KR20180047515A - 터널용 시각순응장치 - Google Patents

Abstract

터널용 시각순응장치가 개시된다. 본 발명에 따른 터널용 시각순응장치는, 터널을 통과하는 차량 운전자의 암순응 또는 명순응이 원활하게 이루어지게 하기 위해, 터널의 진입구 또는 진출구 쪽에 설치되는 조도순응장치에 있어서, 터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널의 상단부를 따라 적어도 하나 이상이 설치되어 신축되며 전후로 회동하는 광차단스크린; 및 터널의 진출입구 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 상기 광차단스크린에 의한 음영이 가변되도록 상기 광차단스크린의 신축 및 회동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 터널의 진출입구 쪽의 조도에 기초하여 작동제어되는 광차단스크린 또는/및 자연수목유닛을 통해 가변되는 음영이 터널의 진출입구 쪽에 형성되도록 함으로써, 운전자에게 충분한 시각적 순응성과 용이한 시야 확보를 실시간으로 제공할 수 있고, 설치 및 운용에 필요한 비용의 저감을 이룰 수 있으며, 기건설된 터널이나 새로 건설되는 터널에 용이하게 적용될 수 있는 터널용 시각순응장치를 제공할 수 있게 된다.

Description

터널용 시각순응장치{Visual Adaptation Device for Tunnel}

본 발명은 터널용 시각순응장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 터널의 진출입구 쪽에 인공조명을 사용하지 않고 터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)을 형성하여 운전자의 시각적 순응이 이루어지도록 한 터널용 시각순응장치에 관한 것이다.

한반도의 지형은 좁은 국토 면적에 비해 산악지역이 많아 지역 간 이동에 장애를 주고 있다. 이러한 국내 지형의 특성상 종래에는 산악지역을 우회하는 방식으로 도로망이 확충되었지만, 근래에는 지역 간의 원활하고 신속한 이동을 위해 산악지역을 관통하는 다수의 터널을 도로망 사이사이에 건설하여 도로망이 최대한 직선형태를 이루도록 하고 있다. 이러한 추세에 따라 현재 전국 도로망의 약 1.5% 정도가 터널 구간을 이루고 있는 실정이다.

이러한 도로 터널 구간은, 주간의 경우라도 터널 내부까지 태양광이 도달하지 못함에 따라 터널 내부에는 조명 시설이 설치되게 된다. 다만, 터널 바깥쪽의 태양광에 의한 휘도는 일반적으로 1500cd/m2이지만, 터널 안쪽의 휘도는 5cd/m2 정도여서 터널의 진출입시 터널 바깥과 터널 안쪽의 휘도 차이로 인한 운전자의 시야 장애 즉, 순응(암순응(暗順應, 터널 진입시), 명순응(明順應, 터널 진출시))이 필연적으로 발생하고 있으며, 이는 안전운전에 큰 장애가 되고 있다.

터널 진출입시에 운전자에게서 발생되는 순응은, 전방의 인지성 저하 현상을 야기시켜 차량 주행속도를 급감시킴에 따라 후방으로 갈수록 도로상의 차량 정체를 누적적으로 유발시키는 근본적인 요인으로 지적되고 있으며, 나아가 차량의 전체 추돌 사고 중에서 약 35%가 터널 진출입구에서 발생하고 있다는 통계에 비추어볼 때 터널 통과시 발생하는 순응으로 인한 폐해는 반드시 해소되어야 할 문제임이 분명하다.

따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 터널의 진출입구 쪽의 일정거리를 운전자의 시각적 조명 순응 구간으로 설정하고, 이 구간에 다량의 조명등을 설치하여 집중 조명이 이루어지도록 함으로써 주간 운전자의 시각적 순응성을 확보하고자 하였다. 하지만, 이러한 진출입구 쪽의 다량의 집중 조명은, 점등을 위해 소모되는 전력이 과도하여 터널에 소요되는 유지 관리비용을 크게 증대시킴에 따라 터널의 지속적인 유지관리 차원에서 비효율적이고, 나아가 다량의 집중 조명이 이루어지더라도 주간에 자연광의 휘도와 여전히 큰 차이가 있어 난시나 고령 등으로 인해 시력 상태가 양호하지 못한 운전자에게 충분한 시각 순응성을 제공하지 못하는 문제점이 있다.

따라서 이러한 저간의 문제점을 해소하기 위한 다양한 방안의 선행기술들이 제시되고 있는데, 특히 대한민국등록특허 제10-1502774호(공고일자: 2015년 03월 18일)는 운전자의 명암반응 시간을 확보할 수 있는 보조터널에 관한 기술을 개시하고 있다. 이러한 보조터널은 구체적으로, 전방보조터널과 후방보조터널로 이루어지고, 전방보조터널과 후방보조터널의 상면에는 각각 개구부와 복수 개의 반사판이 구비되고, 전방보조터널의 반사판은 입구부에서 출구부로 갈수록 그 크기가 작고, 후방보조터널의 반사판은 입구부에서 출구부로 갈수록 그 크기가 큰 것을 기술적 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 선행기술을 통해 운전자는 터널의 환경에 익숙한 상태에서 터널에 진입하기 때문에, 터널 내부의 조명 밝기는 종래에 비해 낮은 조도로도 운용될 수 있게 됨에 따라 전기에너지가 절약되는 이점이 제공될 수 있다. 그러나 이러한 선행기술에서 제시하는 보조터널은 다음과 같은 점에서 여전히 개선이 요구되며, 꾸준한 개량이 이루어질 필요가 있다.

