2014년도 연구보고서

고속도로 발광차선 적용성 연구

A study on the Application of Luminescent Lanes of Expressway

한 국 도 로 공 사

도로교통연구원

연 구 진

▣ 한국도로공사 도로교통연구원

연구책임자 : 박제진(교통연구실 책임연구원)

참여연구원 : 이찬영(환경연구실 책임연구원)

이창근(도로시험팀 차장)

서임기(교통연구실 박사후연수자)

- i -

목 차

목 차 ······································································································································ i

표 목 차 ·······························································································································ⅲ

그 림 목 차 ·····························································································································ⅳ

요 약 문 ···································································································································ⅵ

ABSTRACT ·····························································································································ⅶ

제 1 장 서 론 ··························································································································1

1.1 연구의 배경 및 목적 ··········································································································1

1.2 연구의 내용 및 방법 ··········································································································2

1.3 연구수행 절차 ······················································································································3

제 2 장 기존 연구문헌 고찰 ·····························································································4

2.1 차선도료의 종류 및 도색 기준 ························································································4

2.1.1 차선도료의 종류 ·············································································································4

2.2 한국도로공사 차선도색 기준 개선방안 ········································································6

2.2.1 차선도료 적용기준 ·········································································································6

2.2.2 도색주기 개선 ·················································································································7

2.2.3 차로구분선 설치규격 개선 ···························································································7

2.2.4 차선도료 반사성능 기준 일원화 ·················································································8

2.2.5 하자관리 개선 ·················································································································9

2.3 발광물질의 종류 및 특성 ··································································································9

2.3.1 발광물질 개요 ·················································································································9

2.3.2 발광도료(發光塗料, Luminescent paint) ··································································13

- ii -

2.3.3 축광안료의 특성 ············································································································14

2.4 발광차선의 적용사례 ········································································································16

2.4.1 발광차선의 개발 현황 ··································································································16

2.4.2 발광차선의 국내 특허 현황 ························································································19

2.4.3 국내 적용사례 ················································································································23

2.4.4 국외 적용사례 ················································································································28

제 3 장 발광차선 성능실험 및 현장 시험시공 ·······················································41

3.1 발광차선 실내 성능실험 ··································································································41

3.1.1 실내 성능실험 방법 ······································································································41

3.1.2 실내 성능실험 결과 ······································································································43

3.2 발광차선 현장 시험시공 ··································································································45

3.2.1 현장 시험시공 개요 ······································································································45

3.2.2 현장 시험시공 결과 ······································································································46

제 4 장 발광차선 도입효과 및 미래 활용방안 ··················································48

4.1 발광차선 도입효과 ············································································································48

4.1.1 교통안전성 향상 ············································································································48

4.1.2 가로 조명의 대체 및 에너지 절감 ············································································48

4.1.3 발광차선 국내 최초 도입 시 관련 산업분야 기술 선도 ····································49

4.2 발광차선 미래 활용방안 ··································································································49

4.2.1 교통안전 분야 ················································································································49

4.2.2 기타 분야 ························································································································51

제 5 장 결 론 및 향후 연구과제 ···········································································52

참고문헌 ·························································································································54

- iii -

표 목 차

표 2.1 노면표지용 도료(KSM 6080) 규정 개정(2011) ························································6

표 2.2 차선도료의 특징 ············································································································6

표 2.3 차로별 차선도료 사용기준 ··························································································7

표 2.4 차로구분선 설치기준 ····································································································8

표 2.5 차로구분선 설치규격 축소 ··························································································8

표 2.6 차선도료의 반사성능 기준 ··························································································8

표 2.7 도장공사(백색기준)의 하자관리 기준 ········································································9

표 2.8 조명식 및 발광형 교통안전표지 적용범위 ····························································25

표 2.9 조명식 및 발광형 교통안전표지 표준지침에서의 휘도 기준 ····························25

표 2.10 발광형 표지판의 색좌표 ··························································································26

표 2.11 조명식 표지판의 색좌표 ··························································································26

표 2.12 일본의 고휘도 축광식 유도표지의 종류 ······························································30

표 2.13 HPPL 재료의 최소 조광량 기준 ············································································33

표 3.1 사용된 도장계의 시방 ································································································42

표 3.2 잔광휘도 비교실험 결과 ····························································································43

표 3.3 촉진내후성실험에 사용된 발광도료의 기본물성 측정 결과 ······························45

표 3.4 촉진내후성실험 120시간 경과 후의 물성 변화 ·····················································45

표 3.5 축광도장 시험시공 위치 및 시공내역 ····································································46

표 3.6 시험시공에 사용된 도장계 ························································································46

- iv -

그 림 목 차

그림 1.1 시간대/기상상태별 교통사고 발생 현황(2013년) ···············································1

그림 2.1 발광물질의 에너지 상태 변화 ··············································································10

그림 2.2 반딧불이 화학발광 ··································································································11

그림 2.3 루미놀 화학발광 ······································································································12

그림 2.4 원소 주기율표 상에서의 희토류 원소 ································································15

그림 2.5 희토류 함유 축광안료의 잔광휘도 특성 ····························································16

그림 2.6 파장에 따른 상대시감도의 차이 ··········································································16

그림 2.7 Asia社 발광도료 설치사례 ·····················································································18

그림 2.8 3M 발광도료 설치 및 시공사례(1) ······································································18

그림 2.9 3M 발광도료 설치 및 시공사례(2) ······································································19

그림 2.10 발명에 따른 차선표시장치 사용 예 ··································································20

그림 2.11 차선표시장치에 사용된 발광체 ··········································································20

그림 2.12 차선표시장치 ··········································································································20

그림 2.13 발광체의 다른 실시 예 ························································································21

그림 2.14 차선표시장치의 전원공급 계통 ··········································································21

그림 2.15 차선표시장치의 전원공급 계통 ··········································································21

그림 2.16 색상의 가변이 가능한 차선표시장치의 다른 실시 예 ··································21

그림 2.17 본 발명 발광차선 ··································································································22

그림 2.18 분해도 ······················································································································22

그림 2.19 플렉시블 회로기판 구성도 ··················································································22

그림 2.20 전체 시스템 구성도 ······························································································23

그림 2.21 배후령터널에 적용된 축광도장 현장사진 ························································24

그림 2.22 조명식과 발광형 안전표지판의 색도범위 ························································27

그림 2.23 일본의 축광 활용 사례 ························································································31

- v -

그림 2.24 Active LLEPM 방식 및 Passive LLEPM 방식 사례 ·····································32

그림 2.25 네덜란드 축광 개념도 ··························································································34

그림 2.26 네덜란드 발광차선 시범운영 구간 위치도 ······················································35

그림 2.27 네덜란드 축광 활용 노면표시 사례 ··································································37

그림 3.1 실험에 사용된 축광안료의 발광스펙트럼 ··························································41

그림 3.2 잔광휘도 비교실험 결과 ························································································44

그림 3.3 촉진내후성실험 전 후의 시편 외관상태(좌 : 시험 전, 우 : 48시간 경과) ······45

그림 3.4 시험시공 전 후의 경관 ··························································································47

- vi -

요 약 문

도로를 주행하는 운전자에게 차량의 주행경로를 유도하고 안내하는 가장 기본적인 교통안

전시설물로 차선을 최우선으로 꼽을 수 있다. 차선은 차로를 주행하는 차량을 일정한 경로

로 유도하여 동선을 유지시킴으로써 안전한 주행을 돕는 역할을 수행한다. 최근에는 차선

도료의 품질을 개선시키려는 노력뿐만 아니라 발광의 원리를 적용하여 차선 스스로 빛을

발산함으로써 차선의 형상과 기능을 유지하도록 하는 발광기술이 개발되고 있다. 대표적인

발광기술로 네덜란드 Heijmans社가 개발한 발광시스템을 들 수 있다. 네덜란드의 발광시스

템은 일조량이 적어 충분한 축전 또는 축광이 이루어지지 못했을 경우에는 별도의 전기 공

급을 통해 기능을 유지토록 하는 축전시스템이 별도로 구성되어 있다. 실용화가 추진될 경

우 가로등의 대체 효과뿐만 아니라 교통사고 감소에도 크게 기여할 수 있어 이에 대한 기

대가 높을 것으로 판단된다.

이에 본 연구에서는 네덜란드의 발광차선 개발 내용을 참고하여 한국형 발광차선의 도입

가능성 및 적용성 여부를 파악하기 위해 실용화 소과제로 “고속도로 발광차선 적용성 연

구”를 수행하였다. 그 결과, 국내에서는 건축용으로만 한정되어 사용되었던 발광도료를 도

로의 차선에 적용이 가능하도록 다양한 실내실험(내마모성실험, 촉진내후성실험 등)을 통해

국내 최초로 발광차선 시험체를 개발하고, 개발된 차선형 발광도료를 고속도로 상에 시험

시공함으로써 차선 시인성 고도화를 위한 선도적 역할을 수행하였다.

추가적으로 고속도로 상에 시험시공된 발광차선에 대해 지속적인 모니터링을 수행하고,

운영·유지·관리 상의 문제점 및 실제 도로현장에서의 적용성을 파악함으로써, 차선형 발광도

료의 국내 설치기준 수립을 위한 다양한 실험 및 연구를 적극적으로 수행해야 할 것이다.

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ABSTRACT

Traffic facilities serve as guides for drivers as they follow the vehicle path, and among those

currently available, lanes are considered the most basic means of traffic control. These lanes

facilitate the movement of vehicles from one destination to another on a certain path to ensure

safe driving. With this, light-emitting technology has recently been developed to maintain the

shape and functionality of lanes not only by improving the quality of paints used in such lanes

but also through light emission coming from the lanes themselves by applying the principle of

luminescence. A prime example of such technology is the lighting system developed by Heijmans

of the Netherlands, which consists of a battery system that can maintain its intended function with

an independent power supply in cases in which energy or light cannot be accumulated because of

insufficient amount of sunshine. If the system can be put to practical use, it will be able to not

only substitute current street lights but also make great contributions to the reduction of traffic

accidents.

In this regard, this study conducted the “A study on the Application of Luminescent Lanes of

Expressway” as a subtopic of commercialization to understand the availability of introducing

light-emitting lanes suitable for the current highways of Korea and its applicability. As a result,

luminescent paints that were commonly used to be applied to buildings were tested at a

laboratory (this including abrasion resistance and accelerated weatherproof tests) to identify

methods for practical use on roads; with this, a test body for luminescent lanes was developed for

the first time in Korea. The materials were applied to a highway for testing to prove their

effectiveness.

Aside from the above, additional tests and research shall be carried out on the pilot luminous

lanes on a highway to monitor their applicability to roads in the areas of operation, maintenance,

and management as a means to set up a local standard on the use of luminescent paints on

vehicle lanes.

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제 1 장 서 론

1.1 연구의 배경 및 목적

도로를 주행하는 운전자에게 차량의 주행경로를 유도하고 안내하는 가장 기본적인 교통안

전시설물로 차선을 최우선으로 꼽을 수 있다. 노면표시로 분류되는 차선은 차로 구분선의

기능을 담당하는 것으로 도로의 시인성을 증진시키고 운전자의 주행 편의성 및 안전성을 향

상시키는 대표적인 교통안전시설물에 해당한다. 차선은 차량의 주행방향을 기준으로 차로

간 경계, 주행로 상의 가장자리 구분을 통해 운전자의 인지 기능을 향상시키고, 운전자가 도

로를 따라 주행할 때 목적지를 찾아 주행하는데 도움을 주는 중요한 역할을 한다. 즉, 노면

표시 중 차선은 차로를 주행하는 차량을 일정한 도로의 선형 경로로 유도하여 차량 주행동

선을 유지시킴으로써 안전한 주행을 돕는 역할을 하고, 특히 야간에 양호한 시인성을 확보

하는 기능을 담당한다.

야간에 강우/강설/안개 등의 기상악화로 인해 주행차선에 대한 시인성이 떨어지면 주행

안전성이 저하되고 원활한 교통흐름의 균형이 어긋나 차대차 사고 또는 주행차선 이탈 사고

와 같은 교통사고를 유발시키게 됨으로써 교통안전성이 크게 저하될 수도 있다. 그림 1.1에

제시한 바와 같이 시간대/기상상태별 교통사고 발생 현황자료에 따르면, 시간대별 기상상태

별 교통사고 발생건수 및 사망자수는 맑은 날에 비해 기상악화와 더불어 야간 시간대

(18:00~24:00)에 집중되는 것으로 나타났다.

(A) 교통사고 발생 건 수 (B) 교통사고 사망자 수

그림 1.1 시간대/기상상태별 교통사고 발생 현황(2013년)1)

1) 교통사고통계DB(통합) - 시간대/기상상태별 교통사고 현황, 도로교통공단, 2013.

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일반적으로 교통사고는 도로/교통상황, 자동차의 성능, 운전자 및 주변 환경의 이상변화

등 복합적 요인에 의해 발생한다. 특히, 야간 시간대 기상악화로 인해 교통사고 발생건수 및

사망자수가 집중되는 원인 중 하나로 차선의 시인성 저감을 들 수 있다. 야간 시간대 차선

의 시인성 저하로 도로의 상황 및 예측정보 제공량이 현저히 낮아짐으로 인해 운전자의 반

응이 늦어져 교통사고 발생 가능성이 높아진다.

