차량속도 자동화 가변 시스템의 프로트 타입 모델 설계 및 구현

Design and Implementation of Prototype model of Vehicle speed automatic variable control System

Abstract

전세계적으로 기후 변화의 영향에 따른 차량 추돌 사고에 대한 위험성이 중요한 이슈로 등장하고 있다. 고속주행차량의 속도제한을 위해 다양한 형태의 속도제한 표시장치가 고려되고 있으나 현재는 대부분 고정식 속도제한 표시기를 사용하고 있다. 4계절이 뚜렷한 우리나라의 경우에는 비가 많이 오는 우기나 눈이 많이 오는 계절이나 안개가 많이 발생되는 경우에는 차량 추돌 사고를 방지하기 위한 차량 속도 감속 제한이 필요하지만 기존에 설치되어 있는 고정식 표지판으로는 사고를 미연에 방지하는 것이 어려운 실정이다. 본 연구에서는 레인 센서와 차량 와이퍼 시스템 등을 결합 시킨 기후 변화에 따른 차량 속도 제한이 가변적으로 표시되는 LED 전광판의 프로토타입 모델을 제작하였다. 내리는 비나 눈의 양에 따라 기준속도의 100%, 80%, 50%로 3단계로 가변 표시되는 속도제한 표시기는 설치되는 장소에 따라 적절한 속도를 선택 지정하여 표시할 수 있다. LED 표시장치를 이용한 시각적인 효과로 인해 운전자들이 사전에 속도를 감속하게 하여 차량 추돌 사고를 미연에 방지하는데 효과적으로 이용될 것으로 기대 된다.

In the worldwide, The issue comes up which is the danger of car accidents from climate-change effects. We are considering about various types of speed limit signs for setting restricts to high-speed vehicles. South Korea has 4 seasons in the land. At Summer or Winter seasons have heavy rains and fogs or snow, In these seasons need to enforce speed limit laws or methods to prevent car collision. But South korea is using stationary speed limiters that is not enough to proof against rear-end car accidents in these climates. In this paper shows the necessity of independent LED speed limits display to reduce car accidents. And explaining the prototype model which is a combination of rain sensor and wiper systems. This model is independently changed the speed limits to 50%, 80%, 100% of standards by raindrops and snowflake. Also it is freely setting speed limits on each places anywhere it settled in. Visual effects of the model as being speed-down of vehicles helps to prevent rear-ending car accidents and traffic beforehand.

Ⅰ. 서론

전 세계적으로 기후 변화의 영향에 따른 차량 추돌 사고에 대한 위험성이 중요한 이슈로 등장하고 있다. 고속 주행 차량의 속도제한을 위해 다양한 형태의 속도제한 표시장치가 고려되고 있으나 독일의 아우토반이나 동유럽의 고속도로 뿐만 아니라 우리나라의 고속도로 및 국도 역시 2018년 현재까지도 대부분 고정식 속도제한 표시기를 사용하고 있다.

그림 1. 고정식 속도제한 표시기 

Fig. 1. Fixed type Speed limit indicator

4계절이 뚜렷한 우리나라의 경우에는 비가 많이 오는 우기나 눈이 많이 오는 겨울이나 안개가 많이 발생되는 경우에는 차량 추돌 사고를 방지하기 위한 차량 속도 감속 제한이 필요하지만 기존에 설치되어 있는 고정식 표지판으로는 사고를 미연에 방지하는 것이 어려운 실정이다. 우리나라에서도 2006년 10월 발생한 서해대교 29중 추돌 사고와 2015년2월 11일 발생된 ‘영종대교 106중 추돌 사고’는 짙은 안개 상황에서 발생했다는 점에서와 닮았다. 당진과 평택 사이의 서해대교 상행선 방면에서 발생된 29중 연쇄 추돌사고에서는 화재까지 발생해 차량 12대가 전소되고 사망자는 12명에 달했고 부상자도 45명에 달했다. 경찰 추산 물적 피해는 약 40억원 이었다. 영종대교 추돌사고로 인한 사상자는 사망 2인 부상 63명 등 총 65명으로 외국인도 18명이 포함된 것으로 알려져 있다.