예컨대, 보조터널은 터널의 진출입구에서 외측으로 각각 돌출되는 보조적인 터널을 별도로 건설하고, 상단에 태양광이 통과하는 개구부와 전동 회전되는 반사판이 각각 설치되도록 한다는 점에서 초기에 과다한 설치비용이 소요됨은 물론, 기존에 건설된 터널에 범용적으로 적용되기에 현실적으로 어려운 문제가 있다.

또한, 보조터널 상단의 반사판은, 시간이 지남에 따라 먼지나 눈에 의해 반사효율이 저감될 우려가 있어 지속적인 청소 및 유지보수가 필요하고, 일정간격으로 형성된 개구부를 통해 투사되는 빛은 빛의 얼룩 즉, 플리커 현상을 야기시켜 운전자의 시야 확보를 어렵게 하는 등의 문제를 발생시킬 수 있다.

대한민국등록특허 제10-1502774호(공고일자: 2015년 03월 18일)

본 발명의 목적은, 운용상에 과다한 전력을 필요로 하지 않는 저전력형 구성으로 이루어지고, 터널 진출입구 주변 태양광과 이질적이지 않은 자연 음영을 활용하여 운전자에게 충분한 시각적 순응성과 용이한 시야 확보를 제공하고, 기건설된 터널이나 새로 건설되는 터널에 용이하게 적용될 수 있는 터널용 시각순응장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 터널을 통과하는 차량 운전자의 암순응 또는 명순응이 원활하게 이루어지게 하기 위해, 터널의 진입구 또는 진출구 쪽에 설치되는 조도순응장치에 있어서, 터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널의 상단부를 따라 적어도 하나 이상이 설치되어 신축되며 전후로 회동하는 광차단스크린; 및 터널의 진출입구 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 상기 광차단스크린에 의한 음영이 가변되도록 상기 광차단스크린의 신축 및 회동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치에 의해 달성된다.

상기 광차단스크린은, 터널의 상단부에서 도로의 폭 방향으로 이격설치되는 한 쌍의 지지프레임; 상기 지지프레임이 도로의 길이방향을 따라 전후로 회동하도록, 상기 지지프레임에 결합되는 회전구동부; 상기 지지프레임 사이에 설치되어 회전하는 권취롤러; 및 상기 권취롤러에 감기거나 풀리면서 상기 지지프레임을 따라 신축되는 차단막을 포함할 수 있다.

상기 광차단스크린은, 2개 내지 5개가 터널의 상단부를 따라 배치될 수 있다.

상기 제어부는, 터널의 진출입구 쪽에 적어도 하나 이상 설치된 조도센서로부터 측정된 조도정보 및 GPS수신장치로부터 수신된 위치정보로부터 태양의 일주운동에 대한 궤적정보를 산출하여 차량 운전자의 암순응 또는 명순응에 필요한 터널의 진출입구 쪽 음영의 크기를 연산한 후 상기 광차단스크린의 신축 및 회동을 각각 개별제어할 수 있다.

상기 차단막은, 터널 진출입구 쪽에 자연스러운 자연채광이 이루어지도록 다수의 채광공이 형성되고, 태양광에 노출되는 면에서 광흡수가 이루어지도록 무채색으로 형성되거나 태양광모듈이 설치될 수 있다.

상기 광차단스크린은, 터널 진출구 쪽에 설치된 경우보다 터널 진입구 쪽에 설치된 경우가 신축의 폭이 더 클 수 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 터널을 통과하는 차량 운전자의 암순응 또는 명순응이 원활하게 이루어지게 하기 위해, 터널의 진입구 또는 진출구 쪽에 설치되는 조도순응장치에 있어서, 터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 다수의 수목이 식재된 상태로 도로의 길이방향을 따라 전후로 슬라이딩 이동하는 자연수목유닛; 및 터널의 진출입구 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 상기 자연수목유닛에 의한 음영이 가변되도록 상기 자연수목유닛의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치에 의해 달성된다.

상기 자연수목유닛은, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 형성된 슬라이딩라인; 상기 슬라이딩라인의 상단부에 위치하여 상기 슬라이딩라인을 따라 이동하고, 내부 수용공간에 다수의 수목이 식재되는 이동몸체; 및 상기 이동몸체의 일측에 구비되어 구동력을 제공하는 작동부를 포함할 수 있다.

상기 제어부는, 터널의 진출입구 쪽에 적어도 하나 이상 설치된 조도센서로부터 측정된 조도정보 및 GPS수신장치로부터 수신된 위치정보로부터 태양의 일주운동에 대한 궤적정보를 산출하여 차량 운전자의 암순응 또는 명순응에 필요한 터널의 진출입구 쪽 음영의 크기를 연산한 후 상기 자연수목유닛의 슬라이딩이동을 각각 개별제어할 수 있다.

터널을 통과하는 차량 운전자의 암순응 또는 명순응이 원활하게 이루어지게 하기 위해, 터널의 진입구 또는 진출구 쪽에 설치되는 조도순응장치에 있어서, 터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널의 상단부를 따라 적어도 하나 이상이 설치되어 신축되며 전후로 회동하는 광차단스크린; 터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 다수의 수목이 식재된 상태로 도로의 길이방향을 따라 전후로 슬라이딩 이동하는 자연수목유닛; 및 터널의 진출입구 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 상기 광차단스크린과 상기 자연수목유닛에 의한 음영이 가변되도록 각각을 개별제어하는 제어부를 포함할 수 있다.