이에 본 연구에서는 차선의 시인성 증진 및 기능 향상을 목적으로 발광도료(축광도료)를

도로의 차선에 적용하는 방안을 모색하고자 국내외 발광차선에 대한 선행 기술을 검토하고,

국내 기술 구현 가능성을 파악하고자 한다. 2012년 네덜란드에서 발광도료와 축전시스템을

결합하여 스마트 도로를 구현하기 위한 방안으로 발광차선을 개발하여 야간 조명등이 없는

도로에 설치함으로써 차선의 시인성 증진은 물론 주행안전성을 확보하는 동시에 도로에너지

소비전력 저감효과까지 유도하는 기술을 개발한 것으로 확인되었다. 네덜란드의 발광차선

등 교통선진 기술 검토를 통해 국내 발광차선의 기술 개발을 선도하고, 차선 시인성 고도화

전략의 일환으로 고속도로 일부 구간에 발광차선 시험시공을 추진함과 더불어 내구성 및 내

마모성 등 발광차선의 기술 수준 파악을 위해 지속적인 모니터링을 시행함으로써 발광차선

의 고속도로 도입 가능성을 면밀히 검토하고자 한다.

1.2 연구의 내용 및 방법

본 연구의 주요 수행내용은 다음과 같다.

§ 발광차선 현황 및 기술 실태조사

- 발광도료 최근 기술동향 조사

- 발광도료 국내외 시장 조사

- 발광차선 국외(네덜란드) 적용 사례조사

§ 발광차선 적용성 평가 (실내실험)

- 발광차선 내구성 검토 (내마모성실험, 촉진내후성실험 등)

- 발광차선 축광/발광 성능평가

§ 발광차선 시험시공 및 모니터링

- 시공성 평가 및 테스트베드 활용 검토

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본 연구는 국내 도로에 발광차선 도입 가능성 파악을 위해 발광도료에 대한 현행 기술수

준 파악, 발광차선 개발을 위한 실내시험, 그리고 고속도로 현장 시험시공의 순으로 단계별

연구를 수행하였다. 고속도로 현장 시험시공 종료 후 현장 모니터링 및 경제성 분석의 경우

본 연구의 종료와 더불어 유관부서로 이관하여 사후 시행함을 원칙으로 한다.

1.3 연구수행 절차

본 연구의 수행 절차는 다음과 같다.

§ 첫째, 연구수행 과정, 실내실험, 현장 시험시공 등 연구의 목적 및 방법론 정립

§ 둘째, 기존 연구문헌 고찰을 통해 국내외 관련 기술 검토

§ 셋째, 실내실험을 통해 발광차선의 내구성 검토

§ 넷째, 고속도로 현장 시험시공을 통해 발광차선 도입 적정성 검토

§ 다섯째, 발광차선의 미래 활용 방안 수립

상기 연구 수행 절차에 따라, 연구성과 보고 및 향후 연구과제 도출을 수행하도록 한다.

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제 2 장 기존 연구문헌 고찰

2.1 차선도료의 종류 및 도색 기준

2.1.1 차선도료의 종류

국내 차선도료는 KSM 6080 1종(상온건조형), 2종(수용성), 3종(가열식), 4종(융착식), 5종

(이액형)으로 구분하고 있다.

가) KSM 6080 1종 – 상온형 건조형 노면 표지용 도료

§ 유성 페인트(상온)에 해당함

§ 일반 페인트로서 상온에서 건조되는 특성이 있음

§ 일반적으로 안정도는 크나 건조속도가 느린 편(3~20분)이고, 내구성이 떨어져 수명이 짧

은 단점이 있음

§ 2014년부터 고속도로, 국도 등 휘도를 요하는 도로에서는 사용을 금지함

나) KSM 6080 2종 - 수용성 노면 표지용 도료(액상의 특수 페인트)

§ 수성 페인트에 해당함

§ 수용성은 희석제로 물이 사용되며 내구성이 좋아 내마모형이라고 함

§ 유리알 고착력이 높아 야간 반사 휘도가 높음

§ 유성 페인트보다 친환경적임

§ 도로 설계가격은 상온/가열형 보다 약 두 배 이상에 해당함

§ 단점으로는 기온에 민감해서 추운 겨울 또는 한여름에 작업 시 하자의 위험이 있음

§ 2014년 고속도로, 국도 설계 시 2종, 5종으로 모두 변경되었음

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다) KSM 6080 3종 – 가열형 노면 표지용 도료

§ 유성 페인트(가열)에 해당함

§ 60도 이상 온도로 가열하여 도색하면 액상으로 되었다가 상온에서 굳어짐

§ 상온형 페인트보다 내구성을 높인 도료로 안정도와 건조속도는 보통 3 ~ 15분이며, 야

간반사가 큰 편임

§ 수명은 상온형 보다는 길지만 융착식 보다는 짧은 편이고 오염도가 큰 단점이 있음

§ 2014년부터 고속도로, 국도 등 휘도를 요하는 도로에서는 사용을 금지함

라) KSM 6080 4종 – 융착식 노면표지용 도료

§ 가열 플라스틱에 해당함

§ 내구성이 뛰어난 노면표시의 도료로서 에폭시 수지 등을 원료로 융합해서 150도 이상의

고온에서 도색하며 건조속도가 빠름

§ 주로 일반 시내 도로 차선도색에 사용함

마) KSM 6080 5종 - 상온 경화형 노면표지용 도료

§ 경화 플라스틱에 해당함

§ MMA 이액형 차선, 우천형 차선(고휘도, 우천형 비드 사용), 돌출형 차선으로 구분됨

§ 초속 경화형 도료로서 도막이 강인하고 내구성, 내후성, 내마모성이 뛰어남

§ 저온 건조성이 우수하고 우천 시 재귀 반사율이 뛰어나며 유리알이 잘 떨어지지 않고

부착력이 탁월함

§ MMA 상온 경화형 이액형 우천형 차선의 특징을 가짐

§ 야간이나 야간 우천 시 반사 휘도가 탁월함

§ 기존 차선에 비해 내구성이 우수함

§ 휘도치가 차선수명을 다할 때까지 균일함

§ 도료의 분자결합력이 우수하며 유리알의 부착 상태가 매우 견고함

§ 안개지역 및 야간 시인성을 필요로 하는 구간, 한랭 제설 작업구간에 효과적임

§ 선진국에서 주로 사용하는 공법에 해당함

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구 분 내 용이 전

[KSM6080]개 정

[KSM6080] 비 고

1종(상온건조형)KSM6080-1

∙ 상온건조형

∙ 노면표지용도료도로적용 불가

환경VOC(휘발성, 유기용제)

및 품질문제

2종(수용성)KSM6080-2

∙ 수용성

∙ 노면표지용도료도로적용 도로적용 기후에 민감

3종(가열식)KSM6080-3

∙ 가열형

∙ 노면표지용도료도로적용 불가

환경VOC(휘발성, 유기용제)

및 품질문제

4종(융착식)KSM6080-4

∙융착식

∙ 노면표지용도료도로적용 도로적용 시내도로만 적용

5종(이액형)KSM6080-5

∙ 상온경화형

∙ 플라스틱도료

(Cold plastic)전국 고속도로, 자동차전용도로

적용

2011.10(도로적용 권장)

품질 및 성능

우수,친환경제품

표 2.1 노면표지용 도료(KSM 6080) 규정 개정(2011)

2.2 한국도로공사 차선도색 기준 개선방안

2.2.1 차선도료 적용기준

차선 시인성의 효율적인 관리와 고내구성을 확보한 차선재료(노면 표지용 도료)의 사용을

위해 한국산업규격(KS)의 노면 표지용 도료의 품질기준이 개정되었다. 개정 내용은 기존의

1종(상온형), 3종(가열형) 도료를 재귀반사성능을 요구하는 차선도색 용도에서 제외시켜, 1~5

종의 사용 기준을 2종, 4종, 5종으로 변경함으로써 차선의 내구성 및 교통안전성을 동시에

확보하는 것을 골자로 한다.

표 2.2 차선도료의 특징

구 분 2종(수용성) 4종(융착식) 5종(상온경화)재 질 수성페인트 가열플라스틱 경화플라스틱

내구성 1년 2년 2년건조시간(경찰청) 30분 3 ~ 5분 10 ~ 15분

특 징 기후에 민감 콘크리트적용곤란 내구성 유리

- 7 -

본 연구에서는 발광차선에 대한 검토에 한정되어 있지만, 한국도로공사에게 도입 추진하

고 있는 우천형 차선에 대해서도 일부 언급하고자 한다. 우천형 차선은 4종(융착식) 및 5종

(상온경화)의 차선도료에 우천형 유리알(40% 이상)과 일반 유리알(60% 미만)을 혼합함으로

써 강우시 도로 노면의 시인성을 확보하자는 취지에서 향후 고속도로 전 노선에 확대 적용

을 적극 검토하고 있는 실정이다. 한국도로공사에서는 우천형 차선 이외에도 내구수명 3년

이상의 장수명 차선에 대한 연구도 병행하여 추진하고 있다.

교통량이 많은 다차로(6차로 이상) 구간은 내구성이 우수한 4, 5종의 차선도료를 주로 적

용하고 있으며, 이에 대한 개선내용을 표 2.3에 제시하였다.

표 2.3 차로별 차선도료 사용기준

구 분

현 행 개 선

차로별

1만대 미만

차로별

1만대 이상4차로 이하 6차로 이상

중앙선/갓길선 1종 3종2종 4·5종

구분선 3종 1종 ~ 3종(내마모형)

2.2.2 도색주기 개선

기존 차선도료의 재도색 기준은 매년 1회였으나 최소반사성능 이하 시 재도색 하는 것으

로 변경하였다. 도색주기 연장으로 인해 차선도색 물량을 10% 감소시킴으로써 고속도로 연

간 차선도색비용 33억원 정도 절감되는 것으로 보고되기도 하였다.

2.2.3 차로구분선 설치규격 개선

한국도로공사의 경우 차로구분선 도색기준이 교통선진국과 비교하여 약 50% 이상 큰 규

격을 적용하는 것으로 확인되었다. 공용구간은 15cm 폭원을 유지하되, 짝수년도에는 좌측

기준, 홀수년도에는 우측 기준으로 13cm 도색을 원칙으로 한다. 중앙선 차선 색상은 경찰청

협의 후 기존 황색에서 백색으로 협의 변경하는 것을 합의함으로써, 전체 차선도색 물량

13% 감소를 유도하였다. 이는 차선도색 물량의 자연감소분으로 연간 48억원의 절감효과를

창출하는 것으로 파악되었다.

- 8 -

표 2.4 차로구분선 설치기준

구분선국 내 해 외

법적기준 도공 미국 독일 영국 프랑스

폭원(cm) 10 ~ 15 15 10 ~ 15 15 10 10도색길이(m) 3 ~ 10 8 3 6 2 3빈길이(m) 도색길이

1 ~ 2배 12 9 12 7 10도색길이:빈길이 1:1 ~ 2 1:1.5 1:3 1:2 1:3.5 1:3.3

표 2.5 차로구분선 설치규격 축소

구 분중앙선·갓길선 구분선

폭 원 도색길이 빈 길이 폭원

신설·확장구간 15cm 6m 12m 13cm공용구간 8m 12m 15cm

2.2.4 차선도료 반사성능 기준 일원화

차선도료의 반사성능의 경우, 경찰청의 국가기준과 상이한 한국도로공사 자체 기준을 적

용하고 있어, 관리 효율성 및 법적근거 확보를 위해 국가기준으로 일원화하는 방안을 모색

할 필요가 있을 것으로 판단된다.

표 2.6 차선도료의 반사성능 기준

(단위 : ·)

구 분현 행(한국도로공사 기준) 개 선(경찰청 기준)설치 시 최소요구기준 설치 시 최소요구기준

백 색 250이상 110 이상 240 이상 100 이상

황 색 175이상 90 이상 150 이상 70 이상

청 색 100이상 70 이상 80 이상 40 이상

- 9 -

2.2.5 하자관리 개선

도장공사의 경우 하자담보 책임기간은 기존 1년이었으나, 4·5종 도료는 내구연한을 고려

하여 하자검사기준을 상향하고 시공업체 품질보증 각서를 2년 이상으로 징구하고 있다. 하

자검사 기준은 최소 요구기준으로 매년 11월에 검사하고 있으나, 4·5종은 시공 후 1년으로

검사기준이 변경되었다.

표 2.7 도장공사(백색기준)의 하자관리 기준

(단위 : ·)

구 분 설치 시 시행 경과기간

개월 수 - 1개월 2개월 … 1년 2년2종 240 225 215 … 100 -

4․5종 420 - - - 240 100주) 2종은 경과기간별 기준으로 하자판단, 4․5종은 모니터링 후 기준 확정

2.3 발광물질의 종류 및 특성

2.3.1 발광물질 개요

물질에 빛을 비추었을 때 그 물질에서 발하는 빛을 형광(Fluorescence, 螢光)이라고 하며,

빛을 제거하여도 발광 상태를 유지하는 것을 인광(燐光)이라고 한다. 인광체가 빛을 흡수하

면 이를 구성하는 물질의 전자가 들뜬 상태(여기 상태)가 된다. 들뜬 상태의 전자는 빛이 제

거되더라도 바로 바닥 상태로 떨어지지 않고 준안정 상태(중간 상태)로 옮겨 간 후 다시 바

닥 상태로 돌아가면서 빛을 방출한다.

발광은 열복사로 가시광선을 낼 수 없는 낮은 온도의 물체에서 빛이 발생하는 것으로, 물

질이 에너지가 높은 불안정한 상태에서 에너지가 낮은 안정한 상태로 되면서 이들 간의 에

너지 차이에 해당하는 파장의 빛을 발생시키는 것을 의미하기도 한다. 따라서 발광을 위해

서는 물질을 에너지가 높은 불안정한 들뜬 상태로 만드는 것이 필요하다. 들뜬 상태를 만드

는 방법에 따라 발광 앞에 광(Photo-), 화학(Chemi-), 열(Thermo-), 전기(Electro-), 음극

(Cathodo-) 등을 붙여 구분한다.

