KR102584232B1 - 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 led안내전광판 - Google Patents

블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 led안내전광판 Download PDF

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조용관
이상식
최종현
배형식
곽예준
윤승욱
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울산광역시
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Abstract

블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판은, 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되는 스마트 LED안내전광판으로서, 상기 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되고, 내부에 소정 부피의 수납공간이 형성된 구조의 본체부; 상기 본체부의 일측에 장착되고, 도로 주위의 온도, 습도, 풍속, 조도를 실시간으로 검출하여 제어부에 전달하는 기상상태 검출부; 상기 본체부의 내부에 장착되고, 기상상태 검출부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 출력부의 작동을 제어하는 제어부; 상기 본체부의 전면에 장착되고, 제어부로의 제어신호에 의해 작동하여 도로의 상태정보를 출력하거나 안내 정보를 출력하는 구조의 출력부; 및 상기 본체부 내부에 장착되고, 도로 가에 설치된 구조물 내부에 장착되며, 태양광판넬로부터 전달되는 전력을 저장하여 기상상태 검출부, 제어부 및 출력부에 전력을 제공하는 배터리;를 포함하는 것을 구성의 요지로 한다.
본 발명에 따르면, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도로 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공할 수 있다.

Description

블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판{Smart LED Information Board To Prevent Traffic Accidents Due To Black Ice}
본 발명은 스마트 LED안내전광판에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도로 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판에 관한 것이다.
일반적으로 겨울철 눈이나 비, 서리, 안개 등에 의해 산악, 상시 응달, 교량과 같은 도로의 구간 등에서 발생하는 결빙을 제거하여 차량의 안전하고 원활한 운행을 이룰 수 있도록 하는 결빙 방지 장치나 예방 방법이 사용되고 있다. 이러한 도로 결빙 방지 장치 및 예방 방법은 예컨대, 도로의 노면에 열선을 매설하고, 눈이 내릴 때 전원을 인가하여 발열시킴으로써 노면이 결빙되는 것을 방지하도록 하거나, 또는 도로의 온도, 습도 및 조도 등과 같은 환경을 측정하고 측정된 환경 정보에 의해 도로의 결빙을 예측하여 해당 구간으로 진입하는 차량에 경보하고 도로 관리자에게 통지하는 것 등이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 도로 결빙 방지 장치와 예방방법은 도로의 노면 온도 및 습도와 적설 또는 결빙 여부를 측정하여 노면이 결빙될 수 있는 상황이 되거나 또는 눈이 내리는 경우 노면을 가열함으로써 노면의 결빙을 방지하기때문에 외기 온도, 외기 습도, 노면 온도가 모두 영하로 측정되고, 적설 또는 결빙이 측정되어야만 결빙 방지장치가 동작하도록 이루어진다. 이에 따라, 외부기온이 영상일 경우이면서 도로표면이 영하일 경우, 공기 중의 수분 또는 어는 비(freezing rain)가 도로 표면과 접촉하면서 발생하는 블랙아이스(black ice: 투명한 얼음이 아스팔트 위를 마치 코팅한 것처럼 뒤덮어 도로에 얼음이 없는 건조한 상태(검정색)로 보이는 현상을 의미)를 예방하지 못해, 운전자가 착시 현상을 일으켜 차량의 미끄러짐, 추돌, 전복, 중앙선 침범 등과 같은 사고를 예방하지 못하는 문제점이 있었다.
또, 경사지나 상시 응달, 교량과 같은 구간에서 발생한 노면 결빙이나 적설을 녹인 후 노면이나 배수로를 따라 흘러내리는 물을 제대로 제거하지 못해 다시 2차 결빙됨에 따라 발생하는 노면이나 주변의 미끄럼 현상을 예방하지 못하는 문제점이 있다.
우리나라와 같이 4계절이 있는 국가의 경우, 장마철에는 노면에 생기는 수막현상으로 자동차들이 미끄러져 많은 사고가 발생하고, 겨울철에는 도로에 쌓여 있던 눈이 녹거나 매연과 먼지로 인하여 밤사이 추운 날씨로 검은색을 띈 얼어붙은 얼음판인 블랙아이스가 만들어져 아침시간에 급한 마음으로 출근하는 사람들에게 예상치 못한 큰 사고를 유발시키고 있다. 통계에 의하면 최근 5년간 12월~1월의 눈길, 빙판길 교통사고는 7236건으로 겨울철 주요 자동차 사고로 인식되고 있다.
