 : 최안섭 ( 우 ) 서울특별시광진구군자동 98 번지, 세종대학교건축공학과전화번호 : aschoi@sejong.ac.kr 프로각광받고있는 LED 를가로등에접목하고있다 연구의목적및방법본연구에서는서울시를중심으로가로등의디자인경향분석과기존가로등과 LED 가로등의성능분석을하였다. 우선기존가로등의디자인경향을알아보기위해사용램프와가로등주 (pole) 의재질, 암 (arm) 등항목별로나누어시대별로변화양상을조사하였다. 이를통해가로등디자인의과거, 현재, 그리고미래경향을파악하였다. 그리고기존램프에서 LED 램프가가로등으로쓰이게되면서기존가로등과디자인적측면에서어떠한차이가있는지분석하였고, 시뮬레이션을통해 LED 가로등의성능적인측면까지살펴보았다. 이를위해현재쓰이고있는가로등의램프중성능이가장좋은세라믹메탈핼라이드 (Ceramic Metal Halide ; CMH) 가로등과의비교 분석을수행하였다. Fig. 1 은본연구의방법및절차를도식화한것이다. 2. 가로등의디자인경향분석 본연구에서는가로등디자인의경향파악을위해 383

2 384 유민정 김유신 최안섭 Fig. 1. Study method and procedure. 서울시를중심으로기존가로등과 LED 가로등으로나누어서조사 분석하였다. 먼저디자인의변화추세를분석하기위해 1970 년대부터최근까지의기존가로등의사례조사를실시하였다. 이를위해서울시의각구청도로과, 도로시설팀을방문하거나전화문의를통해가로등설치사례자료수집을하였고를토대로가로등디자인의경향을시대별로정리하였다. 그리고가로등의사용된램프와등주의재질, 암의형태등으로구분하여가로등디자인변화경향을비교 분석하였다. 또한기존가로등에 LED 램프가접목되면서 LED 가로등의디자인변화양상을알아보았다 기존가로등의디자인경향 사용램프의변화 1960 년대에가로등의형태가처음으로생겼으며, 200W 의수은램프가최초로설치되었다. 그리고 1980 년에접어들면서에너지파동이후, 88 서울올림픽 개최결정과 86 아시아경기대회 개최결정, 통행금지해제등의계기로가로등의설치가본격적으로활발해졌으며, 그개수도증가하였다 년대에원효대교와올림픽대교에각각고압나트륨가로등이설치되었고, 그이후메탈핼라이드가로등이뒤이어설치되었다. 그리고기존의고압수은램프에메탈핼라이드화합물을첨가한세라믹메탈핼라이드램프가등장하면서가로등램프의교체가시작되었다 ( 광진구청, 2010) 년대이후, 고효율메탈핼라이드램프나세라믹메탈핼라이드램프와같은작은램프가사용되면서광학적으로발광부의표면적이작아져작고효율적인반사갓의구현이가능해졌다. 