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Journal of the Korean Institute of Illuminating and Electrical Installation Engineers

ISO Journal TitleJ Korean Inst. IIIum. Electr. Install. Eng.

  1. (Research Engineer, Dept. of Research&Development, Korea Institute of Lighting & ICT)
  2. (Senior Research Engineer, Dept. of Research&Development, Korea Institute of Lighting & ICT)



Variable Message Signs, Traffic Safety Service, Visibility, Expression method

1. 서 론

1.1 연구배경

최근 도로에서 적용이 급증하고 있는 도로전광표지(Variable Message Signs, VMS)는 그림 1과 같이 도로 전방의 교통 상황 정보나 각종 위험(이벤트) 정보를 실시간으로 도로 이용자(운전자 또는 보행자)에게 제공함으로서 교통사고 예방 및 원활한 교통 소통을 목적으로 한다.

Fig. 1. Example of Variable Message Signs (VMS)
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/fig1.png

도로전광표지에 있어서 가장 중요한 요소는 표지 전면에서 제공된 표출 정보를 도로 이용자가 보다 쉽고 명확하게 인지하기 위한 정보 표출 방식에 있다. 도로 이용자에게 혼선이나 혼란을 줄 수 있는 부정확한 정보 표출은 자칫 이로 인해 교통사고를 유발할 수 있으므로 도로 이용자가 선호하는 보다 명확한 정보 표출 방식에 대한 연구가 반드시 선행되어야 한다.(5)(6)

본 연구에서는 도로전광표지 및 정보 표출 시연을 위해 다양한 문자, 도형, 픽토그램과 문자+도형, 문자+픽토그램 등을 혼합한 표출 도안을 제작하고 조사대상자를 모집하고 도로전광표지의 표출 정보에 대한 선호도 조사를 실시하여 그 결과 분석에 따른 정보 표출 방식에 대한 최적 방안을 제시하고자 한다.

1.2 현황 및 문제점

최근 3년간(2016년∼2018년) 고속국도를 제외한 국도, 지방도, 특별광역시도, 시도, 군도의 교통사고 통계 자료를 표 2와 같이 기상 상태에 따라 분석한 결과 3년간 교통사고 발생 건수는 총 605,661건으로 맑은 날은 541,102건(89.3%), 구름 낀 날은 20,624건(3.4%), 비오는 날 39,186건(6.5%), 안개 낀 날은 728건(0.12%), 눈 오는 날 4,021건(0.66%)로 조사되었다.(통계청, 2019)

특히, 비오는 날과 안개 낀 날은 발생한 교통사고가 적음에도 불구하고 치사율(사망자수 ÷ 사고건수)은 맑은 날 대비 비오는 날은 1.4배, 안개 낀 날은 5배 이상 수준으로 가장 높게 분석되었다. 즉, 기상환경에 따라 차량 속도 제한 및 각종 위험 정보를 제공하는 도로전광표지를 적극 운용하고 도로 이용자에게 명확한 정보를 제공하여 사고를 예방해야 할 필요성이 있다.

Table 1. Application condition according to the weather

Weather

Application condition

Sunny

If the cloud is less than approximately 80%

Cloudy

If the cloud is more than approximately 80%

Rainfall

Raining

Misty

If the field of view is within 200 meters due to fog

Snowy

Snow, sleet, hail coming

Table 2. Traffic accidents and # of deaths according to weather conditions.

Weather

# of accidents / # of deaths

2016

2017

2018

Total

Sunny

176,623/

3,107

185,170/

3,245

179,309/

2,801

541,102 /9,153

Cloudy

7121/274

6,829/238

6,674/206

20,624/718

Rainfall

15,134/350

10,454/243

13,598/296

39,186/889

Misty

296/33

177/15

255/25

728/73

Snowy

1,225/31

1,254/30

1,542/23

4,021/84

도로전광표지의 교통안전 정보 표출방식은 표 3과 같이 분류한다.(8)

Table 3. Classification according to traffic safety information display type

문자식

도형식

동영상식

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table3-1.png

* 출처 : 국민대산학협력단

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table3-2.png

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table3-3.png

픽토그램

문자+픽토그램

문자+픽토그램

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table3-4.png

* 출처 : SVG images.com

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table3-5.png

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table3-6.png

* 출처 : roadsafe.co.kr

Table 4. Analysis of the problems of Variable Message Signs(VMS)

저휘도 주간 시인성 불량

고휘도 야간 눈부심 발생

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table4-1.png

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table4-2.png

점등 불량으로 인한 판독 불가

안개 등에 의한 시인성 저하

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table4-3.png

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table4-4.png

광색에 따른 판독성 차이 발생

적용환경에 따른 접근 부재

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table4-5.png

../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/table4-6.png

최근 교통안전을 위해 도로전광표지의 설치와 운용이 증가하면서 표 4와 같이 다양한 문제점이 발생하고 있다. 이러한 문제점으로는 낮은 휘도로 인한 주간 시인성 불량, 높은 휘도로 인한 야간 눈부심 발생, 표출광색에 따른 번짐 현상으로 판독 저하 발생, 도로전광표지의 내구성 불량으로 인한 문자 인식 불가 현상 등이 발생하고 있다. 따라서 표출방식인 문자, 도형, 픽토그램 및 크기에 따른 최적화 표출방안에 대한 연구가 필요하다.