상기 광차단스크린은, 터널의 상단부에서 도로의 폭방향으로 이격설치되는 한 쌍의 지지프레임과, 상기 지지프레임이 도로의 길이방향을 따라 전후로 회동하도록 상기 지지프레임에 결합되는 회전구동부와, 상기 지지프레임 사이에 설치되어 회전하는 권취롤러와, 상기 권취롤러에 감기거나 풀리면서 상기 지지프레임을 따라 신축되는 차단막을 포함하고, 상기 자연수목유닛은, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 형성된 슬라이딩라인과, 상기 슬라이딩라인의 상단부에 위치하여 상기 슬라이딩라인을 따라 이동하고 내부 수용공간에 다수의 수목이 식재되는 이동몸체와, 상기 이동몸체의 일측에 구비되어 구동력을 제공하는 작동부를 포함할 수 있다.

본 발명에 의하면, 터널의 진출입구 쪽의 조도에 기초하여 작동제어되는 광차단스크린 또는/및 자연수목유닛을 통해 가변되는 음영이 터널의 진출입구 쪽에 형성되도록 함으로써, 운전자에게 충분한 시각적 순응성과 용이한 시야 확보를 실시간으로 제공할 수 있고, 설치 및 운용에 필요한 비용의 저감을 이룰 수 있으며, 기건설된 터널이나 새로 건설되는 터널에 용이하게 적용될 수 있는 터널용 시각순응장치를 제공할 수 있게 된다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터널용 시각순응장치의 사시도이다.
도 2는 도 1 중 광차단스크린의 구성을 도시한 사시도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 작동상태를 설명하기 위한 측면도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 작동상태를 설명하기 위한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터널용 시각순응장치의 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하면 다음과 같다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은, 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 터널용 시각순응장치의 사시도이고, 도 2는 도 1 중 광차단스크린의 구성을 도시한 사시도이고, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 작동상태를 설명하기 위한 측면도이고, 도 4a 및 도 4b는 도 1의 작동상태를 설명하기 위한 사시도이고, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 터널용 시각순응장치의 측면도이다. 발명의 설명 및 청구범위 등에서 방향을 지칭하는 상(위쪽), 하(아래쪽), 좌우(옆쪽 또는 측방), 전(앞쪽), 후(뒤쪽) 등은 권리 한정의 용도가 아닌 설명의 편의를 위해서 도면 또는 구성 간의 상대적인 위치를 기준으로 정한 것으로, 이하에서 설명되는 각 방향은 이와 다르게 특별히 한정하는 경우를 제외하고, 이에 기초한 것이다.

본 발명에 따른 터널용 시각순응장치(100)는, 터널통과시 발생하는 차량 운전자의 일시적인 시각적 장애 즉, 암순응(暗順應) 또는 명순응(明順應)이 원활하고 자연스럽게 이루어지도록 하기 위해 안출된 발명으로, 이를 통해 터널통과시 용이한 시야 확보가 이루어질 수 있고, 설치 및 운용에 필요한 비용의 저감이 이루어질 수 있으며, 기건설된 터널이나 새로 건설되는 터널에 용이하게 적용되는 범용성이 확보될 수 있다.

이때, 본 발명은, 종래와 같이 터널 진출입구(10,20) 쪽에 강한 인공조명이 조사되도록 하는 고전력 소모 방식이 아니라, 터널 진출입구(10,20) 쪽 도로상에 그늘 즉, 음영(陰影)이 필요에 따라 길게 또는 짧게 일정구간에 걸쳐 형성되도록 하는 조도(또는 휘도) 저감 방식을 적용하여 운전자의 암순응 및 명순응이 이러한 음영구간을 통해 보다 원활하고 자연스럽게 이루어지도록 한 점에서 그 기술적 특징이 있다.

상술한 바와 같은 기술적 특징의 구현을 위해, 본 발명에 따른 터널용 시각순응장치(100)는, 광차단스크린(110) 및 제어부(120) 등을 포함하여 구성되거나, 자연수목유닛(130) 및 제어부(120) 등을 포함하거나 또는 광차단스크린(110), 자연수목유닛(130) 및 제어부(120) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이하에서는 각 구성에 대한 설명을 구체적으로 하기로 한다.

광차단스크린(110)은, 일주운동 하는 태양으로부터 조사되는 태양광을 차단하여 터널의 진출입구(10,20) 쪽 도로상에 음영(陰影)이 형성되도록 하는 구성요소로서, 터널의 상단부를 따라 적어도 하나 이상이 설치되되, 도 1a 및 도 1b에 도시된 바와 같이 신축될 수 있는 구조로 이루어지는 한편, 도로의 길이방향을 따라 전후로 회동할 수 있는 구조로 이루어지게 된다.

이러한 광차단스크린(110)은, 터널 상단부의 둘레 길이, 그 형태 및 주변 자연환경으로 인한 태양광의 차단상태 등을 고려하여 적어도 하나 이상이 설치될 수 있다. 다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광차단스크린(110)은, 일례로써 도 1에 도시된 바와 같이 아치형 터널 상단부를 둘러싸는 형태로 3개가 이격설치될 수 있는데, 이는 계절 및 시간에 따라 시시각각 고도가 변하는 태양광을 터널의 사방에서 보다 용이하고 효과적으로 차단하기 위한 것으로, 이를 통해 필요한 만큼의 음영이 도로상에 원활하게 형성될 수 있다.