그결과원하는곳에만빛을보낼수있게되어기존의가로등보다산란광의발생을방지할수있게되었다 ( 김훈, 2004). 그리고세라믹메탈핼라이드램프는자연광에가까운백색광을나타내어야간에도물체의고유색을잘드러나게함으로 써사물의식별이용이한점때문에도로조명에적합한램프로인정받고있다. 또한기존램프보다고효율로써소비전력이기존 400 W 보다낮은 140~250 W 로전기료감소는물론이산화탄소배출량을줄일수있는고효율친환경램프이다. 이와같은장점으로인해서울시를비롯한많은지자체들이기존나트륨램프를세라믹메탈핼라이드램프로교체하려는움직임을본격화하고있다. 최근들어주목받고있는 LED 램프는저탄소녹색성장정책기조에발맞춰관심이증폭되고있는상황이다. 가로등의램프를 LED 로교체할경우, 소비전력를파격적으로줄일수있고, 반영구적인수명도장점으로작용하고있다. 또한친환경적이고내구성및유지 보수비용도획기적으로줄일수있을것이다 가로등주의재질변화 1970 년대초기의가로등은스틸재질의등주로설치되었다. 그뒤 1980 년대에스테인레스스틸재질로바뀌는추세였지만, 빛반사로인하여운전자가눈부심등을느낄수있다는문제점이지적되어, 최근다시스틸재질로바뀌고있다. 이재질들은일반스틸에비해상대적으로내식성이강하기때문에미관을중요시하는장식재로많이사용된다. 최근서울시디자인총괄본부에서발표한 서울도로조명가이드라인 에서는도로조명기구의적용시알루미늄, 철재, 목재등재활용이가능한경제적인재질로제작하도록권장하고있다 ( 서울시디자인총괄본부, 2008) 암디자인의변화가로등에서암은등주에서램프까지도로또는보행로로뻗어나가는부분을말한다. 이러한암디자인의경우, 가로등이처음설치되었던 1970 년대초반에는등주부터암과등기구까지일치되는단순한형태였지만, 점차각구청에서노선별로구청의고유이미지를부각시킬수있는가로등을디자인함에따라관할구별로가지각색의가로등디자인이나타나게되었다. 다음 Table 1 은현재관할구별로다양한디자인의가로등이설치된사례이고, Table 2 는그중대표적인사례로대로별로각기다른디자인의가로등이설치되어있는사례이다. 이처럼각관할구마다노선별로다른디자인의가로등이설치되면서같은서울시안에서디자인이통일되지못하여미관상복잡하고혼란을일으킬수있다는의견이제시되었다. 그에따라서울시디자인총괄본 한국생활환경학회지