2. 표출 정보 선호도 조사 및 분석

2.1 조사 개요

도로의 기상상황, 사고발생 상황, 교통정체 등으로 인한 2차 교통사고 예방 목적에 따라 주행 중인 운전자 및 보행자에게 신속, 명확하게 정보 전달을 위해 도로전광표지가 설치되고 있다. 본 조사는 시감분석을 통해 상황에 따른 광학적 특성 적용 가이드를 제공함으로서 사고 예방, 안전운행 등 도로 운영의 효율을 극대화하고자 한다.

본 선호도 조사에서는 차량보유 및 운전면허 소지자 대상으로 남녀, 연령, 지역(도심/비 도심 거주) 구분 없이 30명을 조사대상자로 모집하여 도로전광표지의 표출방식을 가변하여 선호도 조사 실시하였다.

Fig. 2. Field photographs of preference survey
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/fig2.png

2.2 측정 및 조사 환경

강우 및 안개 연출이 가능한 3 m x 12 m x 3 m 크기의 내후성시험장비 기후환경 테스트베드를 이용하였으며, 안개 발생 및 제어시스템(1), 강우발생 및 제어시스템, 환풍시스템, Ambient Lighting 및 제어 시스템, 시각 표적 등으로 측정 환경을 구성하였다(2).

Fig. 3. Test Bed of climate environment
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/fig3.png

휘도측정장비 및 분석프로그램으로는 각각 LMK6 및 Labsoft Standard Color, EN13201 소프트웨어를 사용하였으며 휘도, 색도, RGB, XYZ, sRGB, EBU-RGB, 적외선 등의 측정분석이 가능하다. 측정시료는 크기 320 mm x 320 mm 및 640 mm x 1,280 mm의 도로전광표지를 사용하였으며 30개의 컬러, 15가지의 문자, 문자 · 도형 · 픽토그램이 표출됨과 동시에 밝기 가변까지 가능한 시료를 제작하여 조사를 진행하였다. 참고 지침으로는 도로안전시설 설치 및 관리 지침(3), 조명식 및 발광형 교통안전 표지 지침(4)을 참고하여 표출 메시지 색상, 표출형태, 밝기, 측정방법 등을 참고하였다.

Fig. 4. Information display(Text, Diagram, Pictogram)
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/fig4.png

표출방식에 따른 선호도 조사를 위해 표 5와 같이 총 12 문항으로 설문지를 설계하였다.

설문 문항 내용은 1번부터 3번 문항에서는 조사대상자의 성별과 연령, 거주 지역(도심 또는 비도심 구분) 등 기본 정보를 수집하였다.

표 5에서는 12개의 설문 문항 내용에 대해 선호도 조사 반영 내용을 정리하였다.

Table 5. Design of preference survey contents

문항

조사 내용

선호도 조사 반영 내용

1항

조사대상자 거주지

도심과 비도심 거주지 결과 반영

2항

조사대상자 성별

성별에 따른 선호도 결과 반영

3항

조사대상자 연령

연령에 따른 선호도 결과 반영

4항

도로전광표지 필요성

도로전광표지의 설치 필요성

5항

가변 기준의 필요성

가변(밝기, 표출형태 등) 기준의 필요성 결과 반영

6항

반영 필요한 환경적 요소

악천후 등 환경 요소 결과 반영

7항

반영 필요한 공간적 요소

설치도로 등 공간 요소 결과 반영

8항

단독 정보 표출방식 선호도

단독 표출방식(문자 등)에 따른 선호도 결과 반영

9항

혼합 정보 표출방식 선호도

혼합 표출방식(문자+도형 등)에 따른 선호도 결과 반영

10항

표출 문자 표출색 선호도

문자 표출방식 적용시 표출색 선호도 결과 반영

11항

표출 도형 표출색 선호도

도형 표출방식 적용시 표출색 선호도 결과 반영

12항

표출 글자체 선호도

문자 표출방식 적용시 글자체 선호도 결과 반영

2.3 휘도측정 및 선호도 조사 결과

먼저, 제작된 도로전광표지의 시감을 분석하기 위해 맑은 상태와 안개 및 강우 상태 등 악천후 환경조건에서 문자와 도형의 각 색도별 휘도를 측정하였으며, 그 결과는 표 6과 같다.