물론, 광차단스크린(110) 각각의 설치상의 편의성과 개별 제어의 용이성을 위해 광차단스크린(110)은 2개 내지 5개로 구성하여 터널 상단부에 이격설치함이 바람직하다.

그리고 광차단스크린(110)은, 운전자의 시각적 순응 중에서 암순응 즉, 시력이 어둠에 적응하는 과정이 명순응보다 오랜 시간이 걸리는 것을 고려하여 터널 진출구(20) 쪽에 설치된 경우보다 터널 진입구(10) 쪽에 설치된 경우가 신축의 폭이 더 크도록 형성할 수 있다. 신축의 폭을 증대하는 방법은, 후술할 지지프레임(112)과 이를 따라 신축되는 차단막(118)의 길이를 증대하는 방식으로 이루어질 수 있다.

여기서 광차단스크린(110)의 신축 구조와 전후 회동 구조는, 공지된 기술이나 주지 관용 기술을 활용하여 다양한 방식으로 구현될 수 있지만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광차단스크린(110)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 지지프레임(112), 회전구동부(114), 권취롤러(116) 및 차단막(118) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

이러한 구성 내지 구조는, 부품 수와 구조를 단순화하여 조립설치의 편의성과 작동의 안정성 등을 확보하면서도, 터널 진출입구(10,20) 쪽의 도로상에 형성되는 음영의 크기 내지 길이를 시시각각 변하는 태양의 고도에 따라 적절하게 가변시키기 위한 것이다.

지지프레임(112)은, 차양(遮陽)과 같은 역할을 하는 광차단스크린(110)의 형태를 유지하기 위한 틀에 해당하는 구성요소로서, 터널의 상단부에서 도로의 폭방향으로 이격설치되는 한 쌍의 막대형상으로 이루어지게 되며, 그 길이는 적어도 5m 이상으로 하되, 터널 주변의 지형적 조건, 계절 및 시간별 태양의 위치 등을 고려하여 적절한 길이의 음영이 도로상에 형성되게 하는 길이로 제작하는 것이 바람직하다.

이러한 한 쌍의 지지프레임(112)이 서로 마주보는 면에는 지지프레임(112)의 길이방향을 따라 길게 형성된 슬릿공(112a)이 형성되며, 이를 통해 차단막(118)의 신축이동이 안정적으로 안내될 수 있다. 그리고 지지프레임(112)의 내측 단부에는 후술할 차단막(118)이 펼쳐진 상태를 유지하도록 탄성력을 제공하는 탄성체(113)가 구비될 수 있다.

회전구동부(114)는, 상술한 한 쌍의 지지프레임(112)이 도로의 길이방향을 따라 전후로 회동할 수 있는 구동력을 제공하는 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 지지프레임(112)의 하단부와 기어결합(GC), 벨트결합 또는 체인결합되는 모터(M) 등으로 이루어질 수 있다. 도 2에서는 어느 하나의 지지프레임(112)에만 회전구동부(114)가 설치되는 것으로 도시하였으나 한 쌍의 지지프레임(112) 모두에 설치될 수 있음은 물론이다.

이러한 회전구동부(114)는 후술할 제어부(120)와 연결되어 제어부(120)의 작동제어에 따라 정역 회전하며 지지프레임(112)을 필요한 각도로 회동시키게 되며, 이를 통해 도로상에 형성되는 음영의 크기 내지 길이를 태양의 고도에 따라 적절하게 가변시킬 수 있게 된다.

권취롤러(116)는, 한 쌍의 지지프레임(112) 사이에 회전가능하게 설치고정되는 막대형상의 구성요소로서, 후술할 차단막(118)의 일단부와 결합이 이루어진다. 이러한 권취롤러(116)에 결합된 차단막(118)은 권취롤러(116)의 정역회전에 따라 권취되거나 상술한 탄성체(113)의 탄상력에 의해 권출되며 지지프레임(112)의 길이방향에 대하여 신축될 수 있다.

이때, 권취롤러(116)를 정역회전시킬 수 있도록, 지지프레임(112) 내측에는 도 2에 도시된 바와 같이, 기어결합(특히, 베벨기어(BG))을 통해 권취롤러(116)에 회전력을 제공하는 모터(M) 등이 탑재될 수 있으며, 이러한 모터(M)는 제어부(120)와 전기적으로 연결되어 작동제어 될 수 있다. 도 2에서는 어느 하나의 지지프레임(112)에만 모터(M)가 설치되는 것으로 도시하였으나 한 쌍의 지지프레임(112) 모두에 설치될 수 있음은 물론이다.

차단막(118)은, 일측에서 조사되는 태양광이 타측으로 원활하게 투과되지 못하도록 하여 타측에 음영이 형성되도록 하는 연질의 시트형 구성요소로서, 도 2에 도시된 바와 같이 일단부는 상술한 권취롤러(116)에 결합되고, 타단부는 상술한 슬릿공(112a)을 따라 안내되는 안내봉(118a)에 결합된다. 이때, 안내봉(118a)은 지지프레임(112)의 내측에서 상술한 탄성체(113)와 결합됨에 따라 차단막(118)은 펼쳐진 상태를 유지할 수 있게 된다.