기존가로등과 LED 가로등의디자인경향및성능분석 385 Table 1. Case of roadway lighting in each main district office 광진구종로구강동구 중구강남구동대문구 다. 또한친경관성을위해암의길이를최대한짧게하거나, 암이없는폴헤드 (pole head) 형식을권장하고있다 ( 서울시디자인총괄본부, 2008).

부는혼란스럽고무질서한공공시설물을개선하기위한디자인기본방향과원칙을제시함으로써불필요한장식보다는기능성을중시하며단순하고매끄러운형태로변화하고있다. 2.1.4. 서울시가로등디자인의향후경향본연구는가로등디자인트렌드를살피고앞으로의디자인방향을제시하기위하여시대별로조명방식, 사용방식, 램프, 컬러, 재질, 그리고암의디자인별로나누어변화양상을살펴보았다.

3 기존가로등과 LED 가로등의디자인경향및성능분석 385 Table 1. Case of roadway lighting in each main district office 광진구종로구강동구 중구강남구동대문구 다. 또한친경관성을위해암의길이를최대한짧게하거나, 암이없는폴헤드 (pole head) 형식을권장하고있다 ( 서울시디자인총괄본부, 2008). 서울시의 도로조명가이드라인 발표와 LED 가로등의등장으로인하여향후가로등디자인에이러한요소들이반영될것으로예상된다. 그에따라앞으로는장식적인요소는배제하고, 주변환경과조화를이루는색채와형태의가로등디자인이등장할것으로예상된다. 다음 Table 3 은서울시가로등디자인의경향을요약한것이며, Table 4 는서울시가로등디자인의현재와향후미래디자인의전반적인경향을요약정리한것이다. Table 2. Case of roadway lighting sorted of line 테헤란로 (1996) 압구정로 (1997) 봉은사로 (1997) 학동로 (2000) 삼성로 (2007) 남부순환로 (2009) 풍납로 (2000) 강동대로 (2005) 선사로 (2009) 부는혼란스럽고무질서한공공시설물을개선하기위한디자인기본방향과원칙을제시함으로써불필요한장식보다는기능성을중시하며단순하고매끄러운형태로변화하고있다 서울시가로등디자인의향후경향본연구는가로등디자인트렌드를살피고앞으로의디자인방향을제시하기위하여시대별로조명방식, 사용방식, 램프, 컬러, 재질, 그리고암의디자인별로나누어변화양상을살펴보았다 년서울시디자인총괄본부는도로환경개선을위해 도로조명가이드라인 을발표하였다. 그중도로조명기구의적용기준으로등기구의외함은주변환경과조화롭도록단순하면서도미려하게제작하여설치하도록제시하고있 Table 3. Trend investigation of roadway lighting design in Seoul 연대 등기구형태 등기구이미지 세종로형 (1970) 무역의거리형 (1980) 가양대교형 (1990) 서울시선정우수공공디자인 (2009) 사용방식 Semi-Cutoff Full Cutoff 사용램프 램프색암디자인등주재질변화 수은램프 고압나트륨램프 메탈핼라이드램프 고압나트륨램프 형광수은램프 메탈핼라이드램프 Blurish Yellow White 단순일체 다양한디자인 메탈핼라이드램프 세라믹메탈핼라이드램프 기능적통일적 알루미늄 스테인레스스틸 스틸 Table 4. Overall trend of roadway lighting design 가로등디자인의현재 - 구청별 노선별로다양한디자인 - 디자인에일관성이없어, 도시경관의연속성저해 + 가로등디자인의변화요소 - LED 램프와같은새로운램프개발 - 서울시도로조명가이드라인제시 가로등디자인의미래경향 - 주변환경과조화되는색채와형태의디자인 - 장식적인요소배제 제 18 권제 4 호 2011 년

386 유민정 김유신 최안섭 2.2. LED 가로등의디자인경향 2010 년 1 월서울시는 서울시광원의 LED 교체기본계획 을발표하였는데, 오는 2020 년까지공공기관조명의 100% 를 LED 조명으로교체하고, 2030 년까지민간부문조명의 80% 를 LED 조명으로교체하겠다는내용이다 ( 김창수, 2010).

이는 LED 램프의방열, 방습처리등의영향으로인한것으로써 LED 가로등의등기구디자인은크게두가지의경우로나누어진다. 첫번째는 Fig. 2 와같이기존가로등의디자인을유지하면서 LED 램프를접목시킨형태이다. 이러한형태는 LED 가로등의등기구부분이기존가로등의등기구형태에비해비교적얇고평평한형태를취하면서도가로등의전체적형태는기존의디자인에서크게벗어나지않는경우가대부분이다.

