운전자 생명선인 차선은 주간 시인성, 야간 시인성, 야간 젖은 상태 시인성, 야간 강우시 시인성으로 구분된다. 본 연구는 특히, 비와 관련되어 기상이 불안전한 조건에서 운전자의 주행 안전 확보를 목적으로 하였다. 차선의 시인성은 사전 인지시간(Preview time) 과 감지거리(Detection distances)와 밀접한 관계가 있으며, 야간 교통사고 감소를 위하여 차선 재료 성능을 향상시켜 차선의 주야간과 우천시 주야간 시인성의 척도인 Dry 재귀반사도(Dry retroreflectivity) 및 Wet 재귀반사도(Wet Retroreflectivity)를 높이기 위한 방안을 마련하는 데 있다. 이를 위하여 일반적으로 사용되고 있는 차선 도료용 유리알 굴절률 nD=1.50의 분석과 시인성의 척도인 재귀반사도를 향상시키기 위하여 가장 중요한 변수인 기능성 차선 도료용 유리알 굴절률 nD=2.2.을 도입하였다. 국내외 최소 한계 재귀반사도(Minimum threshold retroreflectivity) 및 최소 인지 재귀반사도(Install minimum retroreflectivity)를 조사하여 차선의 시인성 확보를 위한 최소한의 관리 수치를 규명하였으며 아울러 국내기존 차선 재료의 물리적 특성 그리고 재귀반사도의 시험을 통하여 우천 시 야간 재귀반사도 향상 방안을 마련하였다.
재귀 반사체(Retro Reflector)는 그 반사특성을 살려 베네치안 블라인드 슬랏, 디스플레이, 그리고 교통 안전 분야 등에서 활용 영역이 넓어져 가고 있다. 재귀 반사율 분포를 조절할 수 있는 코너 큐브 재귀 반사체를 정의하고, 입사각도에 따라 그 재귀반사광의 특성을 분석하여 교통 안전 분야에 적용하고자 하였다. 특성 분석 결과를 용이하게 파악할 수 있도록 시각화한 특성 도표를 고안하였으며, 이를 이용하여 다양한 교통 안전 분야의 재귀 반사 시트를 정량적으로 설계할 수 있음을 보였다.
일반적으로 체적형 방식의 디스플레이에는 큐브-모서리 재귀반사(corner cube retroreflector, CCRR)시트와 반투과 거울판이 사용되며, 이는 광원의 빛을 재귀반사시켜 부양영상(floating image)을 만든다. 이러한 기존 CCRR 방식은 광원의 강도를 1/4로 줄이는 반투막 투과 2회의 광손실과 각 단위 CCRR 크기에 의한 영상의 퍼짐 현상이 있다. 본 연구진이 제안하는 '혼성-병풍형' 구조 재귀반사(hybrid-t(transverse directional)-RRMA)는 광퍼짐을 최소화하여 부양영상의 품질을 향상시킬 뿐만 아니라, 광도를 4배로 높이며, 제작상의 편리함도 제공한다. '선형 v자 홈' (linear v-shaped groove)을 '포물선 v자 홈' (parabolic v-shaped groove)모양으로 조절한 재귀반사로 영상의 퍼짐을 개선하여 부양영상을 최적화하였고, '평면(flat wall) 재귀반사' 대신 '곡면(curved planar wall)-재귀반사' 구조를 적용한 '곡면-병풍형-재귀반사판'을 사용하여 반투과 거울판을 없애 반투막에 의한 광손실을 개선하고, 시스템을 단순화하였다.