이러한 차단막(118)은 태양광을 일부분이라도 차단할 수 있는 직물, 부직포 또는 합성수지제 필름 등과 같은 연질의 시트형 부재라면 어떠한 것이라도 무방하나, 경량화, 내마모성, 내광성 및 인장강도가 우수한 광불투과성의 합성수지, 소정의 광투과율을 갖는 광투과성의 합성수지 또는 지지프레임(112)의 끝단으로 갈수록 점진적으로 광투과율이 증대되는 합성수지로 제작될 수 있다.

이때, 점진적으로 광투과율이 변하는 형태로 제작된 차단막(118)은, 은은하고 심도(深度)를 달리하는 형태의 음영(터널의 외측으로 갈수록 음영의 정도가 옅어짐)이 도로상에 형성되게 함으로써, 운전자의 시각적 순응이 원활하고 자연스럽게 이루어지게 하는 추가적인 효과가 있다. 여기서 광투과율의 범위는 권취롤러(116)에 결합되는 일단부에서 안내봉(118a)과 결합되는 타단부까지 대략 0%에서 40% 범위로 변화되도록 하는 것이 바람직하다.

한편, 차단막(118)에는 도 2의 확대도에서처럼 차단막(118)을 관통하는 다수의 채광공(118b)이 더 형성될 수 있는데, 이는 차단막(118)으로 인해 도로상에 형성된 음영의 곳곳에 자연스러운 자연채광이 이루어지도록 하여 터널 진입시 느끼는 운전자의 심리적 중압감을 저감하기 위함이다.

또한, 차단막(118)은 태양광에 노출되는 면에서 광흡수가 이루어지도록 무채색으로 형성될 수 있으며, 이는 터널을 진출입하는 운전자의 눈부심을 방지하기 위함이다. 또한, 태양광에 노출되는 차단막(118)의 일면에는 태양광모듈(미도시)이 설치될 수 있고, 여기에서 생산된 전력은 광차단스크린(110)의 작동에 사용되도록 구성될 수 있다.

이렇게 자유롭게 회전 및 신축되는 광차단스크린(110)은, 계절 및 시간에 따라 고도가 시시각각 변하는 태양광에 대하여 터널 주변에 음영을 자유자재로 형성할 수 있게 된다.

제어부(120)는, 광차단스크린(110)에 의해 태양광이 차단됨으로써 터널 진출입구(10,20) 쪽 도로상에 형성되는 음영이 가변될 수 있도록 광차단스크린(110)의 신축 및 회동을 제어하는 구성요소로서, 광차단스크린(110)의 회전구동부(114) 및 권취롤러(116)에 회전력을 제공하는 모터(M) 등과 전기적으로 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어명령을 송출하게 된다.

이러한 제어부(120)는 터널의 진출입구(10,20) 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 광차단스크린(110)을 작동제어할 수 있도록, 터널의 진출입구(10,20)에 이격설치된 다수 개의 조도센서(122)와 전기적으로 연결되어 구성될 수 있다. 조도센서(122)는 도 1 내지 도 4과 같이 도로의 길이방향을 따라 이격설치될 수 있음은 물론이고, 보다 세밀하고 정밀한 제어작동을 위해 격자형태로 배치 및 설치될 수도 있다.

이때, 제어부(120)는 MCU(micro controller unit), 마이컴(microcomputer), 아두이노(Arduino) 등과 같은 소형 또는 상용 컴퓨터 등으로 구현될 수 있고, 연결된 각 장치를 제어하고 전송받은 정보를 처리 내지 저장 등의 일련의 과정은 기계어(machine language, 機械語) 등과 같은 프로그래밍 언어로 코딩됨으로써 이루어지게 된다. 이러한 제어부(120)의 구현은, 당업자 수준에서 다양한 방식 및 형태로 손쉽게 이루어질 수 있는바, 이에 대한 구체적 설명은 생략한다.

다만, 본 발명의 제1 실시예에 따른 광차단스크린(110)의 경우, 제어부(120)가 다수개의 조도센서(122)와 연계되어 어떠한 작동 방식 내지는 알고리즘으로 광차단스크린(110)을 작동제어하게 되는지 도면을 참조하여 간략히 설명하기로 한다.

먼저, 제어부(120)는, 다수의 조도센서(122)로부터 측정된 값에 기초하여 주간 또는 야간(흐린 날)을 판별하게 되며, 야간이나 흐린 날과 같이 터널의 내외부 간의 조도차가 크지 않은 경우 또는 도 4에서처럼 태양광의 조사방향과 반대방향에 광차단스크린(110)이 위치한 경우, 광차단스크린(110)이 터널의 외주면과 밀착되어 안정적인 지지가 이루어지도록 회전구동부(114)의 모터(M)를 작동제어할 수 있다.

반면에 주간과 같이 터널의 내외부 간의 조도차가 큰 경우, 제어부(120)는 운전자의 시각적 순응을 위해 서서히 광차단스크린(110)을 터널 상단부에 대하여 직립 또는 도로면과 평행을 이루도록 회전구동부(114)의 모터(M)를 작동제어함과 동시에 차단막(118)이 지지프레임(112)을 따라 신장되도록 권취롤러(116)의 모터(M)를 작동제어할 수 있다. 이로 인해 터널 진출입구(10,20) 주변 도로상에는 음영이 실시간으로 가변되며 형성될 수 있다.