4 386 유민정 김유신 최안섭 2.2. LED 가로등의디자인경향 2010 년 1 월서울시는 서울시광원의 LED 교체기본계획 을발표하였는데, 오는 2020 년까지공공기관조명의 100% 를 LED 조명으로교체하고, 2030 년까지민간부문조명의 80% 를 LED 조명으로교체하겠다는내용이다 ( 김창수, 2010). 그에따라 LED 램프를접목시킨가로등이등장하고있으며, 국내 외에다양한 LED 가로등이등장하고있는추세이다. 그에따라기존램프에서 LED 램프의적용시가로등등기구의디자인에도변화가나타나고있다 LED 가로등의디자인경향기존가로등에서 LED 가로등으로바뀌면서가로등디자인변화양상은가로등주의디자인이그대로유지되면서등기구부분의디자인이기존의디자인과다른양상을보이고있다. 이는 LED 램프의방열, 방습처리등의영향으로인한것으로써 LED 가로등의등기구디자인은크게두가지의경우로나누어진다. 첫번째는 Fig. 2 와같이기존가로등의디자인을유지하면서 LED 램프를접목시킨형태이다. 이러한형태는 LED 가로등의등기구부분이기존가로등의등기구형태에비해비교적얇고평평한형태를취하면서도가로등의전체적형태는기존의디자인에서크게벗어나지않는경우가대부분이다. 두번째는 LED 램프의광특성을고려해디자인에반영한형태의경우이다. 이는 LED 램프의크기가기존램프에비해작기때문에비교적자유로운디자인이가능해지는장점을이용한것이다. 그리고입체적인형태를띠게됨으로써평평한형태에비하여배광조절이용이하여다양한형태의배광구현이가능하다. Fig. 3 은입체적인형태의 LED 가로등사례이다. Fig. 2. LED roadway lighting of flat form. Fig. 3. LED roadway lighting of stereoscopic form. 일반적으로평평한형태의 LED 가로등은전력이 75~100 W 정도이며, 왕복 2 차선과같은좁은도로의보안등으로쓰이는경우가대부분이다. 그리고입체적인형태인 LED 가로등의소비전력은 100~250 W 이며, 넓은배광제어가가능함에따라왕복 4~6 차선도로의가로등으로쓰인다. 그러나 LED 가로등의등기구는 LED 소자의설치개수의증가에따라무게와소비전력의증가와더불어그에따라 LED 램프의발열문제가발생하게된다. 이를해결하기위해등기구부분에방열과방습장치를설치해야하며, 그로인해 LED 가로등의등기구형상이커지는경향을나타낸다. 이러한 LED 가로등등기구무게의증가로인한안전의위험을감안해그무게를 20 kg 이하로강제하는방안이추진되고있다 ( 전자신문, 2010). Table 5 는 LED 가로등의경향을개략적으로정리한것이다. Table 6 은수도권에설치되어있는 LED 가로등의제원및설치기구와설치사례이다. LED 가로등의디자인경향파악을위하여현재수도권에설치되어있는 LED 가로등의사례를비교 분석하였다. 아직국내에 LED 가로등이설치되어있는곳이많지않으나경향을살펴보면대부분의 LED 가로등은왕복 4~6 차선에설치되어있고, 소비전력은 150 W 가보편적이었다. 그리고디자인의경우주변경관을해치지않으며단순하고등주부터암까지단순일체화되는디자인의경향을나타내었다. 또한가로등헤드의경우입체적인형태보다넓고평평한형태가설치된곳이많았으며소비전력이큰가로등의경우에는입체적인형태를취하고있었다. Table 5. Trend investigation of LED roadway lighting 구분 평평함 (Flat) 입체적 (Stereoscopic) 소비전력 75~100 W 100~250 W 용도 보안등 가로등 설치도로 왕복 2차선 왕복 4~6차선 색온도 5,000~6,000 K 연색성 Ra > 70 수명 약 50,000시간이상 전원공급 AC 110~240 V/ DC 30~60 V 무게 약 12 kg 약 14 kg 소자 1 W (Power LED) 1 W, 3 W 소자개수 60~78개 70~90개 대체램프 나트륨램프, 메탈핼라이드램프 한국생활환경학회지

설치장소 인천국제공항청사진입로 인천광역시계양구 도로차선 왕복 4차선 왕복 4차선 소비전력 100 W 150 W 기구이미지 설치사례이미지 설치장소 원주시가현교 남태령고개 도로차선 왕복 6차선 왕복

그중좁은배광으로인한문제점은균제도가나빠지고, 가로등의밝고어두운구간의반복으로노면에드리워질수록운전자는착각을일으킬가능성이커져교통사고유발의원인이된다고지적받고있다. 3.1.

Relux 는 1994 년에스위스 Relux 사에서개발한상용프로그램으로조명에대한배광을가지고빛이어떻게표현되는지수치및그래픽으로표현해주는소프트웨어이다.

그리도조도계산및분석에는광속전달법을기반으로하는독자적인계산알고리즘 (point-to-point) 을사용한다.