이 논문에서는 소형센트릭 카메라의 광학적 특성이 분석적, 실험적으로 연구되었다. 광학적 특성으로 소형센트릭광학계의 재귀반사 광도계수가 조사되었다. 우선, 시뮬레이션을 통해서, 이론적 재귀반사광도계수 값을 측정하였다. 두번째로, 소형센트릭 카메라 장치를 디자인 하였으며, 이후 실험을 통해 실제 장치의 재귀반사광고계수를 측정하였다. 시뮬레이션과 시험을 통해, 재귀반사광도계수의 측정치 및 실험치 모두가 (P384200CPH: $0,0042m^2/sr{\sim}0,018m^2/sr$, P285200CPH: $0,0045m^2/sr{\sim}0,0297m^2/sr$, P321450S: $0,0021m^2/sr{\sim}0,00963m^2/sr$) 1.4 ~ 4.9의 분각에서 $0,002{\sim}0,03m^2/sr$의 범위에 있음을 발견하였다. 이 결과는, 실제 장비를 구상하는데 사용된 메커니즘과 실험방법의 중요성(유효성)을 증명한다. 이에따라, 이 유효한 결과를 통해서, 이 연구는 광학공학의 이론과 실제의 발전에 기여하였다.
본 연구에서는 유리구슬을 사용하여 일반반사지 및 고휘도 반사지를 제조하여 그들의 반사성능과 물리적 특성을 조사하였다. 유리구슬형 재귀반사 시트의 제조 방법에는 봉입렌즈형과 캡슐렌즈형의 두 가지로 구분될 수 있는데 유리구슬이 공기에 노출되는지 그렇지 않은지를 통해서 구분한다. 유리구슬 위를 덮고 있는 층이 있는 봉입렌즈형은 유리구슬 위의 한 개의 층으로 된 캡슐렌즈형에 비해 악천 후에도 휘도 변화가 거의 없다. 유리구슬의 도포량에 따라 휘도가 달라지므로 최적의 도포량을 조사하였고, 다양한 색상을 지니는 유리구슬 형태의 봉입렌즈형 재귀반사 시트와 캡슐렌즈형 재귀반사 시트를 제조하여 입사각과 관찰각에 따른 재귀반사 시트의 휘도를 조사하여 비교하였다. 공기에 노출되는 캡슐렌즈형 백색 재귀반사 시트의 휘도가 $210.4cd/1x{\cdot}m^2$으로 봉입렌즈형의 $74cd/1x{\cdot}m^2$ 보다 높은 것으로 나타났다. 그리고 세탁전과 후의 휘도변화를 통하여 재귀반사 시트의 세탁력과 점착성능을 분석하였는데, 캡슐렌즈형은 세탁 후 유리구슬의 수가 줄었고 또한 알루미늄 증착면이 훼손되어 증착된 부분이 일어난 것을 확인할 수 있었다.
재귀반사체(Retro Reflector)는 그 특별한 기능을 살려 도로 교통안전, 특수 블라인드, 광소자 resonator 등 다양한 분야에서 활용 영역이 넓어져 가고 있다. 특히 근래에는 '재귀반사구조체'를 창문의 차양 및 채광 구조물로서 도입하여 조명을 스마트화하는 경우도 제시되고 있다. 이에 본 연구는, 태양광 조절용 구조물로서, 띠구조를 1차원적으로 단순배열한 '주름판형-재귀반사체', St-RR(Strap type-Retro Reflector) 구조를 정의하고, 입사각도에 따라 그 반사광의 특성을 분석하였다. 또한, 이 특성 결과를 용이하게 파악할 수 있도록 시각화한 특성 도표를 고안하였고, 이를 이용하여 각종 태양광 조절 구조물을 보다 정량적으로 설계할 수 있음을 보였다.