특히 블랙 아이스의 경우 운전자들이 건조한 도로 위를 달리다가 갑자기 블랙아이스와 같은 결빙구간을 만나기때문에 사고 위험을 사전에 예측하기가 매우 어렵다. 더군다나 블랙 아이스의 색상은 도로 노면색과 같이 검은색으로 보여 운전자들을 방심하게 만들기 때문에 다년간 운전을 경험한 베테랑 운전자들도 속수무책으로 큰 사고를 당하는 경우가 빈번히 발생하고 있다.(도 1 참조)
그러나 현재까지 이에 대한 획기적인 안전장치나 대응책이 없어 운전자들에게 저속 운전이나 스노우 타이어 및 스노우 체인 장착만을 계도하고 있는 실정이다.
따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요하다.
한국등록특허공보 제10-2156907호 (등록일자: 2020년09월10일)
본 발명의 목적은, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도로 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 스마트 LED안내전광판은, 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되는 스마트 LED안내전광판으로서, 상기 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되고, 내부에 소정 부피의 수납공간이 형성된 구조의 본체부; 상기 본체부의 일측에 장착되고, 도로 주위의 온도, 습도, 풍속, 조도를 실시간으로 검출하여 제어부에 전달하는 기상상태 검출부; 상기 본체부의 내부에 장착되고, 기상상태 검출부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 출력부의 작동을 제어하는 제어부; 상기 본체부의 전면에 장착되고, 제어부로의 제어신호에 의해 작동하여 도로의 상태정보를 출력하거나 안내 정보를 출력하는 구조의 출력부; 및 상기 본체부 내부에 장착되고, 도로 가에 설치된 구조물 내부에 장착되며, 태양광판넬로부터 전달되는 전력을 저장하여 기상상태 검출부, 제어부 및 출력부에 전력을 제공하는 배터리;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 기상상태 검출부로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합할 경우, 운전자가 육안으로 구별하기 어려운 블랙아이스에 대처할 수 있는 안내멘트를 출력부를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 기상상태 검출부로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합하지 아니하고 평상 온도 시에는 안전운전 관련 안내멘트를 출력부를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 기상상태 검출부로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합하지 아니하고 습도가 90 %를 초과하는 우천 시에는 빗길 안전 운전 관련 안내멘트를 출력부를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스마트 LED안내전광판은, 상기 본체부의 외주면을 감싸는 형태로 장착되고, 본체부의 외주면을 따라 위치변경 가능한 구조로 장착되고, 각도변경부를 탑재하여 제어부의 신호를 받아 각도변경부의 위치를 변경하는 구조의 제1위치가변 장착부; 상기 제1위치가변 장착부에 탑재되어 위치변경되는 구조이고, 제어부의 신호를 받아 토출부의 방향 및 각도를 변경하는 구조의 각도변경부; 상기 본체부의 내부에 장착되고, 기설정된 도로 방향으로 제1위치가변 장착부의 위치와 각도변경부의 방향과 각도를 설정하여 제어부에 전달하는 토출방향 설정부; 상기 본체부의 내부에 장착되고, 기설정된 도로 방향으로 토출부의 작동 압력을 설정하여 제어부에 전달하는 토출압력 설정부; 및 상기 각도변경부의 일단에 장착되고, 제어부의 신호를 받아 내부에 수납된 미끄럼 방지 물질을 도로 방향으로 토출하는 구조의 토출부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 스마트 LED안내전광판은, 상기 본체부의 외주면을 감싸는 형태로 장착되고, 본체부의 외주면을 따라 위치변경 가능한 구조로 장착되고, 입체이미지 출력부를 탑재하여 제어부의 신호를 받아 입체이미지 출력부의 위치를 변경하는 구조의 제2위치가변 장착부; 및 상기 제2위치가변 장착부에 탑재되어 위치변경되는 구조이고, 제어부의 신호를 받아 도로의 표면으로부터 소정 높이 만큼 이격된 공중에 기설정된 안내멘트의 입체이미지를 출력하는 구조의 입체이미지 출력부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 입체이미지 출력부는, 순차적으로 켜짐과 꺼짐 반복 구동되는 복수의 광원 유닛으로 이루어진 조명부; 상기 조명부에서의 광이 입사되면, 공간상에 깊이 방향으로의 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 광이 재생되는 홀로그램 광학부; 상기 홀로그램 광학부에서 재생된 광을 영상 신호에 따라 변조하고, 한 프레임의 영상이 광원 유닛의 개수와 같은 개수와 같은 복수 개로 나뉘어지고, 깊이 방향으로 이격된 위치에 결상 될 복수개의 서브 프레임 영상을 순차적으로 변조하는 디스플레이 패널; 및 상기 조명부와 홀로그램 광학부 사이의 광경로에 배치되고, 복수의 광원 유닛에서 조명된 광이 각기 다른 입사각으로 홀로그램 광학부에 입사하도록 경로를 바꾸며, 프레넬 렌즈를 포함하는 광경로변환부;를 포함하는 구성일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 홀로그램 광학부는, 상기 복수개의 스크린 영상이 각각 기록된 복수개의 홀로그램 소자 또는 상기 복수개의 스크린 영상이 서로 다른 방향의 광을 참조광으로 하여 다중 기록된 하나의 홀로그램 소자를 포함하고, 상기 복수개의 서브 프레임 영상은 배경 영상 및 전면 영상을 포함하고, 상기 복수개의 홀로그램 소자에 각각 기록된 복수개의 스크린 영상은 서로 다른 방향의 광을 기준광으로 하여 기록되며, 상기 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 포토 리지스트(photoresist) 또는 포토 폴리머(photopolymer)이고, 