이러한 광차단스크린(110)의 작동 중에 제어부(120)는, 도로상에 이격배치된 다수 개의 조도센서(122)로부터 실시간으로 조도값을 전송받는 한편, 가변되는 음영에 의한 조도값의 변화추이를 각각의 조도센서(122)별로 데이터화한 조도정보를 생성할 수 있다.

이렇게 데이터화된 조도정보로부터 제어부(120)는 도로상에 음영이 가장 크게 형성될 수 있는 광차단스크린(110)의 회동각을 각각 개별적으로 결정한 다음, 회전구동부(114)의 모터(M) 및 권취롤러(116)의 모터(M)를 추가적으로 작동제어하며 최적의 음영이 도로상에 형성되도록 한다.

이때, 운전자의 시각적 순응 중에서 암순응 즉, 시력이 어둠에 적응하는 과정은 명순응보다 오랜 시간이 걸리게 되므로, 제어부(120)는 도 3a 및 도 3b처럼, 터널의 진입구(10) 측이 진출구(20) 측보다 음영의 길이가 길게 형성되도록 광차단스크린(110)을 작동제어하는 것이 바람직하다.

보다 구체적으로, 제어부(120)는 조도센서(122)의 음영감지와 연계하여 터널 진입구(10) 측은 음영 길이가 대략 150m, 진출구(20) 측은 대략 100m가 되도록 하는 것이 좋다. 다만, 광차단스크린(110)의 한정된 길이와 터널 주변의 지형적 조건과 계절 및 시간별 태양의 위치에 따라 항상 상술한 길이로 음영을 유지하지 못할 수도 있다.

나아가 제어부(120)는, 상술한 조도센서(122)를 이용한 제어방식에 추가적으로 GPS수신장치(124)를 활용하여 보다 정밀하고 정확한 광차단스크린(110)의 제어가 이루어질 수 있으며, 이를 통해 도로상의 음영 구간의 길이는 한정된 조건하에서 자유자재로 가변될 수 있다.

즉, 제어부(120)는 터널주변에 설치된 GPS수신장치(124)와 연결되어 실시간으로 위치정보를 전송받아 이로부터 터널 주변 태양의 일주운동에 대한 궤적정보를 산출하게 된다. 이렇게 산출된 태양의 궤적정보와 상술한 조도정보에 기초하여 제어부(120)는, 운전자의 암순응 또는 명순응에 필요한 터널의 진출입구(10,20) 쪽 음영의 최적 크기를 연산한 후 광차단스크린(110)의 신축 및 회동을 각각 개별제어하게 된다.

여기서 음영의 최적 크기 연산은, 도 3a 및 도 3b에 간략히 도시된 바와 같이 태양의 현재 위치좌표에서 조사되는 태양광과 광차단스크린(110)이 90°를 이루게 될 때의 회동각(α)을 연산함으로써 산출될 수 있고, 조도센서(122)를 통해 감지된 음영의 크기(터널에서 음영을 감지한 조도센서(122)까지의 거리)를 피드백으로 하여 제어부(120)는 다시 음영의 최적 크기를 재산출하도록 구성될 수 있다.

도 4a 및 도 4b는 태양의 위치(S,S')에 대응한 광차단스크린(110)의 작동상태를 각각 도시한 사용상태도로, 도 4a에서 도시된 바와 같이 태양(S)이 좌측 하단에 위치한 경우 터널 진입구(10) 쪽의 제어부는(120)는, 먼저, 음영길이의 증대를 통해 시각적 암순응이 원활하게 이루어질 수 있도록, 태양(S)과 직접 마주하는 쪽의 광차단스크린(110)의 차단막(118)을 최대로 신장하는 한편, 조사되는 태양광과 해당 광차단스크린(110)이 대략 직각을 이루도록 회전구동부(114)를 제어하게 된다.

반면에 터널 진출구(20) 쪽의 제어부는(120)는 광차단스크린(110) 중 태양(S)과 직접 마주하는 쪽의 광차단스크린(110)과 상단에 배치된 광차단스크린(110)이 조사되는 태양광과 대략 직각을 이루도록 회전구동부(114)를 제어하게 된다. 이때, 운전자의 시각적 명순응은 상대적으로 짧은 음영길이로도 원활하게 이루어질 수 있으므로, 해당 광차단스크린(110)의 차단막(118)은 반드시 최대로 신장할 필요는 없다.

도 4b에서 도시된 바와 같이 태양(S')이 상단 중앙에서 우측으로 치우친 위치에 있는 경우, 터널 진입구(10) 쪽의 제어부는(120)는, 태양(S')과 일직선상에 놓인 상단 광차단스크린(110)의 차단막(118)을 최대로 신장하는 한편, 조사되는 태양광과 해당 광차단스크린(110)이 대략 직각을 이루도록 회전구동부(114)를 제어하게 된다.

반면에 터널 진출구(20) 쪽의 제어부는(120)는 광차단스크린(110) 중 태양(S)과 직접 마주하는 상단 광차단스크린(110)이 조사되는 태양광과 대략 직각을 이루도록 회전구동부(114)를 제어하게 된다. 이때에는, 운전자의 시각적 명순응이 원활하게 이루어질 수 있도록, 해당 광차단스크린(110)의 차단막(118)을 적절하게 신장시킬 수 있다.