본 연구에서는 디지털 이미지를 이용하여 다양한 기상상황과 기하구조 상에서 노면표시와 교통안내표지의 성능평가 방법론을 제시한다. 이는 기존 방법과 달리 시간과 장소에 구애 받지 않고 대형장비의 도움 없이 교통안전시설의 성능을 정량적이고, 객관적으로 평가할 수 있는 가능성을 제시하는데 의의가 있다. 노면표시의 성능평가는 포장과 노면표시의 회색도 값을 이용한 휘도대비를 바탕으로 우천시, 습윤시, 건조시 시에 재귀반사 성능을 비교하였다. 그리고 교통안내표지 성능평가의 효과지표는 디지털 이미지의 각 픽셀의 RGB값에서 추출된 Y(휘도)값이며, 도로의 기하구조, 주행 차로, 표지로부터 거리에 따라 조명식 교통안내표지와 일반 교통안내표지의 휘도 및 표지 바탕면과 문안간의 휘도대비 변화를 비교하였다. 그 결과, 노면표시의 재귀반사 성능은 건조시에 비해 우천시와 습윤시에 각각 3.5배, 2배 감소하는 것으로 나타났다. 또한 일반 재귀반사 교통안내표지는 내부 조명식 교통안내표지와 다르게 표지로부터 거리, 주행 차로, 도로의 기하구조에 따라 휘도 및 휘도 대비가 급격하게 변화하였다. 본 연구를 바탕으로 차후 기상 및 기하구조 특성을 고려하여 고가의 우천형 노면표시와 내부 조명식 교통안내표지의 적정 설치 위치를 선정하는데 있어서 객관적인 기초 자료로 활용할 수 있을 것이다.
This paper is aimed to develop an optical method for measuring 3-dimensional shapes of specular objects having curved surfaces. The existing methods measuring the shapes of specular objects have several common disadvantages: they may not work properly if the surface is highly specular like mirror surface or if the reflectance property is not uniform over the surface. And, they often require the a priori knowledege about the surface reflectance. To overcome these disadvantages, the measurement using double pass retroreflection method is proposed in this paper. For this measurement principle, an experimental measuring system is designed and prepared which is composed of a galvanometer scanner, a beam splitter, a laser source, a CCD camera, and a reflector made of retroreflective material. To verify the effectiveness of the measurement system a series of experiments are performaed for various specular objects. The results observed from the experiments show that the developed optical sensing system can be an effective mean of measuring the 3-D shapes of specular objects.
본 연구는 스마트 포토닉 의류 중 발광 의류에 적용될 수 있는 유연 광섬유 직물 디스플레이의 구현 방식을 고찰하였다. 유연 광섬유의 가공방법, 직물의 디스플레이 반사구조, 광원 색채에 따른 고유 휘도를 비교 분석하고, 이를 토대로 발광효과가 높은 광섬유 직물 디스플레이의 최적의 조건을 도출하고자 하였다. 광섬유가공방법은 '직물화전 에칭(Pre-etching) 방법'과 '직물화후 에칭(Post-etching) 방법'을 비교하였고, 직물의 디스플레이 반사구조는 '백색 직물(White Fabric)'과 '재귀반사 직물(Reflective Fabric)'을 사용한 두 경우를 비교하였다. 광원 색채는 RGB(Red, Green, Blue)의 휘도값을 비교함으로써, 유연 광섬유 가공방법과 배면소재에 따른 휘도값 차이를 광원 색채별로 비교 분석하였다. 분석 결과, 유연 광섬유의 가공방법과 직물의 디스플레이 반사구조의 두 직물화 방식의 변인 중 유연 광섬유의 가공방법이 직물의 디스플레이 반사구조보다 더 지배적인 영향을 미치는 것으로 나타났다. 유연 광섬유의 가공방법 중에서는 '직물화후 에칭' 방식이 '직물화전 에칭' 방식보다 광섬유 직물의 발광효과를 높이는데 좀 더 주요한 것으로 나타났고, 직물의 디스플레이 반사구조에서는 전반적으로 '재귀반사 직물' 배면이 '백색 직물' 배면에 비해 유연 광섬유 직물의 발광효과를 높이는데 더 효과적인 것으로 나타났다. 유연 광섬유 직물 디스플레이의 발광효과를 높이기 위한 최적의 구현 조건은 유연 광섬유의 '직물화후 에칭' 방식과 '재귀반사 직물'의 배면 배치가 조합되는 경우인 겻을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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