상기 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 전기적으로 온/오프 제어되는 홀로그래픽 고분자 분산형 액정(holographic polymer dispersed liquid crystal, HPDLC)이며, 상기 복수개의 홀로그램 소자는 상기 복수의 광원 유닛의 구동에 동기하여 순차적으로 켜짐과 꺼짐 제어될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 스마트 LED안내전광판에 따르면, 특정 구조의 본체부, 기상상태 검출부, 제어부, 출력부 및 배터리를 구비함으로써, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도로 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 LED안내전광판에 따르면, 특정 구조의 제1위치가변 장착부, 각도변경부, 토출방향 설정부, 토출압력 설정부 및 토출부를 구비함으로써, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도로 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 해당 구간에 미끄럼 방지 물질인 모래, 소금, 염화칼슘 등을 분사할 수 있고, 경우에 따라서 육안으로 쉽게 구별하기 쉬운 형광색소가 첨가된 미끄럼 방지 물질을 토출하여 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 스마트 LED안내전광판에 따르면, 특정 구조의 제2위치가변 장착부 및 입체이미지 출력부를 구비함으로써, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도록 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 해당 구간의 도로 상부 공간에 기설정된 안내멘트의 입체이미지를 출력할 수 있고, 이를 통해 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공할 수 있다.
도 1은 도로 위에 생성되는 블랙 아이스를 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 도로와 인접하여 설치되는 모래보관함의 일측면에 장착한 상태를 나타내는 사진이다.
도 3은 도 2에 도시된 모래보관함의 내부에 탑재된 배터리를 나타내는 사진이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 도로와 인접하여 설치되는 가로등에 장착한 상태를 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판의 출력부로부터 출력되는 안내 정보, 안내멘트의 예시를 나타내는 사진이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 나타내는 모식도이다.
도 7은 도 6에 도시된 스마트 LED안내전광판이 작동하는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 나타내는 모식도이다.
도 9는 도 8에 도시된 입체이미지 출력부를 나타내는 단면도이다.
도 10 내지 도 13은 도 9에 도시된 입체이미지 출력부의 홀로그램 광학부가 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하는 개념도이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체이미지 출력부를 나타내는 단면도이다.
도 15는 홀로그램 소자의 회절효율을 예시적으로 보인 그래프이다.
이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 도로와 인접하여 설치되는 모래보관함의 일측면에 장착한 상태를 나타내는 사진이 도시되어 있고, 도 3에는 도 2에 도시된 모래보관함의 내부에 탑재된 배터리를 나타내는 사진이 도시되어 있다. 또한, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 도로와 인접하여 설치되는 가로등에 장착한 상태를 나타내는 사진이 도시되어 있고, 도 5에는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판의 출력부로부터 출력되는 안내 정보, 안내멘트의 예시를 나타내는 사진이 도시되어 있다. 또한, 도 6에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판(100)은 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되는 스마트 LED안내전광판으로서, 특정 구조의 본체부(110), 기상상태 검출부(120), 제어부(130), 출력부(140) 및 배터리(150)를 구비함으로써, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도로 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공할 수 있다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
본 실시예에 따른 본체부(110)는 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되고, 내부에 소정 부피의 수납공간이 형성된 구조이다.
본 실시예에 따른 기상상태 검출부(120)는 본체부(110)의 일측에 장착되고, 도로 주위의 온도, 습도, 풍속, 조도를 실시간으로 검출하여 제어부(130)에 전달할 수 있다.
본 실시예에 따른 출력부(140)는 본체부(110)의 전면에 장착되고, 제어부(130)로의 제어신호에 의해 작동하여 도로의 상태정보를 출력하거나 안내 정보를 출력하는 구조이다.
본 실시예에 따른 배터리(150)는 본체부(110) 내부에 장착되고, 도로 가에 설치된 구조물 내부에 장착되며, 태양광판넬로부터 전달되는 전력을 저장하여 기상상태 검출부(120), 제어부(130) 및 출력부(140)에 전력을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 제어부(130)는 본체부(110)의 내부에 장착되는 구성으로서, 기상상태 검출부(120)로를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 출력부(140)의 작동을 제어할 수 있다.