- 10 -

그림 2.1에 나타낸 바와 같이 준안정 상태 E1에서 바닥 상태(기저 상태) E0로 되돌아 갈

때 그 에너지의 차이만큼 발광하게 된다. 이렇게 인광을 발하는 물질을 인광체라고 하는데,

천연 물질로는 각종 보석·황화 광물 등이 있고, 인공 물질로는 알칼리 토금속의 황화물이나

황화아연에 중금속을 함유시킨 것이 있다.

그림 2.1 발광물질의 에너지 상태 변화

잔광성의 인광체에 있어서, 자극광의 에너지가 저장되어 있는 상태를 축광(蓄光, Stored

light)이라고 한다. 결정 형광체에서는 전자 또는 양극(＋)의 정공이 트랩에 포착된 상태인

경우가 많으며, 인광보다도 잔광(After glow) 시간이 길다. 일반적으로 시계나 기계의 계기

판에 사용되고 있는 축광체는 황화아연에 동을 첨가한 안료(ZnS:Cu)로 휘도(輝度)가 낮고

잔광 시간이 10~20분 정도밖에 되지 않고 자외선에 의해 광분해되어 흑색이나 갈색으로 변

색이 되는 결점을 가지고 있다.

축광안료에 방사성 물질인 프로메티움(Pm) 등을 첨가하여 상시 방사선으로 축광체를 자극하

여 발광시키는 자발광형(自發光形)의 축광재료가 한 때 사용되기도 하였지만 인체 유해성 및

환경오염 문제에 의한 방사성 물질의 사용제한으로 인하여 현재는 거의 사용되지 않고 있다.

2.3.1.1 광발광(Photoluminesence) - 형광과 인광

형광과 인광의 차이는 전자가 바닥 상태로 오는 데 걸리는 시간차로 알 수 있는 것으로 다

음에서 형광과 인광에 대하여 설명하도록 한다.

- 11 -

가) 형광

형광이란 전자가 들뜬 상태에서 바닥상태로 돌아가면서 빛을 내는 것으로서, 들뜬 전자가 바

로 바닥상태로 내려오기 때문에 광원이 제거되는 순간 빛이 나지는 않는다. 어두운 도로에서 자

동차의 전조등이 비치면 환하게 빛나는 차선이나 도로 표지판을 그리는데 주로 사용되어진다.

나) 인광

인광이란 전자가 다른 단계의 들뜬 상태로 전환되었다가 이것이 낮은 에너지 상태로 되면서

빛을 내는 것으로서, 형광과는 다르게 빛을 축적한 후 방출하는 것을 의미한다. 인광은 보통

고체에서 나오고, 용액에서는 거의 나오지 않는데, 이는 인광을 내는 들뜬 상태에 머무는 시간

이 길어서, 용액에서는 이 시간 동안에 다른 분자와 충돌하여 에너지를 넘겨주기 때문이다. 야

광은 인광을 내는 들뜬 상태에 머무는 시간이 몇 시간 정도로 긴 물질이 빛으로 들뜬 후 내는

빛으로서, 야광체는 빛을 축적했다가 어두운 곳에서 긴 시간동안 빛을 방출하는 인광의 한 예

라 할 수 있다.

2.3.1.2 화학발광(Chemiluminesence)

화학발광은 화학반응을 통해 전자를 들뜬 상태로 만들 만큼 충분한 에너지가 공급된 뒤 낮

은 에너지 상태로 전환될 때 빛을 발산하는 것을 의미한다. 반딧불과 같이 생물체가 스스로 빛

을 내는 현상을 통틀어 생물발광(bioluminescence)이라 하는데, 루시페린(luciferin)이라는 물질

이 루시페라제(luciferase)라는 효소가 관여하는 생체 내 화학반응에서 들뜬 상태의 생성물이

만들어지고 이것이 바닥 상태로 내려오면서 빛이 나오는 것으로, 화학 발광의 일종이라 할 수

있다. 반딧불은 반딧불이 루시페린이 산소와 반응하여 산화루시페린(oxyluciferin)이 될 때 나오

는 빛으로, 이 반응에는 루시페라제 외에도 ATP와 마그네슘 이온(Mg2+)이 필요하다.

그림 2.2 반딧불이 화학발광

- 12 -

이 원리를 이용하여 인공적으로 빛을 내게 할 수도 있는데, 이의 한 예가 루미놀(luminol)과

과산화수소(H2O2)간의 반응이다. 이 반응에서는 들뜬 상태의 3-아미노프탈레이트

(3-aminophthalate)가 생성되는데, 이것이 바닥 상태로 내려가면서 빛을 발산하게 된다. 알칼리

용액에서 철이나 구리 화합물 등의 촉진제가 있을 때 일어나는 루미놀 반응은 혈액 속의 헤모

글로빈에 들어있는 철에 의해서도 촉진되므로, 범죄 수사 등에서 혈흔을 찾는데 이용된다. 이

외에도 발광 스틱과 발광 낚시 찌 등에도 활용될 수 있다.

화학발광은 거의 열을 내지 않는 냉광(cold luminescence)이므로, 빛 에너지로의 전환 효율이

높아 한때는 새로운 조명 방법으로 많이 연구되어지기도 하였다.

그림 2.3 루미놀 화학발광

2.3.1.3 열발광(thermoluminescence)

열방광은 온도 상승에 따라 발광하는 현상을 의미하는 것으로, 트랩(전자 트랩)을 함유하는

인광체를 저온에서 충분히 자극하면 트랩의 대부분은 전자 또는 양의 구멍으로 채워지는데 이

것을 서서히 가열하면 얕은 트랩은 저온에서, 깊은 트랩은 고온에서 해방되며 그때 빛을 발산

하게 된다.

2.3.1.4 음극발광(cathodoluminescence) - 수은등, 형광등, 브라운관

음극발광이란 양 끝에 금속 전극을 둔 유리관에 기체를 넣고 압력을 낮춘 후에 전극 사이에

높은 전압을 걸어주면 음극에서 튀어 나온 전자(음극선)가 기체 분자와 충돌하여 기체 분자를

들뜨게 하고, 들뜬 분자가 바닥 상태로 내려가면서 빛을 발산하는 것으로, 수은등, 형광등, 브

라운관 등에 활용된다.

- 13 -

2.3.1.5 전기발광(Electroluminusence) – LED, OLED

전기발광은 어떤 특정한 결정 내에서 전자의 흐름에 따라 빛이 발생하는 것으로, 양극과 음

극에서 각각 인위적으로 정공과 전자를 주입하면, 이들이 재결합 하면서 빛을 발산하게 된다.

LED(Light Emitting Diode : 발광 다이오드)는 전기발광을 이용한 것으로, 빛 에너지 전환 효

율이 형광등보다도 높아 새로운 광원으로 각광을 받고 있다.

OLED(Organic Light Emitting Diodes : 유기 발광 다이오드)는 저분자 유기물질 박막에 전

류를 흘려주어 LED처럼 밝은 초록빛을 내는 것으로 소자가 자체적으로 빛을 내기 때문에 후

방 조명이 필요 없어 더욱 얇게 만들 수 있고, 구부리거나 휘는 디스플레이도 만들 수 있는 특

징을 지니고 있다.

2.3.2 발광도료(發光塗料, luminescent paint)

2.3.2.1 발광도료의 정의

발광도료(안료)란 빛을 내는 물질(축광 파우더)을 도료 내에 첨가시켜 어두운 곳에서도 빛이

발광하도록 만든 도료로서, 축광도료, 형광도료, 양광도료라고 한다. 본 연구에서는 용어의 일

관성을 기하기 위해 발광도료, 축광도료, 형광도료, 양광도료 중 발광도료라 통칭하고, 발광차

선, 축광차선, 형광차선은 발광차선이라고 그 명칭을 통일하기로 한다.

2.3.2.2 발광도료의 종류

가) 형광도료

형광도료는 색과 밝기를 일반 도료보다 강화시킨 형광안료를 합성수지에 분산시킨 도료(내

부용)를 말한다.

나) 축광도료

축광도료는 태양광 또는 인위적인 조명의 빛을 받아 이를 축적한 후 빛이 없는 어두운 상태

에서 스스로 빛을 발하는 도료(내부용)를 말한다.

- 14 -

다) 반사도료

반사도료는 도료에 유리알 같은 물질이 혼합되어 있어 빛을 받을 경우 반사하는 도료(내, 외

부용)를 말한다.

라) 자발광 도료

라듐, 테리지움(8H) 등 방사성 물질의 방사선 에너지원을 이용하여, 항시 일정의 빛을 내는

도료로, 현재는 ZnS가 주로 사용된다. 자발광 도료의 주요 사용처는 시계, 나침반, 무전기, 항해

항공기구 표시판, 전등 스위치 등에 야광표시, 비상표시, 어업용, 군사용 등에 주로 적용된다.

마) 재귀반사 도료

재귀반사 도료는 미세한 유리 알갱이를 후도도막에 함유시킨 도료로, 야간 안전운전 시 절대

적으로 필요로 하는 도료로서, 도로면, 도로벽면 표시에 주로 사용된다.

바) UV 발광도료

UV(Ultra Violet) 발광도료는 가시광선에는 보이지 않으나 자외선 파장영역에서는 보이는 특

수한 안료로서, 카드 및 지폐의 위조방지 광고물 및 간판에 주로 활용된다.

사) 액광도료

액광도료는 소량의 라듐 등 방사성 물질을 혼합한 것으로, 이것으로부터 발하는 α선에 의하

여 도막 속의 형인광체가 저절로 발광하는 도료로서, 시계의 문자판 표시 등 어두운 곳에서의

표시용으로 주로 활용된다.

2.3.3 축광안료의 특성

전술한 바와 같이 발광성 안료에는 자발광성 안료와 축광성 안료의 두 가지 종류가 있다.

자발광성 안료는 방사성 물질인 희토류(rare earth resources, 稀土類)에 의해 스스로 발광할

수 있지만 방사성 물질이 포함되어 있으므로 생산과 폐기에 있어서 엄격한 규제 및 관리가

필요하다.

- 15 -

그림 2.4 원소 주기율표 상에서의 희토류 원소

희토류계 원소는 주기율표 제3족인 스칸듐(Sc), 이트륨(Y) 및 원자번호 57에서 71인 란탄

계열의 15원소를 합친 17원소의 총칭으로 대개 은백색 또는 회색의 금속이다. 희토류 원소

는 그 원자구조에 있어 4f 전자 껍질의 특이성으로 인해 가시광선 파장 범위에서 좁고 예민

한 흡수 또는 발광을 하게 되는 성질이 있다. 기존의 황화아연(ZnS)계 축광안료는 휘광이

약하여 이를 보완하기 위하여 프로메티움(Pm) 등의 희토류를 혼합 사용하기도 하였다. 그림

2.4에 원소 주기율표 상에서의 희토류 원소를 나타내었다.

그림 2.5에 나타낸 희토류 함유 축광안료의 잔광휘도 특성으로부터 유로퓸(Eu)과 디스프

로슘(Dy)이 포함된 청록색 안료가 황록색 안료보다 잔광휘도가 높다는 것을 알 수 있다. 적

색과 청색의 안료를 비교했을 때, 낮에는 밝기가 서로 비슷하지만 밤에는 청색이 더 밝게

보인다. 이는 어두울 때, 저파장이 고파장보다 더 사람의 눈에 잘 띄기 때문이다. 그림 2.6에

파장에 따른 상대시감도의 차이를 나타내었다. 최근 사용되고 있는 축광안료는 대부분 희토

류가 함유되지 않은 스트론튬-산화알루미늄 (SrO-Al2O3)계가 주를 이루고 있다.

- 16 -

그림 2.5 희토류 함유 축광안료의 잔광휘도 특성

그림 2.6 파장에 따른 상대시감도의 차이

2.4 발광차선의 적용사례

2.4.1 발광차선의 개발 현황

2.4.1.1 AWT(All Weather Titanium) - 전천후 우천형 노면표시

특수 세라믹 티타늄 반사소재의 우천형 비드를 살포하는 것으로, 우천 시 반사성능 및 시

인성을 향상시킨 제품으로, 기존의 도로 차선용 유리알의 경우 건조 상태에서 효과적으로

제 기능을 발휘하도록 되어 있지만, 우천 시, 그 기능의 1%도 제대로 보여주지 못하고 있

다. 일반적으로 노면에 물이 있는 경우, 유리알의 광학적 기능(Optical System)은 표면의 물

에 의한 굴절현상으로 인하여 상쇄되거나 사라지는 특성을 가진다.

- 17 -

융착식 차선의 경우, 융착재료(Binder) 자체의 물성상 마찰계수가 낮을 수밖에 없어, 차량

의 정지거리가 길어지고, 교통사고의 원인이 되기도 한다. Asia社의 ‘전천후 고휘도 우천형

노면표지 시스템’은 어떠한 도로환경에서도 쉽게 설치가 가능하며, 설치 후 건조가 빨라 곧

바로 교통소통이 가능하여 차선 설치로 인한 교통체증을 최소화 할 수 있도록 설계된 것이

주요 특징인 것으로 소개되고 있다.

가) 제품의 종류

§ AAB-100 : 범용타입으로, 도료와 밀착성을 높이기 위해 특수코팅에 해당한다.