5 기존가로등과 LED 가로등의디자인경향및성능분석 387 Table 6. Case study of LED roadway lighting 설치장소 테헤란로북68길 남부순환로 도로차선 일방통행 2차선 왕복 6차선 소비전력 93 W 140 W (2등 ) 기구이미지 설치사례이미지 설치장소 인천국제공항청사진입로 인천광역시계양구 도로차선 왕복 4차선 왕복 4차선 소비전력 100 W 150 W 기구이미지 설치사례이미지 설치장소 원주시가현교 남태령고개 도로차선 왕복 6차선 왕복 4차선 소비전력 150 W 180 W 기구이미지 설치사례이미지 3. LED 가로등의성능분석 도로조명의주요목적은주 야간에도로이용자의시각환경을개선하여쾌적하게도로를이용할수있 도록하는것이다. 이를위해서는가로등의발광효율과배광형태등의성능적인측면이뒷받침되어야한다. 그러나현재출시되고있는 LED 가로등의경우 LED 램프의직진성으로인해빛이도로면을바로비추어빛의손실이적어효율이높다는장점에비해지나친눈부심, 낮은광속, 좁은배광등이문제점으로지적되고있다. 그중좁은배광으로인한문제점은균제도가나빠지고, 가로등의밝고어두운구간의반복으로노면에드리워질수록운전자는착각을일으킬가능성이커져교통사고유발의원인이된다고지적받고있다 조명시뮬레이션소프트웨어개요본연구에서는향후설치가증대될것으로사료되는 LED 가로등과기존가로등중세라믹메탈핼라이드가로등의성능비교 분석을위해 Relux Pro 를이용하여시뮬레이션을수행하였다. Relux 는 1994 년에스위스 Relux 사에서개발한상용프로그램으로조명에대한배광을가지고빛이어떻게표현되는지수치및그래픽으로표현해주는소프트웨어이다. Relux 는공개된인터페이스의소프트웨어로, 실내 외공간뿐만아니라도로설계를위한인공조명, 주광시뮬레이션등이가능하다. 그리도조도계산및분석에는광속전달법을기반으로하는독자적인계산알고리즘 (point-to-point) 을사용한다. 이는조도계산과정에서시간을단축시키기위해개발된것이며하나의유한요소로부터받은광속을다른유한요소로재반사할때, 그차이가일정한값이하가되면계산을끝내는방식이다. 이때일정한값은 Relux 의계산알고리즘에의한것으로광속전달법의직접성분이가장밝은유한요소에의해결정되어지는기준벡터값이다 (Relux User's Guide, 2006). 이소프트웨어를이용하여 LED 가로등과세라믹메탈핼라이드가로등의성능분석을수행하였다 시뮬레이션의조건및방법본시뮬레이션은차세대 LED 가로등의개발에필요한광학적특성및성능분석을위한것으로, 기존의세라믹메탈핼라이드가로등과 LED 가로등을비교하여시뮬레이션을수행하였다. 가로등의배열방식은마주보기방식과지그재그방식으로나누어서실행하였다. 그러나마주보기방식으로가로등을배치하게되면세라믹메탈핼라이드가로등과 LED 가로등의결과값이 KS 기준과비교하였을때만족하지못하는 제 18 권제 4 호 2011 년

5 m 도로기준 M2 도로노면 Type R2 조명기구간격 30 m, 25 m, 20 m, 15 m, 10 m h : 조명기구의설치높이 (m) δ : 경사각도 ( ) u : 오버행 (m) b : 도로폭 (m) 시뮬레이션도로의조건 는고속도로, 자동차전용도로이다.