구체적으로 제어부(130)는 기상상태 검출부(120)로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합할 경우, 운전자가 육안으로 구별하기 어려운 블랙아이스에 대처할 수 있는 안내멘트를 출력부(140)를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 기상상태 검출부(120)로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합하지 아니하고 평상 온도 시에는 안전운전 관련 안내멘트를 출력부(140)를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
또한, 제어부(130)는 기상상태 검출부(120)로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합하지 아니하고 습도가 90 %를 초과하는 우천 시에는 빗길 안전 운전 관련 안내멘트를 출력부(140)를 통해 출력하도록 제어할 수 있다.
도 7에는 도 6에 도시된 스마트 LED안내전광판이 작동하는 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있고, 도 8에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 스마트 LED안내전광판을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 제1위치가변 장착부(171)는 본체부(110)의 외주면을 감싸는 형태로 장착되고, 본체부(110)의 외주면을 따라 위치변경 가능한 구조로 장착되고, 각도변경부(173)를 탑재하여 제어부(130)의 신호를 받아 각도변경부(173)의 위치를 변경하는 구조이다. 각도변경부(173)는 제1위치가변 장착부(171)에 탑재되어 위치변경되는 구조이고, 제어부(130)의 신호를 받아 토출부(170)의 방향 및 각도를 변경하는 구조이다. 토출방향 설정부(174)는 본체부(110)의 내부에 장착되고, 기설정된 도로 방향으로 제1위치가변 장착부(171)의 위치와 각도변경부(173)의 방향과 각도를 설정하여 제어부(130)에 전달할 수 있다. 토출압력 설정부(175)는 본체부(110)의 내부에 장착되고, 기설정된 도로 방향으로 토출부(170)의 작동 압력을 설정하여 제어부(130)에 전달할 수 있다. 또한, 토출부(170)는 각도변경부(173)의 일단에 장착되고, 제어부(130)의 신호를 받아 내부에 수납된 미끄럼 방지 물질을 도로 방향으로 토출하는 구조이다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 제1위치가변 장착부(171), 각도변경부(173), 토출방향 설정부(174), 토출압력 설정부(175) 및 토출부(170)를 구비함으로써, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도로 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 해당 구간에 미끄럼 방지 물질인 모래, 소금, 염화칼슘 등을 분사할 수 있고, 경우에 따라서 육안으로 쉽게 구별하기 쉬운 형광색소가 첨가된 미끄럼 방지 물질을 토출하여 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공할 수 있다.
본 실시예에 따른 제2위치가변 장착부(172)는 본체부(110)의 외주면을 감싸는 형태로 장착되고, 본체부(110)의 외주면을 따라 위치변경 가능한 구조로 장착되고, 입체이미지 출력부(160)를 탑재하여 제어부(130)의 신호를 받아 입체이미지 출력부(160)의 위치를 변경하는 구조이다.
본 실시예에 따른 입체이미지 출력부(160)는 제2위치가변 장착부(172)에 탑재되어 위치변경되는 구조이고, 제어부(130)의 신호를 받아 도로의 표면으로부터 소정 높이 만큼 이격된 공중에 기설정된 안내멘트의 입체이미지를 출력하는 구조이다.
도 9에는 도 8에 도시된 입체이미지 출력부를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 10 내지 도 13에는 도 9에 도시된 입체이미지 출력부의 홀로그램 광학부가 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하는 개념도가 도시되어 있으며, 도 14에는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 입체이미지 출력부를 나타내는 단면도가 도시되어 있고, 도 15에는 홀로그램 소자의 회절효율을 예시적으로 보인 그래프가 도시되어 있다.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예에 따른 입체이미지 출력부(160)는 특정 구조의 조명부(161), 홀로그램 광학부(163), 디스플레이 패널(164) 및 광경로변환부(162)를 포함하는 구성일 수 있다.
구체적으로, 입체이미지 출력부(160)의 조명부(161)는, 순차적으로 켜짐과 꺼짐 반복 구동되는 복수의 광원 유닛으로 이루어진 구조이다. 홀로그램 광학부(163)는, 조명부(161)에서의 광이 입사되면, 공간상에 깊이 방향으로의 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 광이 재생된다. 디스플레이 패널(164)은 홀로그램 광학부(163)에서 재생된 광을 영상 신호에 따라 변조하고, 한 프레임의 영상이 광원 유닛의 개수와 같은 개수와 같은 복수 개로 나뉘어지고, 깊이 방향으로 이격된 위치에 결상 될 복수개의 서브 프레임 영상을 순차적으로 변조할 수 있다. 또한, 광경로변환부(162)는 조명부(161)와 홀로그램 광학부(163) 사이의 광경로에 배치되는 구성으로서, 복수의 광원 유닛에서 조명된 광이 각기 다른 입사각으로 홀로그램 광학부(163)에 입사하도록 경로를 바꾸며, 프레넬 렌즈를 포함하는 구조이다.