Table 6. VMS Environment test result

Color

Item

Standard

(Sunny)

[a]

Misty environment

Line of Sight [90-110 m]

Line of Sight [40-60 m]

Climate apply

Clear [b]

Climate apply

Clear [b]

White

Dimming level

20

45

65

luminance value [cd/㎡]

611.0

574.0

8,376.0

597.6

12,470.0

Luminance increase rate[%]

1,370.9

2,040.9

Blue

Dimming level

13

15

26

luminance value [cd/㎡]

62.9

71.6

419.9

72.5

872.2

Luminance increase rate[%]

667.6

1,386.6

Red

Dimming level

15

20

30

luminance value [cd/㎡]

153.1

171.9

1,161.0

140.1

1,546.0

Luminance increase rate[%]

758.3

1,009.8

Green

Dimming level

10

12

20

luminance value [cd/㎡]

132.3

147.5

1,146.0

136.9

1,620.0

Luminance increase rate[%]

866.2

1,224.5

Yellow

Dimming level

12

15

24

luminance value [cd/㎡]

287.1

255.3

2,415.0

256.1

3,879.0

Luminance increase rate[%]

841.2

1,351.1

Color

Item

Standard

(Sunny)

[a]

Rainfall environment

30 ml per hour

60 ml per hour

Climate apply

Clear [b]

Climate apply

Clear [b]

White

Dimming level

20

25.0

35

luminance value [cd/㎡]

611.0

632.0

5,871.0

630.0

6,902.0

Luminance increase rate[%]

960.9

1,129.6

Blue

Dimming level

13

14

19

luminance value [cd/㎡]

62.9

71.3

346.7

72.4

505.5

Luminance increase rate[%]

551.2

803.7

Red

Dimming level

15

20

25

luminance value [cd/㎡]

153.1

163.6

1,161.0

166.4

1,359.0

Luminance increase rate[%]

758.3

887.7

Green

Dimming level

10

12

16

luminance value [cd/㎡]

132.3

146.9

1,146.0

148.9

1,458.0

Luminance increase rate[%]

866.2

1,102.0

Yellow

Dimming level

12

15

19

luminance value [cd/㎡]

287.1

283.6

2,415.0

272.2

2,968.0

Luminance increase rate[%]

841.2

1,033.8

색도별 휘도 측정 후 제작된 도로전광표지의 표출방식을 가변하면서 사전 모집한 조사대상자를 대상으로 도로전광표지의 정보 표출에 대한 선호도 조사를 실시하였으며, 그 결과는 표 7과 같다.

Table 7. Results of preference survey

문항

조사 결과

1항

특별시 및 6대 광역시(도심)

기타(비도심)

15

15

2항

여성

남성

12

18

3항

20대

30대

40대

50대

60대

이상

21

3

3

3

0

4항

매우 필요

필요

보통

불필요

매우 불필요

14

16

0

0

0

5항

매우 필요

필요

보통

불필요

매우 불필요

11

19

0

0

0

6항

Sunny

Cloudy

Rainfall

Misty

Snowy

5순위

4순위

2순위

1순위

3순위

7항

교차로

터널

횡단보도

눈(결빙)

스쿨존

2순위

4순위

3순위

4순위

1순위

8항

문자

도형

픽토그램

18

2

10

9항

문자+도형

문자+

픽토그램

도형+

픽토그램

문자+도형+

픽토그램

9

15

2

4

10항

주간

적색

황색

녹색

백색

19

7

2

2

야간

적색

황색

녹색

백색

9

8

6

7

11항

주간

적색

황색

녹색

백색

16

8

3

3

야간

적색

황색

녹색

백색

12

8

6

4

12항

맑은고딕

Hy신명조

Hy강B

휴먼둥근 헤드라인

28

0

0

2

4. 결 론

본 논문에서는 기존에 정립되지 않고 있는 도로이용자의 시감을 고려한 표출 색도 및 기상 상황에 따른 도로전광표지(Variable Message Signs, VMS)의 적정 휘도에 대한 분석과 정보 표출방식을 가변하여 조사대상자의 선호도 조사를 실시하였다.

도로전광표지의 색도별 휘도를 분석한 결과로는 안개 상태 가시거리 90-110 m인 경우는 맑음 상태기준 대비 3가지 색도(적색, 황색, 녹색) 평균 8.2배, 가시거리 40-60 m인 경우는 맑음 상태기준 대비 3가지 색도(적색, 황색, 녹색) 평균 11.9배, 강우 상태 시간당 30 ml 경우는 맑음 상태기준 대비 3가지 색도(적색, 황색, 녹색) 평균 8.2배, 시간당 60 ml 인 경우는 맑음 상태기준 대비 3가지 색도(적색, 황색, 녹색) 평균 10배의 밝기가 필요한 것으로 분석되었다.