§ AWB-200 : 전천후에서도 최적의 내구성, 시인성, 반사특성 등 다양한 성능을 발휘하는

우천형 비드, 외부에 있는 수천 개의 고강도 비드가 핵심이며, 뛰어난 코팅

기술은 모든 도료에 사용할 수 있다.

§ AWB-300 : 굵은 직경 때문에 우천 시에도 수막 위로 노출면이 크고, 높은 재귀반사율

을 가진다.

§ AWB-1230 : 혼합 범용제품에 해당한다.

나) 우천형 노면표시의 주요 적용범위

§ 횡단보도, 정지선에 의한 보행자 보호

§ 외부선, 중앙선에 의한 안전 주행 지원

§ 그림 표시, 기호 형태의 교통규제 정보 제공

§ 커뮤니티 영역 안심보행구역 내 좁은 도로 사고대책

다) 제품의 특징

§ 손쉽고 빠른 작업성 : 자주식 엔진구동 방식의 진보된 차선도색장비를 통하여 기존 장

비의 단점을 보완하고, 정확하고 빠른 작업이 가능한 것이 특징이다.

§ 내구성 강화 : 페인트와의 밀착성 및 발수성을 갖게 하기 위해서 비드에 특수코팅을 하

고 있으며 Dry와 Wet elements와 최적의 조합인 Matched Component System(물성 조

합 시스템)을 통하여 최상의 내구성을 유지할 수 있다.

§ 기존의 유리알의 광학적 한계를 극복한 1.5 인덱스 ASIA Elements Soda lime Glass

beads는 마른 상태의 도로환경에서 최고의 성능을 보여준다.

- 18 -

§ 우천 시 재귀반사 기능을 발휘할 수 있는 특수 세라믹 우천형 비드 1.9 인덱스 ASIA

Elements Titanium Barium Glass beads는 노면이 젖은 상태의 도로환경에서 제 기능을

하며, 표면이 물로 덮여있을 경우 최고의 성능을 발휘한다는 것이 특징이다.

그림 2.7 Asia社 발광도료 설치사례

2.4.1.2 3M Liquid Pavement Marking(LPM) 5000 series

기존 제품들에 비해 내구성이 향상된 것으로, 아스팔트나 시멘트 콘크리트 포장에서 탁월

한 고착력을 가지는 것으로 제시하고 있다. 태양광이나 트럭 분진 등에 의한 탈·변색에의

저항성이 강화되었고, 화씨 30도(섭씨 영하 1도)의 낮은 기온에서도 쉽게 작업할 수 있으며

점성이 낮아 도색 작업이 용이한 것으로 설명하고 있다.

또한, 수축력이 낮아 어떠한 포장면에서도 양질의 도색이 가능하고, 작업 가능한 온도범위

하에서 2분 이내에 건조되며, 야간이나 악천후에서도 최상의 시인성 제공은 물론 중금속이

나 크롬산납 등 유해물질을 포함하지 않는 특징이 있는 것으로 제시하고 있다.

그림 2.8 3M 발광도료 설치 및 시공사례(1)

2.4.1.3 3M Premium Grade Line Marking A380ESD Series

3M™ Stamark™ A380ESD은 장기간 반사력과 미끄럼 저항, 색상을 유지하도록 개발된

- 19 -

고성능의 노면표지 테이프로서, 내마모형 세라믹 비드와 미끄럼방지 입자가 내구성이 높은

폴리우레탄 마감재와 결합하여 시인성 뿐만 아니라 우천 시 안전성도 향상시킬 수 있다고

전해진다. 다음은 해당 제품의 주요 특징을 나타낸 것이다.

§ Visibility : minimum initial luminance coefficient in diffuse illumination greater than

160mcd m-2 lx-1

§ Reflectance : initial retroreflected luminance generally around 550mcd m-2 lx-1

§ Skid resistance : minimum initial skid resistance of 55SRT

그림 2.9 3M 발광도료 설치 및 시공사례(2)

2.4.2 발광차선의 국내 특허 현황

2.4.2.1 발광체 및 이를 이용한 차선 표시장치2)

가) 현황 및 문제점

종래에는 차선 도료에 비드를 포함시켜 차량의 전조등에서 조사되는 불빛을 반사함으로써

야간이나 악천후 시에도 차선의 식별력을 향상시키도록 되어 있으나, 비드의 경우에는 외부

에서 광원이 조사되지 않으면 빛을 반사할 수 없기 때문에 전조등이 고장난 차량의 경우에

는 차선을 식별하기가 용이하지 않다. 또한, 차선의 마모와 비드의 이탈로 차선의 반사효율

이 감소하면 야간이나 악천후 시 시인성이 크게 저하된다.

가로등을 설치할 경우 한 대당 전력 소모량이 약 150 ~ 2,500W이기 때문에 야간에 이들

의 전력 소비량이 매우 많아 구동에 따른 유지비가 매우 비싼 문제점도 내포하고 있다.

2) 출처 : http://www.google.com/patents/WO2010110527A1?cl=ko, 이욱근, 정성태, 진용옥, 2009

- 20 -

나) 해결방법 및 기대효과

자체 발광이 가능한 발광체를 도로에 식립함으로써 차선이 자체 발광토록 하여 야간이나

악천후 시에도 차선의 식별력을 높일 수 있는 발광체와 이를 이용한 차선 표시장치를 제공

하는 것으로, 발광부재는 LED 램프 또는 무기이엘필름 중에서 선택하여 사용한다.

전원공급부는 도로의 연장방향을 따라 상호 소정간격 이격되게 설치되는 발광체의 사이에

위치하도록 도로에 매립되며, 태양광을 통해 발전하는 태양전지판과, 이를 통해 생성된 전기

를 축전하는 축전지, 그리고 축전지에서 발광체로 전원이 공급되는 것을 단속하는 컨트롤러

를 포함하는 것으로 구성되어 있다. 본 발명에 따른 발광체 및 이를 이용한 차선 표시장치

는 내습성과 내구성이 있어 파손위험이 적으며, 자체 발광하므로 차량의 차선 식별력을 높

여주어 안전운행을 유도하는 효과가 있는 것으로 제시되어 있다.

그림 2.10 발명에 따른 차선표시장치 사용 예

그림 2.11 차선표시장치에 사용된 발광체 그림 2.12 차선표시장치

- 21 -

그림 2.13 발광체의 다른 실시 예 그림 2.14 차선표시장치의 전원공급 계통

그림 2.15 차선표시장치의 전원공급 계통

그림 2.16 색상의 가변이 가능한 차선표시장치의 다른 실시 예

- 22 -

2.4.2.2 발광 차선 및 이의 제어 시스템3) (구종회, 2010)

가) 현황 및 문제점

차선은 운전자가 쉽게 구별할 수 있도록 형광물질 등을 함유한 유색도료를 사용하여 도로

표면에 얇게 도장함으로써 형성하는 것이 일반적이나, 야간이나 눈비 등으로 인한 기상 악

천후 시에는 차선의 구별이 어려워지고, 이로 인해 교통사고가 유발될 수 있다. 태양열을 이

용한 쏠라 차선 등 광원을 이용한 장치들은 도로 표면에 부착 시 노상에 돌출되므로 손상으

로 인해 제 기능을 발휘할 수 없다. 또한 제조단가가 높아 도로 차선으로 활용하기에는 현

실적으로 불가능한 문제점을 내포하고 있다.

나) 해결방법 및 기대효과

본 발명은 다층의 압착 구조를 갖는 시트 형태로 구성된 것이다. 본 발명에 따른 발광차

선 제어 시스템은 소정 레벨의 휘도를 외부로 발산시키는 발광면, 상기 발광면의 배면으로

형성되어 도로상으로 부착되기 위한 접착면, 상기 발광면과 접착면 사이로, 공기 중으로 방

사된 소정 주파수 대역의 공중파 신호에 의해 소량의 전기에너지를 축전하고, 임의의 시간

대에 전기 에너지를 방전시켜 발광을 유도하기 위한 플렉시블 회로기판이 접합되는 발광차

선 및 설정된 송신 주파수를 송출하는 주파수 송신국으로 이루어진다.

본 발명에 따른 발광차선은, 제조의 편의성과 제조 단가를 저렴하게 구현할 수 있어, 도로

에 발광차선을 용이하게 설치할 수 있는 효과를 제공하고, 외부의 직접적인 전력을 사용하

지 않고 설정된 주파수 송출 에너지를 이용함에 따라 시스템의 안정성을 확보하는 효과를

가지는 것으로 제시되었다.

그림 2.17 본 발명 발광차선 그림 2.18 분해도 그림 2.19 플렉시블회로기판구성도

3) 출처 : http://kpat.kipris.or.kr/kpat/biblioa.do?method=biblioFrame, 구종회, 2010

- 23 -

[ 부호의 설명 ]

∙101 : 발광 차선

∙103 : 발광면

∙105 : 접착면

∙107 : 표면 돌기부

∙109 : 인입 공간부

∙201 : 플렉시블 회로기판

∙203 : 회로

∙301 : 발광소자

∙303 : 동조 안테나

∙305 : 태그

∙307 : 축전지

그림 2.20 전체 시스템 구성도

2.4.3 국내 적용사례

국내에서 도로에 발광도료(안료)를 적용한 사례는 평택-제천간 고속국도에 위치한 노은2터

널(연장 210m)과 국내 최장 터널인 국도 제46호선의 배후령터널(연장 5,057m)의 측벽에 시

공한 사례가 있다.

국내 축광식 교통안전표지와 관련된 기준으로는 「조명식 및 발광형 교통안전표준지침(경

찰청)」이 있다. 「조명식 및 발광형 교통안전표준지침」에서는 LED광원 및 반투명 재귀반

사 시트를 이용한 내부조명식 교통안전 표지 및 LED 광원과 광섬유를 이용한 형상을 구현

하는 자체 발광형 교통안전표지에 관한 지침을 제시하고 있다.

또한, 소방용 축광 유도·위치표지에 관련 기준은 소방법과 소방 및 소방 기계기구 등의 성

능시험에 관한 규정에 의한 「축광유도표지 및 축광위치표지의 성능시험 기술기준」이 있다.

2.4.3.1 노은2터널

도로교통연구원에서 수행한 「특수도장을 활용한 터널조명에너지 절감방안 연구4)」에서

는 축광도장을 사용하여 터널 조명에너지를 절감하는 방안을 모색하기 위하여 축광도장 시

4) 이미애, 이동희, 한승훈, 김지헌, 정다훈, “특수도장을 활용한 터널조명에너지 절감방안 연구” ㈜아

이라이트, 2014

- 24 -

료 및 축광도장을 적용한 모형터널에 대한 휘도 특성을 고찰하고, 실제 터널인 노은2터널

측벽에 축광도장을 시험시공 실시 후 휘도 특성을 고찰하였다. 검토결과, 축광도장이 일반도

장에 비해 벽면 휘도에서 20% 이상 높게 측정되었으며, 적정한 조명방식과 축광도장이 결

합되면 터널의 조명에너지 절감이 가능한 것으로 나타났다.

2.4.3.2 배후령터널

국내 최장 터널인 배후령터널에는 터널 내에서 화재가 발생하여 갑작스럽게 단전이 되었

을 경우를 대비하여 대피자가 방향감각을 잃지 않고 신속하게 안전지대로 대피할 수 있게

유도하는 것을 목적으로 축광도장을 터널 측벽에 적용한 바 있다. 그림 2.5에 배후령터널에

적용된 축광도장 현장사진을 나타내었다.

(a) 조명이 있을 때 (b) 조명이 없을 때

그림 2.21 배후령터널에 적용된 축광도장 현장사진

2.4.3.3 조명식 및 발광형 교통안전표지 표준지침(경찰청)

가) 목적

「조명식 및 발광형 교통안전표지 표준지침」은 표지판의 야간 시인 및 판독성 제고를 위

한 조명식 및 발광형 교통안전표지의 제품 및 성능기준 등에 대하여 규정하고 있다.

- 25 -

나) 적용범위

표 2.1에 나타낸 바와 같이 LED 광원 및 반투명 재귀반사시트를 이용한 내부조명식 교통

안전표지 및 LED 광원과 광섬유를 이용하여 형상을 구현하는 자체 발광형 교통안전표지에

적용한다.

구 분 조명식 발광형

적용범위 주의, 규제, 지시, 보조 주의, 규제(속도제한)

표 2.8 조명식 및 발광형 교통안전표지 적용범위

다) 기준

조명식 및 발광형 교통안전표지 표준지침에서의 휘도 기준은 표 2.2에 나타낸 바와 같다.

구 분 황색 백색 녹색 적색 청색

최소값 (cd/㎡) 45 75 20 20 7

최대값 (cd/㎡) 450 750 225 190 75

표 2.9 조명식 및 발광형 교통안전표지 표준지침에서의 휘도 기준

라) 색도

국제조명위원회(CIE)5)의 1931년도 표준관측자에 의한 2°시야 XYZ 색표시계에 의거, 표

2.3 및 표 2.4를 만족해야 한다.

5) 국제조명위원회(영어 : International Commission On Illumination, 프랑스어 : Commission internationale de

l'éclairage)는 빛, 조명, 빛깔, 색공간을 관장하는 국제위원회로서 1913년에 Commission Internationale de

Photoméotrie의 뒤를 이어 설립되었다. 현재 빈에 위치해 있으며, 프랑스어 명칭을 따라 CIE로 줄여 쓰기도

한다.