본 실시예에 따른 홀로그램 광학부(163)는, 복수개의 스크린 영상이 각각 기록된 복수개의 홀로그램 소자(163a, 163b, 163c) 또는 상기 복수개의 스크린 영상이 서로 다른 방향의 광을 참조광으로 하여 다중 기록된 하나의 홀로그램 소자를 포함하는 구성일 수 있다.
이때, 복수개의 서브 프레임 영상은 배경 영상 및 전면 영상을 포함하고, 복수개의 홀로그램 소자에 각각 기록된 복수개의 스크린 영상은 서로 다른 방향의 광을 기준광으로 하여 기록됨이 바람직하다.
구체적으로, 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 포토 리지스트(photoresist) 또는 포토 폴리머(photopolymer)이고, 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 전기적으로 켜짐과 꺼짐이 제어되는 홀로그래픽 고분자 분산형 액정(holographic polymer dispersed liquid crystal, HPDLC)임이 바람직하다. 이때, 복수개의 홀로그램 소자는 상기 복수의 광원 유닛의 구동에 동기하여 순차적으로 켜짐과 꺼짐 제어될 수 있다.
여기서, 제1홀로그램소자(163a) 및 제2홀로그램소자(163b)가 공간상에 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 원리를 설명하면 다음과 같다.
도 10 내지 도 11에는, 홀로그램 매질(163a')에 스크린 영상에 해당하는 홀로그램을 기록하여 제1홀로그램소자(163a)를 제작하고 이로부터 스크린 영상이 재생되는 과정이 도시되어 있다.
스크린 영상에 해당하는 홀로그램은 예를 들어, 확산자(10) 영상을 홀로그램 매질(163a')에 기록함으로써 형성할 수 있다. 홀로그램 매질(163a')은 빛에 예민한 감광성 매질로서 포토리지스트(photoresist), 포토폴리머(photopolymer)와 같은 재료로 형성되며, 영상 데이터를 담고 있는 물체광과 데이터를 포함하지 않는 기준광의 광학적 간섭무늬에 의해 영상정보를 저장할 수 있다. 즉, 광을 확산자(10)에 조사하면 확산자(10) 영상 데이터를 담은 물체광(Lo)이 확산자(10)로부터 나오는데, 이 물체광(Lo)과 어떤 영상 데이터도 포함하지 않는 기준광(Lr1)이 간섭하여 형성되는 간섭무늬가 홀로그램 매질(163a')에 기록된다. 이 때, 기준광(Lr1)을 형성하는 광으로는 간섭성이 좋은 레이저빔이 사용된다. 도 11에서 제1홀로그램소자(163a)는 이와 같이 홀로그램 매질(163a')에 거리 d1만큼 이격되어 위치한 확산자(10)의 영상 홀로그램이 기록된 것을 나타내고 있다. 제1홀로그램소자(163a)에 기록시에 사용한 것과 동일한 기준광(Lr1)이 조사되면, 기준광(Lr1)은 제1홀로그램소자(163a)에 형성된 홀로그램에 의해 회절을 일으키고 이에 의해 물체광(Lo)이 복원된다. 복원된 물체광(Lo)은 확산자 영상을 나타내며, 이는 곧 제1홀로그램 소자(163a)로부터 거리 d1 만큼 이격된 공간상에 스크린(S1)이 형성되는 것과 같다.
도 12 내지 도 13에는 홀로그램 매질(163b')에 스크린 영상에 해당하는 홀로그램을 기록하여 제2홀로그램소자(163b)를 제작하고 이로부터 스크린 영상이 재생되는 과정이 도시되어 있다.
이번에는 확산자(10)를 홀로그램 매질(163b')로부터 거리 d2 만큼 이격시킨 후, 확산자(10) 영상을 담은 물체광(Lo)과 영상 데이터를 담지 않은 기준광(Lr2)이 홀로그램 매질(163b')에 조사되게 한다. 이 때, 기준광(Lr2)이 홀로그램 매질(163b')에 입사하는 각은 도 10 및 도 11에서의 기준광(Lr1)과는 다르게 한다. 물체광(Lo)과 기준광(Lr2)이 간섭하여 형성되는 간섭무늬가 홀로그램 매질(163b')에 기록된다. 도 12에서 제2홀로그램소자(163b)는 이와 같이 홀로그램 매질(163b')에 거리 d2에 위치한 확산자의 영상 홀로그램이 기록된 것을 나타내고 있다. 제2홀로그램소자(163b)에 기록시에 사용한 기준광(Lr2)이 조사되면, 물체광(Lo)이 복원되어 제2홀로그램소자(163b)로부터 거리 d2만큼 이격된 곳에 스크린(S2)이 형성된다.
