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http://eecatalog.com/transportation/2015/06/26/digging-into-the-complexities-of-tunnel-lighting-control/
에너지 절감, 안전 그리고 다양한 장점을 위한 터널 조명제어 시스템에서의 전력선 통신(ISO 14908.3 Power Line Communications (PLC) protocol)이 가지는 장점들
터널에서는 조명 및 제어를 하기 위해 특별히 해결해야할 점들이 존재합니다. 많은 사람들이 터널 조명에 대해 생각할때 도로상의 터널을 첫번째로 떠올리게 된다. 하지만 지하철 터널의 경우 더 많은 주의가 요구되곤 합니다.
올바른 조명과 제어는 지하철 운영자들이 에너지 및 운영비를 절감할 수 있도록 도와줘야 합니다. 이는 관리측면이나 비용절감, 노동자들의 안전을 개선하기도 하며 승객들의 편의를 제공하게 됩니다. 이런 터널 조명 제어를 디자인하고 설치할때 고려해야할 사항들을 얘기하려 합니다.
철로 조명의 요구사항
도로터널은 명확한 조명요소들이 존재합니다. CIE88 2004 표준에서는 도로터널과 지하도로의 조명에 대한 가이드를 정의하고 있습니다. 이 표준에서는 5개 영역으로 나누고 있습니다. 터널의 진입에 따른 각각의 요구사항들입니다.
- Access Zone. 때로는 진입구역이라 불리며 이는 터널의 입구쪽을 의미합니다.
- Threshold Zone. 터널의 초입을 의미합니다. 이 구역은 반드시 제동에 있어 안정한 거리 이상의 밝기를 공급해야 합니다.
- Transition Zone. 이 구역은 조도가 서서히 감소하는 두번째 부분입니다. 이는 이 구역의 시작점 최대 밝기에서 4번째 구역인 Interior Zone에서 필요로 하는 최소의 조도까지를 공급하게 됩니다.
- Interior Zone. 이 구역은 터널에서 요구되는 가장 낮은 조도로 운영되는 구간입니다.
- Exit Zone. 이 구역은 터널 끝부분입니다. 이 구역은 터널 조명에서 가장 덜 민감합니다. 사람은 낮은 조도에서 높은 조도를 겪을때 빠르게 적응하기 때문입니다.
철도 터널의 경우 보다 적은 요구사항들이 존재합니다. 이유는 각각의 자동차들이 가질 수 있는 변수가 존재하지 않기 때문입니다. 전동차량의 경우 철도위를 달리게 되고 따라서 단순한 조명에 대한 요구사항들을 가지게 됩니다.
지하철 터널의 경우 조명은 반드시 충분한 밝기를 제공해야 합니다. 지하철 운전자가 역의 밝기 상태나 터널입구의 어두운 환경등을 판단하기 위해 조명은 중요하기 때문입니다. 비록 여러구역이 아니라 하나의 존으로 생각한다고 하더라도 결과적으로 이는 도로터널과 비슷한 조건들을 요구하게 됩니다. 지하철 터널의 특이한점들은 유지관리 하는 노동자들의 안전이나 승객들, 그리고 터널내에서 일하고 있을 수 있는 관리자를 위한 조명 요구사항이 있다는 것입니다.
전세계 몇몇 터널에서는 LED 조명기구들이 에너지 비용 절감과 유지보수를 보다 쉽게 하기위해 설치되어 있습니다. 이는 도로터널구역의 조명의 질을 향상시킬뿐만 아니라 철도터널의 안정성을 향상시킵니다. 여전히 공공 터널을 가지고 있는 많은 기관들은 터널조명의 개보수 비용의 정당성을 보여주기 위해 많은 설득이 필요하게 됩니다. 한가지 분명한 사실은 LED 조명제어 시스템은 보다 다양한 장점들을 가져갈 수 있다는 것입니다.
터널 조명 업그레이드에 따른 안전
최근 한 대도시 공공 운송시스템의 기관이 지하철 터널의 조명 컨트롤 시스템을 평가했습니다. 이를 통해 모든 긴 구간의 지하철 터널과 역사에 LED기반의 조명과 조명제어시스템의 설치를 고려하게 되었습니다.