그림 2. 서해대교, 영종대교 추돌사고 (연합뉴스)

 Fig. 2. Seohae Bridge & Youngjong Bridge rear end collision ( yonhap news )

당시 사고 역시 짙은 안개와 과속이 원인이었다. 영종 대교와 서해대교는 바다 위에 건설돼 연간 30일 이상 짙은 안개가 발생해 이 같은 추돌사고 가능성은 매우 높은 편이다. 당시 사고 이후 안개특보제를 실시한다는 방침을 밝혔지만 영종대교 추돌사고에는 큰 도움이 되지 못했다. 따라서 4계절이 뚜렷하고 국지적으로 다양한 기온 차이를 나타내는 우리나라의 경우 기후 변화에 따라서 자동으로 가변되는 차량 속도제한 표시기의 개발이 필요하게 되었다. 본 연구에서는 레인 센서와 차량 와이퍼 시스템 등을 결합시킨 기후 변화에 따른 차량 속도 제한이 가변적으로 표시되는 LED 전광판의 프로토타입 모델을 제작하였다. ^{[1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12]}

Ⅱ. 속도제한 표시기의 설계

본 연구에서 사용된 레인 센서는 그림 3과 같은 구조로 제작되어 있다. 

Fig. 3. Rain Sensor Blueprint 

그림 3. 레인센서 설계도면

7세그먼트를 이용한 간이 전광판의 설계도는 그림 4 와 같고 세그먼트를 구동하는 직류 전원공급 장치는 그림 5와 같이 제작되었다.

그림 4. 7 세그먼트 표시기 

Fig. 4. 7 Segment display diagram

그림 5. 직류전원공급 장치

Fig. 5. DC Power Supply Unit

FND 구동 프로그램은 그림 6과 같다.

그림 6. FND 구동 프로그램

 Fig. 6. FND Driving program

전광판은 운전자가 고속으로 주행하면서도 원거리에 서도 식별 가능하도록 그림 7과 같은 크기로 제작하였다.

그림 7. LED 전광판 

Fig. 7. LED Display Unit

제작된 완성된 프로토 타입 속도 제한 표시기의 동작 원리는 센서 감지부에서 감지된 눈,비,안개의 량에 따라 기준속도의 100%, 80% ,50%로 3단계로 가변 표시되도록 판단하는 마이크로 프로세서의 구동에 의해 콘트롤러에 신호를 전달하고 전광판은 100km, 80km,50km 와같은 감속된 속도 제한을 표시하게 된다. 사고나 공사와 같은 일이 발생 되는 경우에는 pc나 무선 인터넷을 통해 공사중 이나 감속과 같은 문자를 표출 하도록 설계 되었다.

속도제한 표시기는 설치되는 장소에 따라 적절한 속도를 선택 지정하여 표시할 수 있다. LED 표시장치를 이용한 시각적인 효과로 인해 운전자들이 사전에 속도를 감속하게 하여 차량 추돌 사고를 미연에 방지하는데 효과적으로 이용될 것으로 기대된다.

본연구에서 제작된 프로토 타입 가변 속도 표시장치는 그림 8과 같이 3단계로 속도를 표시하게 설계 되었다.

그림 8. 전광판 동작

 Fig. 8. LED display operation

Ⅲ. 결론

본 연구에서는 레인 센서와 차량 와이퍼 시스템 등을 결합 시킨 기후 변화에 따른 차량 속도 제한이기준속도의 100%, 80% ,50%로 3단계로 가변 표시되는 LED 전광판의 프로토타입 모델을 제작하였다. LED 표시장치를 이용한 시각적인 효과로 인해 운전자들이 사전에 속도를 감속하게 하여 차량 추돌 사고를 미연에 방지하는데 효과적으로 이용될 것으로 기대 된다. 향후 연구과제로는 제작된 프로토 타입 모델의 와이퍼 시스템의 크기를 컴팩트 하게 축소 시키는 문제와 안정적인 직류 전원 공급 문제에 대한 연구가 필요할 것으로 사료된다. 이와 같은 문제가 해결된다면 고속도로와 국도에서 적용이 가능할 것으로 기대된다.