본 실시예의 입체이미지 출력부(160)는 이와 같은 원리로 제작된 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)를 채용하며, 원리적으로, 홀로그램은 기록에 사용한 기준광의 각도에서만 재생되는 특성을 이용하게 된다. 즉, 홀로그램은 기록시의 기준광과 동일한 각도로 재생할 경우 최대의 효율을 나타내며 이 각도를 브래그(Bragg) 각도라 하는데, 이 각도를 벗어남에 따라 회절효율은 급격히 떨어진다. 회절효율을 나타낸 도 15의 그래프에서 가로축은 브래그(Bragg) 각도를 벗어난 정도를 나타내며, 세로축은 회절 효율을 나타내고 있다. 그래프를 참조하면, 브래그 각도를 벗어남에 따라 회절 효율이 0으로 떨어지는 경우가 존재함을 알 수 있다. 이와 같은 원리를 적용하게 되면 각각의 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)에 기록된 홀로그램을 재생 시 조명광의 각도를 각각의 브래그 각도에 맞게 조절하는 경우 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)가 겹쳐 있더라도 상호간에 간섭없이 각각에 기록된 이미지를 재생할 수 있다.
제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)에서는 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b) 각각의 기준광에 해당하는 각도로 광이 제1 및 제2 홀로그램소자(163a, 163b) 각각에 입사하도록 광을 순차 조명한다. 이에 따라, 제1 및 제2 홀로그램소자(163a, 163b)로부터 서로 다른 위치에 결상되는 광이 순차적으로 재생된다.
상술한 홀로그램 광학부(163)를 구성하는 제1 및 제2 홀로그램소자(163a, 163b)를 형성하는 홀로그램 매질로 홀로그래픽 고분자 분산형 액정(holographic polymer dispersed liquid crystal, HPDLC)을 사용할 수 있다. 고분자 분산형 액정(PDLC)은 액정셀 내에 폴리머를 분산시켜 형성된 재질로, 전기적 제어에 따라 투명 상태 및 확산 상태로 제어되는 성질을 갖는다. 특히, 액정셀 내에 포토 폴리머를 분산시켜 형성된 HPDLC에 홀로그램 기록하는 경우, 홀로그램 영상이 전기적으로 스위칭 될 수 있음이 알려져 있다.
디스플레이 패널(164)은 홀로그램 광학부(163)에서 이와 같이 재생된 광을 영상신호에 따라 변조하여 영상을 형성하는 것으로, 예를 들어 액정 패널로 구성될 수 있다. 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)는 디스플레이 패널(164) 후방에 배치되어 있으므로, 디스플레이 패널(164)은 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)에서 재생된 광을 영상신호에 따라 변조한다. 디스플레이 패널(164)은 한 프레임의 영상을 복수개의 영상으로 나누어 시분할(time multiplexing) 방식으로 교대로 구현한다. 예를 들어, 한 프레임의 영상은 두 개의 서브 프레임 영상으로 나뉘고 디스플레이 패널(164)은 각각에 해당하는 영상 신호에 따라 광을 변조한다. 두 개의 서브 프레임 영상은 배경영상(I1)과 전면영상(I2)이 될 수 있다. 디스플레이 패널(164)이 배경영상(I1)과 전면영상(I2)을 교대로 구현하는 주기는 탑승자 또는 탑승대기자의 눈의 깜박임에 비해 짧아야 한 프레임의 영상으로 인식되며, 예를 들어 1/120초 보다 짧다. 배경영상(I1)은 전면영상(I2)에 대해 도면에 나타난 바와 같이 탑승자 또는 탑승대기자에게 d2와 d1의 차이에 해당하는 d 만큼의 깊이감을 형성하며, 이에 의해 입체감 있는 영상이 인지될 수 있다.