6 388 유민정 김유신 최안섭 점이많았기때문에, 본연구에서는 Table 7 과같이지그재그배열만기준으로하였다. 그리고본연구에서수행한시뮬레이션의도로조건은상하행선이분리되고, 출입이완전히제한되어있 Table 7. Road situation for simulation 항목 기준 항목 기준 등주높이 (h) 10 m 조명기구배열지그재그배열 오버행 (u) 2 m 경사각도 () 5 도로폭 (b) 21 m 차선중앙폭 0.5 m 도로기준 M2 도로노면 Type R2 조명기구간격 30 m, 25 m, 20 m, 15 m, 10 m h : 조명기구의설치높이 (m) δ : 경사각도 ( ) u : 오버행 (m) b : 도로폭 (m) 시뮬레이션도로의조건 는고속도로, 자동차전용도로이다. 그리고선정한가로등은현재 KS 제품인증을받은 LED 150 W 가로등과세라믹메탈핼라이드 150 W 가로등이다. 선정된세라믹메탈핼라이드램프와 LED 램프의제원비교는 Table 8 과같다. Table 8 의가로등의제원항목중시스템소비전력은 SMPS(Switching-Mode Power Supplies: 전원공급장치 ) 로인해소모되는전력도포함한것이다. 그리고도로기준과도로노면타입은 KS 도로조명기준을준수하여현재서울시의고속도로와자동차전용도로의환경에맞는항목을선정하였다. LED 가로등은두제품모두왕복 4~6 차선도로에설치할목적으로출시되었고, 등기구는입체적인형태인것이다. 그리고제원비교항목중램프와기구의효율이제시되어있는데, 램프 ( 소자 ) 의효율측면에서는세라믹메탈핼라이드램프와 LED 램프가비슷하지만, 등기구효율측면에서는 LED 램프가더우수하다는것을알수있다 시뮬레이션결과조명기구설치간격에따른시뮬레이션결과를비교하기쉽도록 Fig. 4 에정리하였다. 그리고시뮬레이션결과를바탕으로각가로등의성능평가에척도가되는지표들인조명기구의간격, 종합휘도균제도, 차선축휘도균제도, 평균노면휘도를비교 분석하였다. Table 8. Specification of selected roadway lighting 시뮬레이션선정가로등의이미지세라믹메탈핼라이드가로등 LED 가로등 A사 B사 C사 D사 이미지 배광 형태 시뮬레이션가로등의제원 항목 CMH 150 W LED 150 W A사 B사 C사 D사 기구광속 (lm) 14,500 13,500 12,712 11,600 램프효율 (lm/w) 기구효율 (%) 시스템소비전력 (W) 조명기구의간격 (m) 시뮬레이션에서의가로등간격은 KS 도로조명기준항목만족을목표로했을때, 각가로등사이의거리를말한다. 따라서가로등의간격이좁다는것은동일배치간격을기준으로했을때, 가로등의설치대수가많아지는것을의미하며, 이는에너지소비의증가를의미한다 종합휘도균제도 (L min /L avg ) 종합휘도균제도는노면의균일한휘도분포를나타내는지표로서이지수가높을수록좋은조명환경이라고말할수있다. Fig. 4 에서 A 사가로등을제외한모든가로등이전체적으로 0.4 이상의비교적우수한균제도를보이고있다. 특히 D 사의 LED 가로등의종합휘도균제도가 0.6~0.9 로 KS 기준인 0.4 보다상대적으로높은편이다. 이는 D 사의배광형태가다른가로등에비하여넓고고르게퍼지는형태이기때문에높은균제도값이나온것으로사료된다. 한국생활환경학회지

기존가로등과 LED 가로등의디자인경향및성능분석 389 Fig. 4. Results of simulation (uniformity factor). Fig. 5. Results of simulation (longitudinal uniformity). 3.3.3. 차선축휘도균제도 (L min /L max ) 차선축휘도균제도는전방노면의눈에보이는밝기분포의균일한정도를나타내는휘도의비로써차로중심선상에서의최소휘도와동일한차로중심선상에서의최대휘도의비를의미한다.

평균노면휘도 (cd/m 2 ) 도로조명 KS 도로조명기준에서는도로조명등급이 M2( 고속도로전용도로 ) 일때 1.5[cd/m 2 ] 로규정해놓고있다. Fig. 6 에서 A 사와 B 사, 그리고 C 사의가로등이설치간격이 20 m 일때부터평균노면휘도기준을만족하고있다. 그러나 D 사가로등은 10 m 일때부터평균노면휘도의기준을만족하는것으로나타났다. Fig. 6. Results of simulation (average luminance).