- 26 -

색 도색좌표 (mcd/(㎡ x))

1 2 3 4

백색X 0.300 0.440 0.440 0.300

Y 0.342 0.432 0.382 0.276

황색X 0.536 0.547 0.613 0.593

Y 0.444 0.452 0.387 0.387

적색X 0.660 0.680 0.710 0.690

Y 0.320 0.320 0.290 0.290

청색X 0.109 0.173 0.208 0.149

Y 0.037 0.160 0.125 0.025

녹색X 0.009 0.284 0.209 0.028

Y 0.720 0.520 0.400 0.400

표 2.10 발광형 표지판의 색좌표

색 도색좌표 (mcd/(㎡ x))

1 2 3 4

백색X 0.440 0.285 0.285 0.440

Y 0.382 0.264 0.332 0.432

황색X 0.498 0.557 0.479 0.438

Y 0.412 0.442 0.520 0.472

적색X 0.648 0.735 0.629 0.565

Y 0.351 0.265 0.281 0.346

청색X 0.140 0.244 0.190 0.065

Y 0.035 0.210 0.255 0.216

녹색X 0.026 0.166 0.286 0.207

Y 0.399 0.364 0.446 0.771

표 2.11 조명식 표지판의 색좌표

- 27 -

그림 2.22 조명식과 발광형 안전표지판의 색도범위

2.4.3.4 축광유도표지 및 축광위치표지의 성능시험 기술기준(소방방재청)

가) 목적

「축광유도표지 및 축광위치표지의 성능시험 기술기준」은 소방시설설치유지 및 안전관리

에 관한 법률(이하 “법”이라 한다.) 제39조 제2항 및 소방용기계·기구의 형식·승인 등에 관

한 규칙 제32조에 따른 「축광유도표지 및 축광위치표지에 대한 성능시험 기술기준」을 규

정함을 목적으로 하고 있다.

나) 용어의 정의

「축광유도표지」란 화재발생시 피난방향을 안내하기 위하여 사용되는 표지로서 외부의

전원을 공급받지 아니한 상태에서 축광(전등, 태양빛 등)을 흡수하여 이를 축적시킨 상태에

서 일정시간 동안 발광이 계속되는 것을 말한다. 즉, 어두운 곳에서도 도안·문자 등이 쉽게

식별될 수 있도록 된 것을 말하며, 피난구축광유도표지, 통로축광유도표지, 보조축광표지로

구분할 수 있다.

「축광위치표지」란 옥내소화전설비의 함, 발신기, 피난기구(완강기, 간이완강기, 구조대,

- 28 -

금속제 피난사다리) 및 연결송수관설비의 방수구 등의 위치를 표시하기 위하여 사용되는 표

지로서 외부의 전원이 공급받지 아니한 상태에서 축광에 의하여 어두운 곳에서도 도안·문자

등이 쉽게 식별될 수 있도록 된 것을 말한다.

「보조축광표지」란 피난로 등의 바닥․계단․벽면 등에 설치함으로서 피난방향 또는 피

난설비 등의 위치를 알려주는 보조역할을 하는 표지를 말한다.

다) 시험 기준

축광유도표지 및 축광위치표지는 200Lx 밝기의 광원으로 20분간 조사시킨 상태에서 다시

주위 조도를 0Lx로 하여 60분간 발광시킨 후 직선거리 20m(축광위치 표지의 경우 10m) 떨

어진 위치에서 유도표지 또는 위치표지가 있다는 것이 식별되어야 하고, 유도표지는 직선거

리 3m의 거리에서 표시면의 표시중 주체가 되는 문자 또는 주체가 되는 화살표 등이 쉽게

식별되어야 한다. 이 경우 측정자는 보통 시력(시력 1.0에서 1.2의 범위를 말한다)을 가진 자

로서 시험 실시 20분 전까지 암실에 들어가 있어야 한다.

보조축광표지는 200Lx 밝기의 광원으로 20분간 조사시킨 상태에서 다시 주위 조도를 0Lx

로 하여 60분간 발광시킨 후 직선거리 10m 떨어진 위치에서 보조축광표지가 있다는 것이

식별되어야 한다.

축광유도표지 및 축광위치표지의 표시면을 0Lx 상태에서 1시간 이상 방치한 후 200Lx 밝

기의 광원으로 20분간 조사시킨 상태에서 다시 주위 조도를 0Lx로 하여 휘도시험을 실시하

는 경우 다음 조건에 적합하여야 한다.

§ 5분간 발광시킨 후의 휘도는 1㎡당 110m㏅ 이상이어야 함

§ 10분간 발광시킨 후의 휘도는 1㎡당 50m㏅ 이상이어야 함

§ 20분간 발광시킨 후의 휘도는 1㎡당 24m㏅ 이상이어야 함

§ 60분간 발광시킨 후의 휘도는 1㎡당 7 m㏅ 이상이어야 함

2.4.4 국외 적용사례

2.4.4.1 일본

일본에서는 1998년 안전표지판(Safety Sign Boards, JIS Z 9107)의 규격이 제정되어 사고,

- 29 -

재해 발생 등의 긴급상황 발생 시 구호, 피난유도, 방화활동 등이 신속하게 이루어질 수 있

도록 안전에 대해 경고, 지시, 정보 등을 시각적으로 명확하게 전달·표시하는 일반안전표지

판, 형광안전표지판 및 축광안전표지판의 성능, 재료 및 시험방법에 대해 규정하고 있다.

1968년 히비야선 롯본기역에서 발생한 열차 화재사고의 교훈을 기반으로 지하철 건설 사

업시 이용자 안전 확보를 위해 터널내의 연결수송관과 소방대의 진입구 등을 설치하였다.

한국의 대구지하철 화재사고를 계기로 2005년 동경 소방청에서는 지하역사에 관한 안전

대책의 일환으로 화재 예방 조례의 일부를 개정하여 피난방향을 인식할 수 있도록 피난구,

복도, 계단, 피난통로 등의 바닥면과 1m 이하의 벽면 등에 피난구 표시 및 피난방향을 표시

하는 표지를 설치하도록 규정하였다.

동경 소방청은 최근 기술개발로 인해 어두운 곳에서 시인성이 우수한 축광유도표지가 개

발되어 보급되고 있는 현실에 입각하여 유도등 및 유도표지의 기준에 축광유도표지를 새롭

게 부여하는 개정을 행하였다.

§ 총무성 산하 소방청에서 축광유도표지 사용 의무화와 관련하여 법령이 제정되어 2005년

4월 30일 공포됨

§ 2009년 9월 30일에 축광유도표지의 설치기준과 성능기준을 한층 보강, 정비하여 법령이

공포되었으며, 일본 전국에서 사용 의무화가 진행되고 있음

§ 일본규격협회에서는 2008년 4월 20일 JIS Z9107(안전표지-성능의 분류, 성능기준 및 시

험방법) 축광표시 관련으로 규격을 제정함

§ 일본의 유도표지에 대해서는 「유도등 및 유도표지의 기준6)」의 일부개정7) 및 「유도

등 및 유도표지에 관계되는 설치 유지 가이드라인에 대해서」8)의 일부개정9)에 의해, 기

술상의 기준 및 운용에 관한 지침을 마련하고 있음

§ 고휘도 축광식 유도표지에 관계되는 등록 인정기관에 관한 법령과 시험결과 보고서 및

점검 기준에 관한 고시의 개정 등 일련의 법령 등의 개정이 2006년 3~4월에 걸쳐 진행

되어 소방용 설비 등으로서 자리매김함

6) 1999년 일본 소방청고시 제2호7) 2006년 4월 28일 소방예방 제158호8) 1999년 일본 소방청예방 제245호9) 2006년 4월 28일 소방예방 제158호

- 30 -

가) 축광유도표지의 정의

축광식 유도표지와 고휘도 축광식 유도표지는 모두 일본 소방법시행령 제26조에서 규정하

는 유도표지로서 설치되었다. 일본에서 규정하는 상기조건 100mcd/㎡이상의 평균 휘도값이

나와야 고휘도축광식 유도표지로 설치할 수 있다. 또한 축광 성능은 어두운 곳에서 시인성

이 확보되는데 유효하여야 한다.

나) 축광유도표지의 종류

일본 축광식 유도표지의 종류는 설치환경과 설치위치에 따라 4가지 유형으로 구분되며,

그 내용은 표 2.5와 같다.

구 분 설치항목 내 용

설치환경

옥내용 ∙옥내 방화대상물에 설치

옥외용∙옥외 방화대상물에 설치

∙그 외 우수 등으로 누수 발생지점 부분에 설치

설치위치

바닥면용 ∙바닥면에 설치

벽면용∙1m 미만의 높이에 설치하는 것

∙1m 이상의 높이에 설치하는 것

표 2.12 일본의 고휘도 축광식 유도표지의 종류

다) 설치기준

화재시에 일정 이상의 밝기로 낼 수 있는 성능이 규정되어 있지만, 화재시에 낼 수 있는

성능에 대해서는 규정이 없다. 다음은 축광유도표지의 설치가 인정된 사례이다.

§ 특수한 입지조건으로 전원 확보가 곤란한 장소

§ 유도등 내부에 물이 침투될 우려가 있고, 방수구조의 유도등 설치 유지가 곤란한 장소

§ 가연성 증기의 발생 등으로 방폭 구조상 유도등의 파손의 우려가 있는 장소

§ 극히 낮은 온도환경으로 유지되어야 하는 장소

§ 그 외 특수한 환경조건에 설치하기 위해, 유도등의 설치가 어려운 장소

- 31 -

그림 2.23 일본의 축광 활용 사례

2.4.4.2 미국

미국의 경우 축광물질(PLM, Photo Luminescent Material)로 만들어진 축광유도표지나 축

광위치표지는 시설물 내에서 피난을 돕는데 유용하고 효과적인 것으로 받아들여지고 있다.

설치기준은 색상, 줄무늬, 기호를 여러 가지로 다르게 할 수 있고, 설치위치에 따라 다른 결

과를 낳을 수 있으므로 2004년 미국 뉴욕의 경우에는 축광유도표지 및 축광위치표지의 설치

기준이 표준화되었다.10) 이 표준은 상용전기와 비상전력이 끊긴 상태의 건물에서도 탈출을

돕는 축광유도표지 및 축광위치표지에 대한 최소한의 요구사항이다. 이 표준에 의해 제작된

표지들은 거주자가 어둠 속에서 피난출구를 확인할 수 있도록 어두운 길을 밝혀주는 빛이

되고 피난통로, 계단, 핸드레일, 장애물 등을 확인시켜 줄 수 있다. 이러한 표지는 연기가 발

생할 경우를 고려하여 일반적으로 낮은 위치에 설치하여 사람들로 붐비는 경우에도 쉽게 출

구를 찾을 수 있도록 하였다.

표준에는 물질의 최소한의 성능에 대한 기술적인 사양, 기호와 표지의 위치에 대한 최소

한의 요구사항, 명령이행 확인에 대한 행정서류, 유지사항 등으로 구성되어 있다. 9.11 테러

시 습격을 받은 미국의 국방성 건물도 재건 후 빌딩 내부의 통로에 길이 28km, 폭 12cm의

축광 비상탈출 유도시스템을 설치하였다.

육로 대량교통의 대표적 수단으로써 철도차량은 설계, 제작과 운영의 최우선 고려사항은

승객의 안전이다. 미국에서는 철도차량용 비상탈출 유도시스템에 대한 축광유도방식11)을 활

용하여 실생활에 반영하였다.

10) New York City Building Code Reference Standard RS 6-1 and 6-1A11) 철도차량용 비상탈출 유도시스템에 대한 고찰-축광유도방식, 박성호, 이상복, 박재홍, 2012, 한국

철도학회 춘계학술대회 논문집, KSR2012S011

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가) LLEPM의 분류

LLEPM (Low-Location Exit Path Marking)은 미국에서 운영 중인 철도차량에 적용하는

비상용 설비로서 APTA12) 규정을 따르고 있다. LLEPM System은 그 활성방식에 따라

Active System과 Passive system 2가지 종류로 구분되며, 이 중 Passive System인 HPPL

(High Performance Photo Luminescent, 고성능 축광(야광)) 방식에 대해서 고찰하였다.

§ Active System : 전기적 에너지를 이용하여 조명이 활성화되는 방식으로 주로 자체 배

터리전원을 가진 LED 조명이 적용됨

§ Passive system : 전기적 에너지를 이용하지 않고 조명이 활성화되는 축광방식이 주를

이루며, HPPL 재료를 적용함

§ HPPL 요구조건 : ASTM E-2073-07 ‘Standard Test Method for Photopic Luminance of

Photoluminescent (Phosphorescent) Markings’ (야광(인광) 표식 휘도 시험방법) 시험에

의거, 야광 물질에 일정시간 빛을 쪼인 후 그 빛을 제거하여 1.5 시간 이후에 그 야광

물질의 휘도를 측정했을 때, 7.5 mcd/㎡이상의 발광성능을 내는 물질13)

(a) Active LLEPM (b) Passive LLEPM

그림 2.24 Active LLEPM 방식 및 Passive LLEPM 방식 사례

12) 미국대중교통협회 (The American Public Transportation Association, APTA)13) APTA SS-PS-002-98, Rev. 3 (2007), Standard for Emergency Signage for Egress/Access of

Passenger Rail Equipment.

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나) LLEPM의 성능을 보장하기 위한 조건 및 시험

각 LLEPM은 비상시 요구되는 성능을 발휘하기 위해 다음의 조건을 만족하여야 한다.