광경로변환부(162)는 조명부(161)와 홀로그램 광학부(163) 사이의 광경로에 배치되어, 제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)에서의 광이 각기 다른 각도로 홀로그램 광학부(163)에 입사하도록 하는 것이다. 예를 들어, 광경로변환부(162)는 제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)에서의 광이 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)에 홀로그램 기록시에 사용된 기준광의 각도를 갖도록 광경로를 변환한다. 이를 위하여, 광경로변환부(162)는 제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)을 탑재하는 고정판(161c)에 대해 비스듬하게 배치된 프레넬 렌즈로 이루어질 수 있다. 프레넬 렌즈는 광을 집광시켜 콜리메이팅 시키는 역할을 하며, 또한, 도시된 바와 같이, 상기 고정판(161c)에 대해 비스듬하게 배치되어 있기 때문에 제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)에서의 광이 각기 다른 입사각으로 프레넬 렌즈에 입사하게 된다. 따라서, 제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)에서의 광은 프레넬 렌즈(121)를 지난 후 홀로그램 광학부(163)에 서로 다른 각으로 입사하는 경로를 갖게 된다. 프레넬 렌즈가 상기 고정판(161c)에 대해 기울어진 정도는 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)에 홀로그램 기록시의 기준광 각도를 고려하여 적절히 결정할 수 있다. 도면에서는 광경로변환부(162)로 하나의 프레넬 렌즈를 예시하여 설명하였으나, 제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)으로부터의 광경로 상에 각각 배치된 복수의 경로변환부재가 채용될 수 있으며, 기타, 복수의 집광렌즈 등이 더 구비될 수 있다. 또한, 고정판(161c)과 광경로변환부(162)의 고정단에 회전구동부(161d, 162a)를 탑재하여 각각의 기울기를 최적의 상태로 조절할 수 있다.(도 14 참조)
제어부(150)는 조명부(161)와 디스플레이 패널(164)의 구동을 제어하는 것으로, 예를 들어, 디스플레이 패널(164)에서 두 개의 서브 프레임 영상에 해당하는 영상신호를 순차로 변조하는 것에 동기되어 제1 및 제2광원유닛(161a, 161b)의 켜짐과 꺼짐이 제어되도록 한다. 또한, 상술한 바와 같이 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b)가 홀로그래픽 고분자 분산형 액정으로 이루어진 경우, 제1 및 제2홀로그램소자(163a, 163b) 각각이 조명신호 및 영상신호에 동기하여 스위칭 되도록 제어한다.
상술한 바와 같이, 홀로그램 광학부(163)에서 복수의 스크린 영상을 형성하는 작용과 함께, 디스플레이 패널(164)과 조명부(161)의 동기된 구동에 따라 탑승자 또는 탑승대기자는 깊이감이 d 만큼 차이나는 두 영상(I1, I2)을 보게 되어 3차원 영상을 인지하게 된다. 또한, 조명부(161)를 구성하는 복수의 광원 유닛(161a, 161b) 중 어느 하나만을 사용하고, 디스플레이 패널(164)에서 2차원 영상 신호에 따라 광을 변조함으로써 일반적인 2차원 영상을 구현하는 것도 가능하다.
예를 들어 상대적으로 뒷편에 배치되는 I2 영상은 위험 경고 그림을 나타내는 이미지 또는 영상을 구현하고, 상대적으로 앞에 배치되는 I1 영상에는 경고 멘트 또는 안내 멘트를 나타내는 이미지 또는 영상을 구현할 수 있다.
이 경우, 본 실시예에 따르면, 특정 구조의 제2위치가변 장착부(172) 및 입체이미지 출력부(160)를 구비함으로써, 육안으로 쉽게 구별하기 어려운 블랙아이스가 형성될 수 있는 도록 구간에 설치되어 블랙아이스 발생 조건이 충족될 경우 작동하여 해당 구간의 도로 상부 공간에 기설정된 안내멘트의 입체이미지를 출력할 수 있고, 이를 통해 운전자에게 경고 안내를 제공함으로써 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 LED안내전광판을 제공할 수 있다.
이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.
100: 스마트 LED안내전광판
110: 본체부
120: 기상상태 검출부
130: 제어부
140: 출력부
150: 배터리
160: 입체이미지 출력부
161: 조명부
162: 광경로변환부
163: 홀로그램 광학부
164: 디스플레이 패널
170: 토출부
171: 제1위치가변 장착부
172: 제2위치가변 장착부
173: 각도변경부
174: 토출방향 설정부
175: 토출압력 설정부

Claims (6)

  1. 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되는 스마트 LED안내전광판으로서,
    상기 도로 가에 설치된 구조물에 탈착 가능한 구조로 장착되고, 내부에 소정 부피의 수납공간이 형성된 구조의 본체부(110);
    상기 본체부(110)의 일측에 장착되고, 도로 주위의 온도, 습도, 풍속, 조도를 실시간으로 검출하여 제어부(130)에 전달하는 기상상태 검출부(120);
    상기 본체부(110)의 내부에 장착되고, 기상상태 검출부(120)로를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 출력부(140)의 작동을 제어하는 제어부(130);
    상기 본체부(110)의 전면에 장착되고, 제어부(130)로의 제어신호에 의해 작동하여 도로의 상태정보를 출력하거나 안내 정보를 출력하는 구조의 출력부(140); 및