2(X) 0.6(X) 0.8(X) 13(X) 0.5 0.3(X) 25m 0.7 0.9 1.0(X) 16 0.6 0.4(X) 20m 0.7 0.9 1.3 20.8 0.7 0.5 15m 0.7 1.0 1.7 27.7 0.8 0.7 10m 0.7 1.0 2.6 41.6 0.8 0.7 B사 (CMH) 30m 0.4 0.8 1.2(X) 18 0.4 0.1(X) 25m 0.

7 기존가로등과 LED 가로등의디자인경향및성능분석 389 Fig. 4. Results of simulation (uniformity factor). Fig. 5. Results of simulation (longitudinal uniformity) 차선축휘도균제도 (L min /L max ) 차선축휘도균제도는전방노면의눈에보이는밝기분포의균일한정도를나타내는휘도의비로써차로중심선상에서의최소휘도와동일한차로중심선상에서의최대휘도의비를의미한다. 본시뮬레이션의도로상황에맞는 KS 기준차선축휘도균제도는 0.7 이다. 그림 5 에서 B 사와 C 사는설치간격이 10~30 m 일때차선축휘도균제도가모두만족하는우수한결과가나왔다. 반면 A 사가로등의설치간격이 20 m 일때, D 사가로등은 15 m 일때비로소기준에만족하는결과가나왔다 평균노면휘도 (cd/m 2 ) 도로조명 KS 도로조명기준에서는도로조명등급이 M2( 고속도로전용도로 ) 일때 1.5[cd/m 2 ] 로규정해놓고있다. Fig. 6 에서 A 사와 B 사, 그리고 C 사의가로등이설치간격이 20 m 일때부터평균노면휘도기준을만족하고있다. 그러나 D 사가로등은 10 m 일때부터평균노면휘도의기준을만족하는것으로나타났다. Fig. 6. Results of simulation (average luminance). Table 9. The result of simulation 구분 종합균제도 (Uo) L min /L avg 휘도 차선축균제도 (U1) L min /L max 평균노면휘도 (cd/) 평균노면조도 (lx) 조도 종합조도균제도 (UE0) E min /E avg 차선축조도균제도 (UE1) E min /E max 기준 A사 (CMH) 30m 0.2(X) 0.6(X) 0.8(X) 13(X) (X) 25m (X) (X) 20m m m B사 (CMH) 30m (X) (X) 25m (X) (X) 20m m m C사 (LED) 30m (X) 12(X) (X) 25m (X) m m m D사 (LED) 30m (X) 0.5(X) 13(X) (X) 25m (X) 0.6(X) (X) 20m (X) (X) 15m (X) m 제 18 권제 4 호 2011 년