§ 객실의 설비로 인해 빛이 가려지는 부분을 피하여 설치하여야 하여야 함

§ 차량의 정상 Lighting 조건에서 HPPL 표면에 최소한 표 2.6에서 제시한 일정량 이상의

빛이 유입되는 곳에 설치되어야 함

최소 조광량은 표 2.6과 같고, LLEPM이 설치된 완성차 조건에서 각 차종별로 지정된 위

치에서 조도를 측정하여 그 성능을 입증토록 하고 있다.

광원의 종류 최소 조광량 fc14)(Lx)

Cool-white LED (6500 K) 0.8 (8.6)

Warm-white LED (4700 K) 0.9 (9.7)

Cool-white Fluorescent (4000 ~ 4500 K) 1.0 (10.8)

Warm-white Fluorescent (3000 ~ 3500 K) 1.5 (16.1)

Incandescent (2900 K) 3.5 (37.7)

표 2.13 HPPL 재료의 최소 조광량 기준

2.4.4.3 네덜란드

네덜란드에서 태양광에 의해 6~8시간 이상 발광하는 축광형 노면표시 도료를 개발하여,

자전거도로에 시범운영 중에 있다. 이 발광도료는 네덜란드 디자인 회사인 Studio

Roosegaarde와 Heijmans社에 의해 제안된 것으로, 현재 도포방식이 아닌 시편형태의 노면

표시를 제작하여 테스트하였으며, 재귀반사 기능은 없는 것으로 조사되었다. 2012년

Heijmans社는 발광도료와 축전시스템을 일체화하는 통합시스템을 개발하였으나, 강우/강설

/강무 및 흐린 날 축광이 안될 경우 전기모드로 전환하는 전력공급시스템을 별도로 구축하

여 축광 및 발광시간을 제어 가능하도록 함으로써, 순수 발광도료만으로 차선 시인성을 증

진함에 한계점을 내포하는 것으로 확인되었다. Heijmans社는 2014년 4월 10일 네덜란드

14) 푸트-캔들 (Foot Candle, 기호:FC) : 야드 - 파운드 법에서의 조명도 단위. 면적 1ft2의 표면에

1lm(Lumen)의 광속(光束)이 균일하게 분사되는 표면의 밝기. 1fc=1lm/ ft2= 10.764 lx.

- 34 -

Oss N329(Regional Highway) 500m 구간에 축광시스템을 시험시공하여 시범운영하였으나,

시험시공 후 폭우로 인한 습기가 도료에 스며드는 문제점이 발생하여 대형 교통사고를 유발

시킴으로 인해 시험시공 후 2주 만에 철거하여 전면 재검토가 이루어지고 있는 실정이다.

현재 도료의 문제점을 개선하는 작업이 진행 중이며, Oss 지역에 두 번째 시험시공을 추진

중에 있으며, 2015년 8월까지 시험시공 결과를 자료화 하여 상용화를 적극 추진할 계획을

수립하고 있는 것으로 확인되었다.

그림 2.25 네덜란드 축광 개념도

가) 일반현황

디자인 회사의 기술 디자이너 Daan Roosegarde의 제안(2012년)으로 개발 착수를 시작으

로 네덜란드 Heijmans社와 기술제휴를 통해 발광차선 시스템을 개발하였다. 개발의 주요 추

진 내용은 다음과 같다.

§ 가로등이 없는 고속도로 구현을 목표로 함

§ 해파리가 빛을 방출하는 것에 착안하여 발광도료 개발을 추진함

§ 낮에 충전하고 밤에 빛을 내는 발광도료를 개발하여 차선도색 공사에 적용함

§ 발광도로는 기존의 조명이 존재하지 않은 장소에서 지속가능한 대안이 될 수 있음

§ 이외에 온도 변화에 따라 반응하는 페인트(dynamic paint) 개발도 추진 중임

§ 도로노면의 온도변화에 따라 반응하는 발광도로를 구현함

§ 도로노면 결빙 시 시각적인 무늬를 통해 운전자에게 정보를 제공함

§ 평상시에는 아무런 무늬가 없는 평범한 도로이지만 겨울철 노면결빙 시 해당 구간에 눈

꽃 모양의 발광체가 나타나도록 함

§ 이를 통해 운전자가 멀리서도 결빙구간을 쉽게 인지할 수 있어 빙판길 교통사고를 예방

할 수 있음

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그림 2.26 네덜란드 발광차선 시범운영 구간 위치도

나) 기술 검토

§ 발광차선

- “발광도료 + 축전시스템”으로 일반 휘도기준을 상회함

- 발광도료 단가 및 시공단가는 공개하고 있지 않으나 가로등 설치 운영비보다 저렴하다

고 주장함

§ 축광 및 발광시간

- 축광 1시간일 때 발광시간은 어느 정도인지 확인되지 않음

- 일반 발광 도료의 경우 발광시간은 6 ~ 8시간, 축광은 날씨에 영향을 받음

※ 우리나라의 맑은 날은 연평균 180일로 1년의 절반은 축광이 원활치 못할 것으로 예

상되고, 동절기 평균 야간 운영시간(12시간)을 충족하기 어려울 수 있음

- 전력공급 시스템이므로 축광시간이나 발광시간 등 제어가 가능함

- 강우/강설/강무 및 흐린 날 등 축광이 안되는 경우 전기모드로 해결이 가능함

- 형광 초록색 및 청색 개발 완료되었고, 백색/황색은 개발단계로 제시됨

- 36 -

§ 성능기준 및 국내 도입 시 고려 사항

- Pilot Test를 통해 세부 성능기준(시인성, 내마모성 등) 수립 중으로 네덜란드 국가 성

능기준은 만족하는 것으로 제시함

- 성능기준표 작성자료 공개는 불가능하나, Pilot Test를 통해 현재까지도 Specification

작성 중에 있음

- 시인성, 내마모성, 내염성 등에 대한 실험평가가 필요함

- 발광차선 국내 도입시 도로교통법 시행규칙 개정이 필요함

※ 現 도로교통법에서는 ‘백색/청색/황색’만 인정

§ 도료의 가격

- 중국산 축광안료(40,000 원/kg)의 경우 일반 차선도료의 20배 가격임에도 품질이 불안

정한 것으로 확인됨

- Heijmans社에서는 가격을 공개하지 않고 있어, 가격에 따라 국내 도입 여부를 추가 검

토할 필요가 있을 것으로 판단됨

다) 경제성 검토(발광도료 일반기준)

§ 재료비와 시공비는 일반 차선에 비해 무척 높으나 가로등 설치 및 유지관리 비용(전기

료 포함)은 크게 절감할 수 있음

§ 발광차선이 가로등을 대체한다고 가정하였을 때, 비용절감효과 추정을 통한 상세 경제

성 검토를 위해서는 가로등 설치 및 유지관리 비용을 산출해야 하는데 이 때 다음과 같

은 사항들을 고려하여야 함

§ 광원의 종류(수은 램프, 형광 램프, 메탈할라이드 램프, 나트륨 램프, LED 등) 및 그에

따른 전력 소모량이 다를 수 있음

- 설치방식 : 연속조명/국부조명, 고속도로 본선부를 기준으로 할 경우 연속조명 방식 적용

- 조명방식 : 연속조명 방식에는 등주/하이마스트/구조물 설치/커티너리 조명 방식 등을

사용하는데 일반적으로 고속도로에서는 등주 조명방식 사용

§ 가로등 설치높이, 설치간격 및 배열방식 등에 따라 차별화 할 수 있음

- 37 -

※ 조명 설치장소(고속도로) 도로안전시설 설치 및 관리지침(국토교통부)■ 연속조명

§ 도로와 인접한 건물 등의 빛이 도로교통에 영향을 미치는 구간

§ 인터체인지, 휴게시설 등 조명시설이 설치되어 있는 장소 사이의 구간으로 연장이

1km 이하인 구간

■ 국부조명

§ 입체교차로, 영업소, 휴게시설

§ 도로폭, 도로선형이 급변하는 곳

§ 교량, 버스정차대, 교통사고의 발생 빈도가 높은 장소

라) 장단점 분석

구 분 장 점 단 점

발 광

성 능

▪가로등 및 빛이 없는 구역에서 효과

있음

▪축광량이 적을 경우 발광시간이 짧음

▪발광 유지를 위한 에너지가 지속적으

로 공급되어야 함

활용성

▪기능성 발광도료역할이 가능함

▪교통안전 및 산업계에 다양하게 적용

가능함

▪고가의 특수도료를 써야 하므로 초기

설치비용이 높음

▪전용 설치장비를 이용해야 함

▪내구성, 내마모성이 약함

그림 2.27 네덜란드 축광 활용 노면표시 사례

- 38 -

마) “발광차선T/F” 국제세미나 개최결과

- 39 -

2.4.2.4 기타 해외사례

가) 캐나다

캐나다에서는 1999년부터 NRC(National Research Council of Canada)의 Guylene Proulx

를 중심으로 캐나다 연방정부 초고층건물의 설치기준 개발과 건물 피난시 길 안내 시스템으

로 축광유도표지의 설치 효용성에 대한 평가연구가 진행되고 있다.

최근에는 2005년부터 초고층 연방정부건물의 계단에 축광유도표지를 설치하여 재래식 피

난유도등에 의한 피난과 축광유도표지에 의한 피난에 대해 비교실험을 수행하여 축광유도표

지의 설치기준을 개발 중에 있다.

나) 영국

영국에서는 1998년부터 Webber를 중심으로 길 안내 시스템으로 축광유도표지의 유용성에

대한 많은 실험연구를 수행해 오고 있다. 실험은 축광유도표지와 비상유도등(British Standard

BS5266 Part1(0.2Lx))을 기반으로 두 개의 서로 다른 조건을 설정하여 긴 복도와 계단으로 피

난로의 중심선을 따라 측정된 자료를 분석하였다.

실험결과 전반적으로 축광유도표지와 비상유도등의 성능이 비슷하게 나타났다. 축광유도

표지가 비상유도등의 기능을 수행할 수 있는 실험결과를 토대로 영국에서는 축광유도표지를

비상유도등의 대체 가능한 안전표지로 연구를 진행하고 있다.

2.4.3 사례분석 요약

국내사례 중 도로시설물에 축광도장이 적용된 경우는 터널 측벽에 시공한 사례가 있었으

며, 차선에 적용된 사례는 없었다.

국내․외 사례 모두 실외 설치사례 보다는 실내 설치사례가 많은 것으로 확인되었다. 실

내 설치사례의 대부분은 응급상황 발생 시 대피 유도시설로 사용되는 소방시설의 축광유도

표지에 중점을 두고 개발 중에 있었다. 각 국에서 개발된 축광유도표지는 지속적으로 일정

량의 빛에 조사(照射)되어야 하며, 빛이 가려지는 부분을 피해야 하는 제한된 설치조건이 있

었다.

차선에 적용된 사례로는 네덜란드에서 연구개발 중인 축광형 노면표시 설치 사례가 대표

적인 사례로 네덜란드 이외에는 없는 것으로 조사되었다. 네덜란드에서는 축광노면표시가

- 40 -

도포방식이 아닌 시편형태의 노면표시를 제작하였으며, 재귀반사 기능은 없는 것으로 조사

되었다. 세계적으로도 축광식 교통안전시설의 연구는 초기단계인 것으로 판단된다. 이에 본

연구에서는 발광차선을 단순한 차선도색의 개념을 벗어나 축광재료, 전원공급, 특수시공을

종합한 하나의 시스템으로 접근할 수 있음을 확인하였고, 현재는 B/C가 매우 낮은 것으로

분석되었으나 교통안전성 측면을 감안해 볼 때 충분히 검토 가능한 사항으로 판단된다. 특

히, 공학적 측면에서 가로등이나 헤드라이트는 우천시 및 안개시 성능이 낮으므로, 도로시인

성을 증대시킬 목적으로 기후의 영향에 강한 발광차선의 개발이 적극 필요할 것으로 판단된다.

- 41 -

제 3 장 발광차선 실내 성능실험 및 현장 시험시공

3.1 발광차선 실내 성능실험

3.1.1 실내 성능실험 방법

3.1.1.1 사용재료

검토대상 발광도료로 최근 주로 사용되고 있는 희토류 미함유 스트론튬-산화알루미늄

(SrO-Al2O3)계 축광안료를 아크릴계 수지에 첨가한 제품을 선정하였다. 사용된 축광안료는

주성분이 Al2O3SrO3B2O3이며, 모스경도 6.5~7, 수분 0.03% 미만의 분말형이다. 그림 3.1에 사

용된 축광안료의 발광스펙트럼을 나타내었다. 녹색과 청색의 주된 발광 파장은 각각 525nm

및 490nm이다.

400 450 500 550 600 650 7000

2

4

6

8

10

Inte

nsity

Wavelength (nm)

Blue Green

그림 3.1 실험에 사용된 축광안료의 발광스펙트럼

- 42 -

전체 도장계는 소지와의 부착력 향상을 위한 아크릴계 하도도장, 축광안료를 첨가한 아크

릴계 중도도장 및 내후성, 내마모성 향상을 위한 투명재질의 아크릴계 상도도장으로 구성하

였다. 표 3.1에 사용된 도장계의 시방을 나타내었다.

구분 계열 건도막두께(㎛) 도장방법 색상

하도 아크릴계 100 로울러, 스프레이 무광, 백색

중도 아크릴계 100 로울러, 스프레이 반광, 연녹색

상도 아크릴계 50 로울러, 스프레이 유광, 투명

표 3.1 사용된 도장계의 시방

3.1.1.2 잔광휘도 비교실험

축광안료를 50×50×10mm 상자에 채워 20시간 이상 빛과 접촉하지 않게 차단한 후 25W

세기의 광원에 20cm 거리를 두고 노출시켰다. 15분간 노출 후 빛이 차단된 곳에 두고 시간

경과에 따른 휘도를 측정하였다. 휘도는 TOPCON BM-5 렌즈를 사용하여 시도 2°로 측정하

였고, 비교를 위하여 스트론튬-산화알루미늄 (SrO-Al2O3)계 녹색 및 청색과 기존의 황화아연

(ZnS)계 등 3종류에 대하여 측정하였다.