    상기 본체부(110) 내부에 장착되고, 도로 가에 설치된 구조물 내부에 장착되며, 태양광판넬로부터 전달되는 전력을 저장하여 기상상태 검출부(120), 제어부(130) 및 출력부(140)에 전력을 제공하는 배터리(150);
    를 포함하고,
    상기 제어부(130)는,
    상기 기상상태 검출부(120)로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합할 경우, 운전자가 육안으로 구별하기 어려운 블랙아이스에 대처할 수 있는 안내멘트를 출력부(140)를 통해 출력하도록 제어하고,
    상기 기상상태 검출부(120)로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합하지 아니하고 평상 온도 시에는 안전운전 관련 안내멘트를 출력부(140)를 통해 출력하도록 제어하고,
    상기 기상상태 검출부(120)로부터 획득한 데이터가 블랙아이스 생성 조건에 부합하지 아니하고 습도가 90 %를 초과하는 우천 시에는 빗길 안전 운전 관련 안내멘트를 출력부(140)를 통해 출력하도록 제어하고,
    상기 스마트 LED안내전광판은,
    상기 본체부(110)의 외주면을 감싸는 형태로 장착되고, 본체부(110)의 외주면을 따라 위치변경 가능한 구조로 장착되고, 각도변경부(173)를 탑재하여 제어부(130)의 신호를 받아 각도변경부(173)의 위치를 변경하는 구조의 제1위치가변 장착부(171);
    상기 제1위치가변 장착부(171)에 탑재되어 위치변경되는 구조이고, 제어부(130)의 신호를 받아 토출부(170)의 방향 및 각도를 변경하는 구조의 각도변경부(173);
    상기 본체부(110)의 내부에 장착되고, 기설정된 도로 방향으로 제1위치가변 장착부(171)의 위치와 각도변경부(173)의 방향과 각도를 설정하여 제어부(130)에 전달하는 토출방향 설정부(174);
    상기 본체부(110)의 내부에 장착되고, 기설정된 도로 방향으로 토출부(170)의 작동 압력을 설정하여 제어부(130)에 전달하는 토출압력 설정부(175);
    상기 각도변경부(173)의 일단에 장착되고, 제어부(130)의 신호를 받아 내부에 수납된 미끄럼 방지 물질을 도로 방향으로 토출하는 구조의 토출부(170);
    상기 본체부(110)의 외주면을 감싸는 형태로 장착되고, 본체부(110)의 외주면을 따라 위치변경 가능한 구조로 장착되고, 입체이미지 출력부(160)를 탑재하여 제어부(130)의 신호를 받아 입체이미지 출력부(160)의 위치를 변경하는 구조의 제2위치가변 장착부(172); 및
    상기 제2위치가변 장착부(172)에 탑재되어 위치변경되는 구조이고, 제어부(130)의 신호를 받아 도로의 표면으로부터 소정 높이 만큼 이격된 공중에 기설정된 안내멘트의 입체이미지를 출력하는 구조의 입체이미지 출력부(160);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED안내전광판.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입체이미지 출력부(160)는,
    순차적으로 켜짐과 꺼짐 반복 구동되는 복수의 광원 유닛으로 이루어진 조명부(161);
    상기 조명부(161)에서의 광이 입사되면, 공간상에 깊이 방향으로의 위치가 이격된 복수개의 스크린 영상을 형성하는 광이 재생되는 홀로그램 광학부(163);
    상기 홀로그램 광학부(163)에서 재생된 광을 영상 신호에 따라 변조하고, 한 프레임의 영상이 광원 유닛의 개수와 같은 개수와 같은 복수 개로 나뉘어지고, 깊이 방향으로 이격된 위치에 결상 될 복수개의 서브 프레임 영상을 순차적으로 변조하는 디스플레이 패널(164); 및
    상기 조명부(161)와 홀로그램 광학부(163) 사이의 광경로에 배치되고, 복수의 광원 유닛에서 조명된 광이 각기 다른 입사각으로 홀로그램 광학부(163)에 입사하도록 경로를 바꾸며, 프레넬 렌즈를 포함하는 광경로변환부(162);
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 LED안내전광판.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 홀로그램 광학부(163)는,
    상기 복수개의 스크린 영상이 각각 기록된 복수개의 홀로그램 소자(163a, 163b, 163c) 또는 상기 복수개의 스크린 영상이 서로 다른 방향의 광을 참조광으로 하여 다중 기록된 하나의 홀로그램 소자를 포함하고,
    상기 복수개의 서브 프레임 영상은 배경 영상 및 전면 영상을 포함하고,
    상기 복수개의 홀로그램 소자에 각각 기록된 복수개의 스크린 영상은 서로 다른 방향의 광을 기준광으로 하여 기록되며,
    상기 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 포토 리지스트(photoresist) 또는 포토 폴리머(photopolymer)이고,
    상기 복수개의 홀로그램 소자의 재질은 전기적으로 온/오프 제어되는 홀로그래픽 고분자 분산형 액정(holographic polymer dispersed liquid crystal, HPDLC)이며,
    상기 복수개의 홀로그램 소자는 상기 복수의 광원 유닛의 구동에 동기하여 순차적으로 켜짐과 꺼짐 제어되는 것을 특징으로 하는 스마트 LED안내전광판.
KR1020230068525A 2023-05-26 2023-05-26 블랙아이스에 따른 교통사고 예방을 위한 스마트 led안내전광판 KR102584232B1 (ko)

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