자연수목유닛(130)은, 터널의 진출입구(10,20) 쪽 양측부에서 조사되는 태양광을 효과적으로 차단하여 터널의 진출입구(10,20) 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록 함과 동시에 터널의 진출입구(10,20) 주변 경관을 자연친화적으로 꾸며 터널 진입시 발생하는 심리적 중압감을 저감하는 구성요소이다.

이러한 자연수목유닛(130)은, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 다수의 수목(134a)이 식재된 상태로 도로의 길이방향을 따라 전후로 슬라이딩 이동하는 구조로 이루어질 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 자연수목유닛(130)은, 도 5에 도시된 바와 같이 슬라이딩라인(132), 이동몸체(134) 및 작동부(136) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

슬라이딩라인(132)은, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리에서 도로의 길이방향을 따라 길게 함몰형성된 슬라이딩공간(131)의 바닥면에 마련되는 철도 레일형상의 구성요소로서, 슬라이딩라인(132)의 상면에는 후술할 이동몸체(134) 하단의 차륜(134b)이 안착된다.

그리고 이동몸체(134)는 내부에 수용공간이 마련되어 다수의 수목(134a)이 식재되는 구성요소로서, 슬라이딩라인(132)의 상단부에 위치하는 차륜(134b)이 이동몸체(134)의 하단부에 회전가능하게 결합됨에 따라 슬라이딩라인(132) 상에서 전후로 이동할 수 있게 된다.

여기서 수목(134a)은 지역별 식생에 부합하는 식물로서 상방으로 곧고 길게 자랄 수 있는 식물이라면 어떠한 종류라도 무방하나, 원활한 슬라이딩 이동을 위해 길이 대비 중량이 가벼운 삼나무나 대나무 등을 식재하는 것이 바람직하다.

그리고 작동부(136)는, 슬라이딩라인(132)에 안착된 이동몸체(134)가 도로의 길이방향을 따라 전후로 이동할 수 있는 구동력을 제공하는 구성요소로서, 이동몸체(134)의 일측에 결합되어 이동몸체(134)를 전후 방향으로 예인하게 된다.

이러한 작동부(136)는 제어부(120)와 연결되어 제어부(120)의 작동제어에 따라 필요한 거리만큼 이동몸체(134)를 전후로 이동시키게 되며, 이를 통해 터널의 진출입구(10,20) 쪽 양측부에서 조사되는 태양광을 효과적으로 차단하면서 도로상에 형성되는 음영의 크기 내지 길이를 적절하게 가변시킬 수 있게 된다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 자연수목유닛(130)을 제어하기 위해 제어부(120)는, 작동부(136)와 전기적으로 연결되어 이들을 제어하기 위한 제어명령을 송출하게 되는데, 상술한 제1 실시예와 마찬가지로 터널의 진출입구(10,20) 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 자연수목유닛(130)을 작동제어하게 된다.

즉, 제2 실시예의 제어부(120)도 터널의 진출입구(10,20)에 이격설치된 다수 개의 조도센서(122)와 전기적으로 연계되는 것이며, 이는 상술한 제1 실시예와 유사하여 쉽게 이해될 수 있는 부분이므로 구체적인 설명은 상술한 내용으로 대체한다.

나아가 제어부(120)는, 조도센서(122)를 이용한 제어방식에 추가적으로 GPS수신장치(124)를 활용하여 보다 정밀하고 정확한 자연수목유닛(130)의 제어가 이루어질 수 있으며, 이를 통해 도로상의 음영 구간의 길이는 한정된 조건하에서 자유자재로 가변될 수 있다.

즉, 제2 실시예의 경우에도 제어부(120)는, 터널주변에 설치된 GPS수신장치(124)와 연결되어 실시간으로 위치정보를 전송받아 이로부터 터널 주변 태양의 일주운동에 대한 궤적정보를 산출하게 되며, 이렇게 산출된 태양의 궤적정보와 상술한 조도정보에 기초하여 운전자의 암순응 또는 명순응에 필요한 터널의 진출입구(10,20) 쪽 음영의 최적 크기를 연산한 후 자연수목유닛(130) 전후 슬라이딩이동을 각각 개별제어하게 된다.

한편, 터널의 진출입구(10,20) 주변을 둘러싸는 형태로 제1 실시예에 따른 광차단스크린(110)과, 제2 실시예에 따른 자연수목유닛(130)을 모두 활용하는 시각순응장치(100)를 구성할 수도 있다.(도 5 참조)

이러한 시각순응장치(100)는, 광차단스크린(110), 자연수목유닛(130) 및 이들을 각각 개별 제어하는 제어부(120) 등을 포함하여 구성될 수 있는데, 이러한 구성들에 대한 설명과 제어방법은 이미 앞에서 구체적으로 설명한바 이에 대한 설명은 생략한다.

이렇게 제1 실시예에 따른 광차단스크린(110)과, 제2 실시예에 따른 자연수목유닛(130)을 통합한 형태는, 계절 및 시간에 따라 고도가 시시각각 변하는 태양광에 대하여 터널 주변에 음영이 보다 자유자재로 형성되게 함으로써, 운전자에게 충분한 시각적 순응성과 용이한 시야 확보를 실시간으로 제공할 수 있으며, 식재된 자연 수목(134a)을 통해 터널 진입 중압감을 일정부분 해소할 수 있는 장점이 있다.

앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 일이다. 따라서, 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 되며, 변형된 실시예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

S,S': 태양 10: 터널 진입구
20: 터널 진출구 100: 터널용 시각순응장치
110: 광차단스크린 112: 지지프레임
112a: 슬릿공 113: 탄성체
114: 회전구동부 116: 권취롤러
118: 차단막 118a: 안내봉
118b: 채광공 120: 제어부
122: 조도센서 124: GPS수신장치
130:자연수목유닛 131: 슬라이딩공간
132: 슬라이딩라인 134: 이동몸체
134a: 수목 134b: 차륜
136: 작동부

Claims (11)

1. 터널을 통과하는 차량 운전자의 암순응 또는 명순응이 원활하게 이루어지게 하기 위해, 터널의 진입구 또는 진출구 쪽에 설치되는 조도순응장치에 있어서,
   터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널의 상단부를 따라 적어도 하나 이상이 설치되어 신축되며 전후로 회동하는 광차단스크린; 및
   터널의 진출입구 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 상기 광차단스크린에 의한 음영이 가변되도록 상기 광차단스크린의 신축 및 회동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 광차단스크린은,
   터널의 상단부에서 도로의 폭방향으로 이격설치되는 한 쌍의 지지프레임;
   상기 지지프레임이 도로의 길이방향을 따라 전후로 회동하도록, 상기 지지프레임에 결합되는 회전구동부;
   상기 지지프레임 사이에 설치되어 회전하는 권취롤러; 및
   상기 권취롤러에 감기거나 풀리면서 상기 지지프레임을 따라 신축되는 차단막을 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 광차단스크린은,
   2개 내지 5개가 터널의 상단부를 따라 배치되는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제어부는,
   터널의 진출입구 쪽에 적어도 하나 이상 설치된 조도센서로부터 측정된 조도정보 및 GPS수신장치로부터 수신된 위치정보로부터 태양의 일주운동에 대한 궤적정보를 산출하여 차량 운전자의 암순응 또는 명순응에 필요한 터널의 진출입구 쪽 음영의 크기를 연산한 후 상기 광차단스크린의 신축 및 회동을 각각 개별제어하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
5. 제2항에 있어서,
   상기 차단막은,
   터널 진출입구 쪽에 자연스러운 자연채광이 이루어지도록 다수의 채광공이 형성되고, 태양광에 노출되는 면에서 광흡수가 이루어지도록 무채색으로 형성되거나 태양광모듈이 설치되는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
6. 제2항에 있어서,
   상기 광차단스크린은,
   터널 진출구 쪽에 설치된 경우보다 터널 진입구 쪽에 설치된 경우가 신축의 폭이 더 큰 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
7. 터널을 통과하는 차량 운전자의 암순응 또는 명순응이 원활하게 이루어지게 하기 위해, 터널의 진입구 또는 진출구 쪽에 설치되는 조도순응장치에 있어서,
   터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 다수의 수목이 식재된 상태로 도로의 길이방향을 따라 전후로 슬라이딩이동하는 자연수목유닛; 및
   터널의 진출입구 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 상기 자연수목유닛에 의한 음영이 가변되도록 상기 자연수목유닛의 이동을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 자연수목유닛은,
   터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 형성된 슬라이딩라인;
   상기 슬라이딩라인의 상단부에 위치하여 상기 슬라이딩라인을 따라 이동하고, 내부 수용공간에 다수의 수목이 식재되는 이동몸체; 및
   상기 이동몸체의 일측에 구비되어 구동력을 제공하는 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 제어부는,
   터널의 진출입구 쪽에 적어도 하나 이상 설치된 조도센서로부터 측정된 조도정보 및 GPS수신장치로부터 수신된 위치정보로부터 태양의 일주운동에 대한 궤적정보를 산출하여 차량 운전자의 암순응 또는 명순응에 필요한 터널의 진출입구 쪽 음영의 크기를 연산한 후 상기 자연수목유닛의 슬라이딩이동을 각각 개별제어하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
10. 터널을 통과하는 차량 운전자의 암순응 또는 명순응이 원활하게 이루어지게 하기 위해, 터널의 진입구 또는 진출구 쪽에 설치되는 조도순응장치에 있어서,
    터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널의 상단부를 따라 적어도 하나 이상이 설치되어 신축되며 전후로 회동하는 광차단스크린;
    터널의 진출입구 쪽에 음영(陰影)이 형성되도록, 터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 다수의 수목이 식재된 상태로 도로의 길이방향을 따라 전후로 슬라이딩이동하는 자연수목유닛; 및
    터널의 진출입구 쪽에서 측정된 조도에 기초하여 상기 광차단스크린과 상기 자연수목유닛에 의한 음영이 가변되도록 각각을 개별제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 광차단스크린은,
    터널의 상단부에서 도로의 폭방향으로 이격설치되는 한 쌍의 지지프레임과, 상기 지지프레임이 도로의 길이방향을 따라 전후로 회동하도록 상기 지지프레임에 결합되는 회전구동부와, 상기 지지프레임 사이에 설치되어 회전하는 권취롤러와, 상기 권취롤러에 감기거나 풀리면서 상기 지지프레임을 따라 신축되는 차단막을 포함하고,
    상기 자연수목유닛은,
    터널에 인접한 도로의 양측 가장자리를 따라 형성된 슬라이딩라인과, 상기 슬라이딩라인의 상단부에 위치하여 상기 슬라이딩라인을 따라 이동하고 내부 수용공간에 다수의 수목이 식재되는 이동몸체와, 상기 이동몸체의 일측에 구비되어 구동력을 제공하는 작동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 터널용 시각순응장치.

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