또한, 도로전광표지의 표출방식에 따른 선호도 조사 분석에 따르면 조사대상자 30명 모두가 도로전광표지의 설치 및 주변 환경과 기상 환경에 따라 가변(밝기 조정, 표출방식 등)은 필요한 것으로 분석되었으며, 교통사고 방지를 위한 설치 필요 순위는 기상 상황 1순위가 안개지역, 2순위가 우천상황, 가장 설치가 필요한 장소의 경우 1순위가 어린이보호 구역, 2순위가 교차로로 분석되었다.

정보 표출방식 선호도 조사에서는 문자를 제일 선호 하였으며(18명, 60%), 두 가지 이상 표출방식 적용시에는 문자와 픽토그램(15명, 50 %)을 표출색으로는 주간(19명, 53 %) 및 야간(9명, 40 %) 모두 적색을 선호 하였고 그 다음으로 황색을 선호하는 것으로 분석되었다. 글자체의 선호도 조사 결과 맑은 고딕체(28명, 93%)를 선호하는 것으로 분석되었다.

Fig. 7. Text+Pictogram display designs
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/fig7.png

상기의 측정 및 선호도 조사 분석 결과를 바탕으로 그림 7과 같이 문자와 픽토그램을 혼합한 다양한 표출 도안을 제시하여 도로이용자가 각종 도로상의 이벤트 상황에 대응할 수 있도록 도로전광표지(Variable Message Signs, VMS)에 혼합 표출방식에 대한 가이드라인을 제안하였다.

Acknowledgements

본 논문은 국토교통부/국토교통과학기술진흥원의 지원으로 수행되었습니다.(과제번호 19PQWO –B153369-01)

References

1 
Kum Ki-Jung, 2005, A Study on Significance Testing of Driver's Visual Behavior due to the VMS Message Display Forms on the Road, International journal of highway engineering, Vol. 7, pp. 151-162Google Search
2 
Kim Soullam, 2016, An analysis of uninterrupted flow characteristics and development of a risk index under foggy conditions, University of Science and Technology, pp. 65-70Google Search
3 
Ministry of Land , Infrastructure and Transport , 2019, Road Safety Facility Installation and Management Instructions, pp. 6-36Google Search
4 
National police agency , 2018, Standard Guide for Illuminated and Luminescent Traffic Safety Signs, pp. 22-24Google Search
5 
Yeon ji-youn, 2008, Evaluation of Drivers’s Preference on Messages Delivered by VMS, The Journal of Korea Institute of intelligent Transport System, Vol. 7, pp. 36-48Google Search
6 
Jeong Jun-hwa, 2013, Estimating the Effect of VMS on Drivers' Legibility and Perception, International Journal of contents, Vol. 13, pp. 944-956DOI
7 
Kim Chul-yong, 2020, Development of Legibility Distance Calculation Model of VMS according to Fog and Luminance, The Journal of Korea Institute of intelligent Transport System, Vol. 19, pp. 52-61Google Search
8 
Kim Nam-sun, 2009, A Study on Message Set of VMS on Express way and Evaluation of Driver's Preference, The Journal of Korea Institute of intelligent Transport System, Vol. 8, pp. 1-13Google Search

Biography

Sang-Wuk Shin
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/au1.png

Sang-Wuk Shin has received degree in electrical engineering and lighting system from Hoseo university, Korea for B.S. (1996), M.S. (1998) and Ph. D. (2010).

Shin’s research interests are smart lighting, traffic safety.

He is currently working as a principal research engineer at Korea Institute of Lighting and ICT (KILT).

Ki-Tae Kwon
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/au2.png

Ki-Tae Kwon received his B.S. and M.S. in the Electrical Engineering department in the from Hoseo University, in 2005, 2007, respectively.

He is studying for obtain his Ph.D. in Electrical Engineering department at Soong-sil University.

Also, He is working as a Senior Research Engineer of Center for Smart Convergence of Research at Korea Institute of Lighting Technology from 2009.

Jong-Min Lim
../../Resources/kiiee/JIEIE.2020.34.11.001/au3.png

Jong-Min Lim has received B.S. degree in electrical engineering from Hoseo university, Korea, M.S. degree in electrical engineering from Kwangwoon University, and Ph. D. degree in lighting system from Hoseo university, Korea in 2011.

Lim’s research interests are lighting system, light pollution, and digital twin. He is currently working as a general manager at Korea Institute of Lighting and ICT (KILT).