8 390 유민정 김유신 최안섭 조도기준분석조도기준을분석한결과, 평균노면조도는기구배치간격이약 25 m 일때부터기준값을만족하는결과가나타났다. 그리고 A 사를제외한 3 가지의가로등의종합조도균제도는기준인 0.4 보다높게나왔다. 특히 C 사가로등이 0.7~0.8 로우수한결과로나타났다. 그러나차선축조도균제도에있어서 C 사가로등은 25 m 에서기준인 0.5 를만족하였으며, 이를제외한모든가로등은기구배치간격이 20 m 가되어서야기준을만족하였다. Table 9 은시뮬레이션의결과값을나타낸것이다 소결본연구에서수행한시뮬레이션은최근새로운램프로주목받고있는 LED 가로등의성능을분석하기위한것이며, 이를위해 LED 가로등과세라믹메탈핼라이드가로등을비교하였다. 그결과, 세라믹메탈핼라이드가로등의경우평균적으로설치간격이 20 m 일때부터 KS 도로조명기준휘도와조도를모두만족하였다. 그리고 LED 가로등의경우 C 사는세라믹메탈핼라이드가로등과동일하게 20 m 일때부터모든조건을만족하였으나, D 사의가로등은평균노면휘도가기준보다낮게나와배치간격이 10 m 가되었을때모든기준에만족하는결과가나왔다. 이와같이 LED 가로등의경우광속이비슷할지라도기구의효율은높지만램프의광속이낮은경우, 또는배광기술이취약한경우가로등으로서의낮은성능을나타내고있다. 따라서앞으로이러한기술적인취약점을보완하면앞으로 LED 가로등의상용화에기여할수있을것이다. 4. 결론 본연구는국내가로등의디자인트렌드를알아보기위해서울시를중심으로가로등의램프, 암, 재질별변천사를살펴보았다. 그리고최근사용이증대될것으로보이는 LED 가로등에나타나는디자인경향을분석하였다. 더불어 LED 가로등과기존램프중메탈핼라이드가로등의성능을비교하여현재도로에설치하였을때 KS 기준에만족하는지살펴보았다. 우선가로등의디자인경향은과거에는다양한디자인이존재하였으나현재는장식적인요소가사라진단순한형태로바뀌고있는추세이다. 그리고향후주변환경과의조화를이룰수있는디자인의가로등이등 장할것으로예상된다. 이는서울시디자인총괄본부가출범한뒤, 구청에서관리하던가로등을서울시디자인총괄본부가직접하게되면서생긴가로등의디자인변화이다. 그리고 LED 가로등은등기구디자인에기존가로등과는다른경향을나타내는데크게평평한형태와입체적인형태로나뉘며, 향후정부의친환경녹색성장정책으로인해설치가증대될것으로사료된다. 본연구에서는 LED 가로등의성능을알아보기위해시뮬레이션을수행하였으며, LED 가로등과기존의세라믹메탈핼라이드가로등과비교 분석하였다. 그결과 LED 가로등의경우종합휘도균제도는세라믹메탈핼라이드보다더우수한값이나왔다. 그러나노면휘도와차선축조도균제도가기존의세라믹메탈핼라이드가로등에비해취약하다는점을알수있었다. 그러나시뮬레이션의결과는실제외부의환경조건이나상태를배제한값이기때문에실측값과는다소차이가발생할수있다. 이러한점을보완하기위해서는배광성능과반사판등광학적인부분에대한꾸준한연구가필요할것으로사료된다. 뿐만아니라시스템전체효율을향상시킬수있는핵심기술을확보해야하고초기비용에대한부담이큰만큼정책적인지원이필요하다. 후기 본연구는지식경제부및정보통신산업진흥원의 IT 융합스마트조명고급인력양성사업의연구결과로수행되었음 (NIPA-2011-C ). 인용문헌 강남구청. 도시교통본부. 강동구청. 가로등유지관리과. 광진구청. 가로등관리과. 김창수. (2010). LED 가로등, 어디까지왔나. LED J., 3(42). 김훈. (2004). 가로등기구와터널등기구 : 도로와터널조명. 한국조명 전기설비학회논문지, 18(5). 동아일보. 매경 ECONOMY. economy.mk.co.kr 변광석. ( ). 가로조명의배광분포및개선방안. 한국조명 전기설비학회춘계학술대회논문집. 서울시디자인총괄본부. 도로조명가이드라인. 여인선. (1998). 도로조명의설계. 한국조명 전기설비학 한국생활환경학회지

9 기존가로등과 LED 가로등의디자인경향및성능분석 391 회논문집, 12(1). 이민욱. ( ). 조명기구종류에따른도로조명실태조사. 한국조명 전기설비학회추계학술대회논문집. 장은석. (2008). 가로등주디자인에관한연구 - 알루미늄제품디자인을중심으로 -. 한국정보디자인학회학술논문. 전자신문. 중구청. 토목과. 한국조명신문. 한국표준협회. 도로조명기준 KS A 한국표준협회. 도로조명기준 KS C Relux User's Guide, Relux, 투고일 : 수정접수일 : 게재승인일 : 제 18 권제 4 호 2011 년

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