3.1.1.3 촉진내후성실험

내후성 평가를 위한 촉진 열화는 Atlas사의 Ci4000 장비를 사용하여 ASTM G 155-1에 따

라 102분간 빛을 조사하고 18분간 빛을 조사하는 동시에 물을 분무하는 과정을 반복하였다.

블랙패널 온도는 63℃, 광량은 0.55W/㎡, 챔버(Chamber)의 온도 및 상대습도는 각각 42℃

및 50%로 하였다.

내후성 평가를 위해 색차 및 광택유지율을 측정하였다. 색차의 측정은 HunterLab 사의

MiniScan® EZ Plus 장비를 사용하였다. 색차는 ASTM D 2244에서 규정하는 ‘CIE 1976

L*a*b* Uniform Color Space and Color-Difference Equation’에 따라 계산하였다. 광택도

측정은 Sheen Instrument 사의 Tri-Gloss Master 장비를 사용하였으며, KS L 2405에 따라

60° 거울면 광택도를 측정하고 KS D 8303의 광택유지율 계산식에 따라 광택유지율을 산정

하였다.

- 43 -

3.1.2 실내 성능실험 결과

3.1.2.1 잔광휘도 비교실험

표 3.2 및 그림 3.2에 잔광휘도 비교실험 결과를 나타내었다. 그림 3.2에는 제품 간의 잔광

휘도 변화의 차이를 명확하게 볼 수 있도록 경과시간 30분까지만 나타내었다.

시간에 따른 잔광휘도의 변화는 3가지 제품 모두 유사한 경향을 나타냈다. 초기 약 5분까

지는 휘도의 감소가 매우 빠르게 나타났으며, 약 8분경 이후부터는 휘도의 감소속도가 상당

히 완만해지는 것을 볼 수 있었다.

경과시간(분)

잔광휘도(mcd/㎡)

Al2O3SrO3B2O3 -

Green

Al2O3SrO3B2O3 -

BlueZnS

2 1,597 1,280 1,051

3 1,118 965 744

4 849 769 585

5 686 673 468

6 569 550 409

7 485 502 344

8 424 425 302

9 375 385 263

10 333 345 243

20 156 172 103

30 97 113 65

40 71 82 46

60 44 53 29

120 19 23 13

180 12 15 9

표 3.2 잔광휘도 비교실험 결과

- 44 -

0 5 10 15 20 25 300

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Lum

inan

ce (m

cd/m

2 )

Elapsed Time (min)

Al2O3SrO3B2O3 - Green Al2O3SrO3B2O3 - Blue ZnS

그림 3.2 잔광휘도 비교실험 결과

기존 제품인 황화아연(ZnS)계는 Al2O3SrO3B2O3계에 비해 초기부터 180분까지 지속적으로

낮게 나타났다. 같은 Al2O3SrO3B2O3계끼리 비교하면 색상에 따라 약간의 차이가 있었다. 초기

에는 녹색 계열의 휘도가 높았지만 약 7분 경과 이후부터는 청색계열이 다소 높게 나타났다.

3.1.2.2 촉진내후성실험

촉진내후성실험에 앞서 사용된 발광도료의 기본물성 측정 결과를 표 3.3에 나타내었다. 점

도, 비중 및 불휘발분 등 3가지 항목에 대한 실험결과 제조사가 제시하는 규격을 모두 만족

하였다.

촉진내후성실험을 120시간 동안 수행한 후의 색차, 광택도 및 쵸킹15) 평가결과를 표 3.4에

나타내었다. 색차(△E)는 0.88, 광택보유율은 99.1%로 나타나 거의 변화가 없는 수준이었으

며, 쵸킹 현상도 나타나지 않았다. 본 실험에서 사용된 도료는 일반적으로 내후성이 우수한

것으로 알려져 있는 아크릴계 도료이므로 바인더의 내후성은 큰 문제가 없을 것으로 판단되

나 축광안료는 일반적으로 내후성이 약한 것으로 알려져 있으므로 향후에 보다 장기적인 내

15) 자외선에 의해 바인더인 수지가 분해되어 표면에 안료만 남게 되는 도막 열화 현상

- 45 -

후성 실험을 실시하여 발광성능의 변화 여부를 확인할 필요가 있다고 판단된다.

구분 제조사 추천 규격 실측치

점도(KU) 100~110 103

비중 1.30~1.34 1.32

불휘발분(%wt) 59~63 62

표 3.3 촉진내후성실험에 사용된 발광도료의 기본물성 측정 결과

색상변화광택도(60°) 광택보유율 쵸킹

색차(△E) △L △a △b

0.88 +0.03 -0.29 +0.83 10.8%(-0.1%) 99.1% 이상 없음

표 3.4 촉진내후성실험 120시간 경과 후의 물성 변화

그림 3.3 촉진내후성실험 전 후의 시편 외관상태(좌 : 시험 전, 우 : 48시간 경과)

3.2 발광차선 현장 시험시공

3.2.1 현장 시험시공 개요

- 46 -

시험시공 위치는 중부내륙선 163.0~168.0km 불정3교 구간이며, 노견선 외측에 폭 15mm

실선으로 하도, 중도 및 상도를 도포하였다. 운자자의 시인성 확보 효과를 보다 향상시키기

위해서 난간방호벽에도 추가로 시공하였으며, 추후 통행 차량에 의한 마모 영향 유 무에 따

른 차이를 비교해 볼 수 있을 것으로 판단된다. 표 3.3에 축광도장 시험시공 위치 및 시공내

역을 나타내었다.

노선 이정(km) 관할 세부위치 시공내역

중부내륙선163.0~168.0

(불정3교 구간)상주지사

노견선 외측 및

난간방호벽

폭 10cm 실선,

하도 중도 상도

표 3.5 축광도장 시험시공 위치 및 시공내역

사용재료는 앞서 실내실험에 사용한 재료 중 Al2O3SrO3B2O3 안료(연녹색)를 아크릴계 수지

에 첨가한 도료를 중도 도장에 사용하였고, 소지와의 부착력 확보를 위한 하도 도장과 내후

성 및 내마모성 확보를 위한 투명 재질의 아크릴계 상도 도장을 실시하였다. 시험시공에 사

용된 도장계의 시방을 표 3.4에 나타내었다.

구분 계열 건도막두께(㎛) 도장방법 색상

하도 아크릴계 100 로울러 무광, 백색

중도 아크릴계 100 로울러 반광, 연녹색

상도 아크릴계 50 로울러 유광, 투명

표 3.6 시험시공에 사용된 도장계

3.2.2 현장 시험시공 결과

시험시공 전 후의 경관을 그림 3.3에 나타내었다. 시공 직후이기 때문에 통행차량에 의한

마모 영향 및 자외선, 강우 강설 등의 영향을 받지 않아 야간의 시인성 향상 효과는 상당히

있는 것으로 판단된다. 또한, 시공 위치가 가로등이 없는 구간이기 때문에 가로등이 있는 구

간보다 시인성 향상 효과가 조금 더 증대되는 것으로 판단된다. 다만, 일반적으로 축광도장

이 내마모성 및 내후성이 약한 것으로 평가되고 있으므로 향후 시험시공 현장에 대한 지속

적인 모니터링이 필요할 것이다.

- 47 -

(a) 시공 전 (b) 노면 하도 도장 및 벽면 마스킹

(c) 노면 중 상도 도장 및 벽면 하도 도장 (d) 벽면 중 상도 도장

(e) 시공 완료 후(야간) (f) 시공 완료 후(야간)

그림 3.4 시험시공 전 후의 경관

- 48 -

제 4 장 발광차선 도입효과 및 미래 활용방안

4.1 발광차선 도입효과

4.1.1 교통안전성 향상

야간이나 우천 시에는 차선의 시인성이 떨어져 불안감을 호소하는 운전자가 많아 사회적

인 이슈가 되고 있는 실정이다. 발광차선을 도입할 경우, 날씨나 시간대에 관계없이 차선에

대한 시인성이 크게 향상되어 운전자의 불안감을 제거하고 피로를 감소시켜 심리적 안정감

및 주행 쾌적성을 제공할 수 있다. 이외에도 운전자의 시선 유도를 통해 편안하고 안전한

주행여건을 제공함으로써 교통안전성 향상에 적극 기여할 수 있다.

4.1.2 가로 조명의 대체 및 에너지 절감

야간 조명의 경우 교통안전성 측면에서 매우 중요한 시설로서, 일반도로나 주거지역의 경

우 방범 효과 및 각종 범죄 예방효과를 추가로 기대할 수 있으나 고속도로에서는 단지 교통

안전성 향상 이외의 효과는 극히 미미할 것으로 판단된다. 뿐만 아니라 고속도로에 인접한

주거지에서는 야간 조명으로 인한 수면 방해 등의 피해를 호소하고, 농가에서는 조명이 작

물 재배에 나쁜 영향을 준다 하여 민원이 자주 발생하고 있으므로 가로등을 대체하기에 아

주 적절한 대안이라 할 수 있다. 또한, 발광차선을 도입할 경우, 가로 조명의 광원이나 등주

의 형태 등에 따라 다소 비용의 차가 있으나 가로등 뿐만 아니라 전력공급장치 등에 소요되

는 적지 않은 비용을 크게 절감할 수 있는 것으로 파악된다.

에너지 측면에서도 가로등에 비해 훨씬 적은 전력을 소모하거나, 태양광 등을 이용한 축

광시스템을 통해 자체적으로 에너지를 확보할 수 있으므로 친환경적인 시설로 구분지을 수

있다. 기존의 차선은 주기적인 재도색이 불가피하여 유지관리에 많은 비용이 소모되는 반면,

발광차선은 외력에 대한 내구성이 충분히 확보된다면 저렴한 유지관리 비용으로 장기간 공

용할 수 있어 지속가능성이 높은 대안이라 할 수 있다.

- 49 -

4.1.3 발광차선 국내 최초 도입 시 관련 산업분야 기술 선도

네덜란드에서는 2014년 4월에 발광차선을 공용 중인 도로(Oss N329 도로)에 시범 설치하

여 단기간 운영하였다. 발광차선의 상용화가 추진될 경우 그 효과에 대한 기대감이 높기는

하나 일조량이 적은 때 충분한 발광시간의 확보가 어려운 문제점을 내재하고 있으므로, 축

광이 안되는 경우를 대비한 전원 공급체계, 국내 도입 시 도로교통법 등 법적 기준의 충족

또는 법제도 보완 등 해결해야 할 문제가 많을 것으로 판단된다. 특히 발광차선에 사용될

발광도료의 경우 현재 형광색에 대한 개발만 완료된 상황이어서, 도로교통법에서 정하는

차선 색도에 해당하는 백색, 청색, 황색의 색도의 구현 및 휘도기준에 적합할 수 있는 기술

개발이 절실히 요구되어진다. 이외에도 발광차선에 대한 전문시방(specification)이 아직 마

련되어 있지 않고, 시인성, 내마모성, 내염성 등에 대한 실험평가도 보다 오랜 시간 진행되

어야 하므로 실용화까지는 다소 시일이 걸릴 것으로 판단된다. 따라서 국가적으로는 국내

에서 실용적인 발광차선 기술을 개발할 경우 국제시장에서 경쟁력을 확보함은 물론 경제적

효과 또한 얻을 수 있는 장점이 있을 것이다. 우리공사의 입장에서는 비록 국내기술이 아

닌 해외 기술을 도입하게 되더라도 고속도로라는 인프라를 활용하여 차선뿐만 아니라 다양

한 도로시설 분야에 발광체를 응용함으로써 국내에서 관련 산업분야 기술을 선도할 수 있

는 가능성을 충분히 내포하고 있으므로 이에 대한 선행 연구를 통해 기술 선도에 적극 앞

장서야 할 것이다.

4.2 발광차선 미래 활용방안

4.2.1 교통안전 분야

4.2.1.1 교통표지판

최근 교통 표지판의 시인성 향상을 위해 LED 표지판이나 내부조명식 표지판 등이 도로

에 설치되고 있는 실정이다. LED를 표지판 전면에 설치하면 표지판의 야간 시인성이 크게

향상되는 반면, 가로등과 같은 주변 조명이 없는 경우 오히려 밝기가 강하여 운전자의 눈

부심을 야기시키거나, 표지판 설치지점을 지나친 직후 일시적인 암순응 과정을 거치게 되

어 오히려 교통안전을 저해하는 결과를 초래할 수도 있다. 또한, 표지판 내부에 조명을 설

- 50 -

치하는 내부조명식 표지의 경우 설치비용이 과다하고, 광원의 수명에 따라 빈번한 램프 교

체가 이루어져야 하므로 유지보수의 번거로움이 있으며, 전력 소모에 대한 부담을 안고 있

다. 따라서 발광도료 혹은 발광차선의 재료를 표지판에 적용하게 되면 시각에 미치는 영향

이 낮으며 전력소모의 부담이 적어 효과적인 신소재임을 확인할 수 있다. 뿐만 아니라 차

선의 경우에 발생하는 차량 바퀴와의 지속적인 마찰로 마모되거나 충격에 의해 파손 혹은

떨어져 나갈 우려가 표지판에서는 거의 발생하지 않기 때문에 반영구적으로 활용할 수 있

는 장점이 있어, 교통표지판에 발광도료를 적용하는 방안을 적극 검토할 필요가 있을 것으

로 판단된다.

4.2.1.2 노면표시

노면표시는 차선을 그리는데 사용하는 도료를 이용하여 노면에 문자 혹은 기호로 운전자

에게 정보를 제공함으로써 차선의 시인성이 저하되는 환경에서 동일하게 정보 전달 효과가

크게 저하되는 문제점이 있다. 고속도로 뿐만 아니라 일반도로, 특히 가로등이 없는 어두운

지역의 횡단보도나 어린이 보호구역 등 사고 위험이 큰 지점에 발광차선의 원리를 적용한

노면표시를 설치한다면 교통안전성 향상 효과가 클 것으로 예상된다. 또한 현재 개발단계

에 있는 Dynamic Paint와 같이 온도나 습도에 따라 반응하여 빛을 내는 도료가 실용화 될

경우 다양한 환경이나 상황에서 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대해 본다.

4.2.1.3 시선유도시설

시선유도시설의 경우 테이프 형태로 잘라서 붙일 수 있는 부착식으로 개발된다면 도로표

지병, 갈매기표지, 델리네이터 등 여러 가지 다양한 시선유도시설에서 사용되는 반사체를

대체할 수도 있을 것이다. 야간의 경우 반사체의 성능과 큰 차이가 없으나 발광재료는 주

간에도 빛을 내어 시인성을 향상시킬 수 있는 장점이 있으므로 이에 대한 도입 검토를 위

해 다양한 실험 시나리오 구성으로 제품 개발을 적극 추진할 필요가 있을 것이다. 특히, 도

로표지병은 차량의 충격으로 파손되기 쉬우므로 발광차선을 응용한 부착식 발광재료나 발

광도료를 이용하여 대체한다면 경제적 효과가 클 것으로 판단된다. 이외에도 콘크리트 중

앙분리대 시선유도도장 시 사용되는 도료를 발광도료로 대체하여 시선유도효과를 높일 수

도 있어 도로 상에 발광재료의 응용은 가히 획기적인 신기술로 평가받을 수 있을 것이다.

- 51 -

4.2.2 기타 분야

지진이나 화재 등의 재난 상황에서는 정전이 발생하여 대피로에 대한 안내가 제대로 이

루어지지 않음으로 인해 크나 큰 인명피해가 발생할 가능성이 높다. 따라서 발광도료를 사

용하여 건축물이나 구조물에 신속한 대피를 도울 수 있는 대피유도선을 설치하면 유사시

인명피해를 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

최근 도시경관 향상을 위해 교량이나 건물 외벽, 가로수, 화단 등에 조명을 설치하는 사

례가 크게 증가하고 있는 추세인데, 발광차선의 원리를 이용한다면 전력소모량을 크게 줄

일 수도 있어 정부의 에너지 저감 시책에 일조할 수 있을 것이다. 이외에도 각종 각종 안

내표지판이나 간판 등에도 활용하는 등 활용분야는 매우 다양할 것으로 판단된다.

- 52 -

제 5 장 결 론 및 향후 연구과제

차선은 차로를 주행하는 차량을 일정한 경로로 유도하여 동선을 유지시킴으로써 안전한

주행을 돕는 역할을 수행한다. 일반적으로 차선을 그리는 재료는 페인트를 주성분으로 하

여 빛의 굴절을 통해 시인성을 높여주는 미세한 입자형태의 유리알(비드)을 섞어 제조되는

데, 포장층에 흡수되거나 자동차 바퀴와의 마찰로 인해 마모되어 그 기능이 저하되면 우천

시나 야간 시간대에 특히 운전자의 불안감을 고조시키고 사고를 유발하는 원인으로 작용하

기도 한다. 또한, 기존의 도료는 차선에 빛이 비추어졌을 때 그 빛을 반사함으로써 식별이

가능하므로 마모가 진행되지 않은 차선이라도 어두운 시간대에 차량의 전조등이 고장 날

경우, 강우·강설로 인하여 빛이 차선에 닿지 못하거나 안개로 인해 가시거리가 짧아질 경

우에는 시인성이 크게 저하된다. 따라서 차선의 내구성, 내마모성, 내염성 등을 개선하여

수명을 늘려주거나 재귀반사도를 높임으로써 시인성을 향상시키기 위한 기술적인 노력이

지속되고 있는 실정이다. 최근에는 이러한 도료의 품질을 개선시키려는 노력뿐만 아니라

발광의 원리를 적용하여 차선 스스로 빛을 발산함으로써 차선의 형상과 기능을 유지하도록

하는 기술이 개발되고 있다.

국내에서는 태양광 발전기와 축전기를 통해 포장층에 매립된 발광체에 전원을 공급하는

방식과 발광체와 신호주파수에 의해 작동되는 축전기를 다층의 압착 구조를 갖는 시트 형

태의 차선 내에 설치하고 이 시트를 노면에 부착하는 방식이 제안되고 있다. 그러나 높은

하중의 차량이 고속으로 빈번하게 이동하는 고속도로의 특성 상 발광체와 축전기의 파손

가능성이 높고, 이 경우 유지보수도 용이하지 않은 문제점을 내포하고 있다. 또한, 매립식

이나 부착식 모두 기존의 도료에 비해 제작비 및 설치비가 훨씬 높을 것으로 예상되므로

당장 실용화되기는 어려울 것으로 판단된다.

네덜란드의 Heijmans社는 최근 낮에 충전하여 밤에 빛을 내는 발광도료를 제작하여 Oss

지역 N329 도로(500m)에 시험시공을 한 바 있다. 네덜란드의 발광시스템 역시 국내에서 제

안된 아이디어와 마찬가지로 축전시스템을 함께 구비하고 있는데, 일조량이 적어 충분한

축전 또는 축광이 이루어지지 못했을 경우에는 별도의 전기 공급을 통해 기능을 유지토록

하는 것으로 구성되어 있다. 우리나라를 비롯하여 전 세계적으로 언론보도(BBC)를 통해 소

개된 바 있고, 실용화가 될 경우 가로등의 대체 효과뿐만 아니라 교통사고 감소에도 크게

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기여할 수 있어 이에 대한 기대가 높을 것으로 판단된다. 그러나 현재 청색과 초록색 차선

만 개발되어 있는 상태이므로 흰색, 황색 등 보다 여러 색상을 구현할 수 있어야 하며, 무

엇보다 경제성과 다양한 도로 환경에 대한 적용성이 확보되어야 실용화가 가능할 수 있을

것으로 판단된다.

이에 본 연구에서는 네덜란드의 발광차선 개발 내용을 참고하여 한국형 발광차선의 도입

가능성 및 적용성 여부를 파악하기 위해 실용화 소과제로 “고속도로 발광차선 적정성 연

구”를 수행하였다. 그 결과, 국내에서는 건축용으로만 한정되어 사용되었던 발광도료를 도

로의 차선에 적용이 가능하도록 다양한 실내실험(내마모성실험, 촉진내후성실험 등)을 통해

국내 최초로 발광차선 시험체를 개발하고, 개발된 차선형 발광도료를 고속도로 상에 시험

시공함으로써 차선 시인성 고도화를 위한 선도적 역할을 수행하였다. 단, 연구수행 과정에

있어서 제한된 시간과 예산으로 인해 발광도료의 재료적 성능기준 정립 한계가 있으므로,

실내실험 및 시험시공 사례를 중심으로 추가적인 연구 개발이 이루어져야 할 것이다. 또한,

고속도로 상에 시험시공된 발광차선에 대해 지속적인 모니터링을 수행하고, 운영·유지·관리

상의 문제점 및 실제 도로현장에서의 적용성을 파악함으로써, 차선형 발광도료의 국내 설

치기준 수립을 위해 다양한 실험 및 연구를 적극적으로 수행해야 할 것이다.

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참고문헌

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12. 박성호, 이상복, 박재홍, 철도차량용 비상탈출 유도시스템에 대한 고찰-축광유도방식, 한

국철도학회, 2012.

13. 학술대회 논문집, KSR2012S011

14. 미국대중교통협회 (The American Public Transportation Association, APTA)

15. APTA SS-PS-002-98, Rev. 3, Standard for Emergency Signage for Egress/Access of

Passenger Rail Equipment, 2007.

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도 서 정 보

1. 연구보고서 번호 2. 도서목록번호 3. 수령번호

4. 제 목

고속도로 발광차선 적용성 연구

5. 발간년월일 : 2014년 12월

6. 연구수행 기관명 코드

7. 연구담당자와 소속연구실

교통연구실 박제진, 서임기. 환경연구실 : 이찬영, 이창근8. 연구보고서 발간번호

9. 연구수행기관 또는 부서

한국도로공사 도로교통연구원

10. 사업분류코드

11. 계약 또는 인가번호

12. 연구제안 부서 또는 기관명

한국도로공사 도로교통연구원

13. 연구기관과 보고형태

14. 연구의뢰 기관명코드

15. 기타사항

16. 요 약 :

도로를 주행하는 운전자에게 차량의 주행경로를 유도하고 안내하는 가장 기본적인 교통안전시

설물로 차선을 최우선으로 꼽을 수 있다. 차선은 차로를 주행하는 차량을 일정한 경로로 유도하

여 동선을 유지시킴으로써 안전한 주행을 돕는 역할을 수행한다. 최근에는 차선도료의 품질을

개선시키려는 노력뿐만 아니라 발광의 원리를 적용하여 차선 스스로 빛을 발산함으로써 차선의

형상과 기능을 유지하도록 하는 발광기술이 개발되고 있다. 대표적인 발광기술로 네덜란드

Heijmans社가 개발한 발광시스템을 들 수 있다. 네덜란드의 발광시스템은 일조량이 적어 충분

한 축전 또는 축광이 이루어지지 못했을 경우에는 별도의 전기 공급을 통해 기능을 유지토록 하

는 축전시스템이 별도로 구성되어 있다. 실용화가 추진될 경우 가로등의 대체 효과뿐만 아니라

교통사고 감소에도 크게 기여할 수 있어 이에 대한 기대가 높을 것으로 판단된다.

이에 본 연구에서는 네덜란드의 발광차선 개발 내용을 참고하여 한국형 발광차선의

도입 가능성 및 적용성 여부를 파악하기 위해 실용화 소과제로 “고속도로 발광차선 적

용성 연구”를 수행하였다. 그 결과, 국내에서는 건축용으로만 한정되어 사용되었던 발

광도료를 도로의 차선에 적용이 가능하도록 다양한 실내실험(내마모성실험, 촉진내후성

실험 등)을 통해 국내 최초로 발광차선 시험체를 개발하고, 개발된 차선형 발광도료를

고속도로 상에 시험시공함으로써 차선 시인성 고도화를 위한 선도적 역할을 수행하였다.

17. 키워드 : 발광, 차선, 반사도, 차선도색 18. 발행부서 및 배포구분

19. 비밀구분 20. 비밀페이지 21. 총 페이지 54 22. 가격

INFORMATION

1. Report No. 2. Accession No. 3. Receipt No.

4. Title and Subtitle A study on the Application of Luminescent Lanes of Expressway

5. Report Date : 2014. 12.

6. Performing

7. Researchers Transportation Research Division : Jejin Park, Chanyoung Lee, Changgeun Lee, Imki Seo

8. Performing Organization Report No.

9. Performing Organization Name or Department Korea Expressway Corporation Research Institute

10. Work Unit Code

11. Contract or Grant No.

12. Sponsoring Agency Name and Adress Korea Expressway Corporation Research Institute

13. Type of Report and Period Covered

14. Sponsoring Agency

15. Supplementary Note

16. Abstract :

Traffic facilities serve as guides for drivers as they follow the vehicle path, and among those

currently available, lanes are considered the most basic means of traffic control. These lanes facilitate

the movement of vehicles from one destination to another on a certain path to ensure safe driving. With

this, light-emitting technology has recently been developed to maintain the shape and functionality of

lanes not only by improving the quality of paints used in such lanes but also through light emission

coming from the lanes themselves by applying the principle of luminescence. A prime example of such

technology is the lighting system developed by Heijmans of the Netherlands, which consists of a battery

system that can maintain its intended function with an independent power supply in cases in which

energy or light cannot be accumulated because of insufficient amount of sunshine. If the system can be

put to practical use, it will be able to not only substitute current street lights but also make great

contributions to the reduction of traffic accidents.

In this regard, this study conducted the “A study on the Application of Luminescent Lanes of

Expressway” as a subtopic of commercialization to understand the availability of introducing

light-emitting lanes suitable for the current highways of Korea and its applicability. As a result,

luminescent paints that were commonly used to be applied to buildings were tested at a laboratory (this

including abrasion resistance and accelerated weatherproof tests) to identify methods for practical use

on roads; with this, a test body for luminescent lanes was developed for the first time in Korea. The

materials were applied to a highway for testing to prove their effectiveness.

17. Key Word : Luminescent, Road marking materials, Reflective, Lane marking

18. Circulation and Distribution Statement

19. Security Classify 20. Security Page 21. No. of Page 54 22. Price

본 연구는 한국도로공사 도로교통연구원에서 수행한 연구성과물로

서 정부와 공사의 정책이나 견해와는 관계없으며, 공사의 승인없이

연구내용의 일부 또는 전부를 다른 목적으로 이용할 수 없습니다.

발 행 처 : 한국도로공사 도로교통연구원

우편번호 : 445-812

주 소 : 경기도 화성시 동탄면 산척리 50-5

전 화 : 031)371-3223, 3224

F A X : 031)371-3439

발 행 월 : 2014년 12월