특히 유지보수 관리자들의 안전에 대한 고민들이 향상된 조명시스템의 흥미를 이끌었습니다. 관리자들은 전동차들이 멈춰 있거나 계획된 일들을 처리하고 트랙을 점검하는 새벽 2시에서 5시 사이에 터널안 다양한 장소에 진입하게 됩니다. 종종 관리자들은 조명이 꺼져있는 터널 구간에 진입하는 경우가 있습니다. 누군가 들어가 꺼져있음을 직접확인하기 전까지는 터널안의 형광등 조명은 이유없이 몇주간 꺼져있기도 합니다.
노동조함에서는 터널안의 조명문제로 인한 어두운 구간에서의 노동자들의 안전을 고민해왔습니다. 뿐만아니라 터널내에서 비상시 승객들이 이동을 할 경우에 대한 안전또한 고민거리 중 하나이기도 합니다.
실제 지하철 조명제어시스템 평가
운송기관은 먼저 지하철 터널의 짧은 구간에서 조명제어 시스템의 평가를 시행하기로 결정하였습니다. 조명제어기와 구간제어기간의 통신은 ISO 14908.3 Power Line Communications (PLC) 기술이 적용되었습니다.
PLC기술이 선택된 두 가지 큰 이유는 유선통신이자 조명이 사용하는 AC라인을 그대로 이용할 수 있다는 것이였습니다. 길이와 깊이, 터널의 모양에따라 혹은 콘크리트가 존재하며 많은 철재 전자장비들이 설치되어 있기 때문에 무선기술은 터널안에서 사용되기 어려운 환경이기 때문이였습니다.
터널 조명제어시스템 테스트의 목적은 ISO 14908.3 PLC 기술이 실제 터널구간에서 원격 모니링과 터널 조명의 제어가 잘 동작하는지 보기 위함이였습니다. 결과적으로 13일가량 진행된 테스트동안 단 한건의 통신 실패가 없었으며 전동차가 4분에 한번꼴로 지나다니는 환경에서 매 3초간격의 조명 상태 체크가 가능했습니다.
테스트 구간에서 통신 분석장비를 위치하고 감시한 결과 SNR의 감소나 터널안의 전동차가 지나감에 따라 발생할 수 있는 노이즈가 검출되지 않았으며. 아주 높은 SNR과 우수한 통신 성공률은 PLC기술이 지하철 터널에서 아주 신뢰성 높은 기술임을 입증하게 되었습니다.
이번 조명제어 시스템 테스트는 7주동안 추가적으로 실시 되었으며 연장된 기간동안의 성능분석결과는 이 시스템이 처음 테스트결과와 같이 우수한 성능을 나타내고 있음을 보여주었습니다.
터널에서 조명제어 시스템의 장점들
아래의 확인된 조명제어 시스템의 성능과 신뢰성에 의해 운송기관은 전 지하철 구간의 LED조명과 PLC기반의 제어 시스템 입찰을 이끌어 냈습니다.
예상되는 이점들
- 에너지 절감. LED조명으로의 변경은 기존 형광등, HPS, 백열등에 비해 에너지를 적게 소비합니다. 또한 계획된 조도제어와 관리자들이 근무시간에 따른 적절한 조명제어는 추가적인 에너지 절감을 가져올 수 있습니다.
- 비용절감. LED조명은 운영에 있어서도 절감효과를 가져옵니다. 조명제어 시스템은 조명이 제 기능을 하지 못할때 관리자에게 즉각 알려주어 운영에 있어 효율성을 제공합니다.
- 향상된 안정성. 운영자는 언제 어디서 조명이 작동을 제대로 하고 있는 않은지 직접 가보지 않고도 알수 있으며 노동자가 예기치 못한 상황에 노이기 전에 문제를 미리 발견할 수 있게 합니다.
- 유연성. 조명시스템의 원격 제어는 필요에 따라 계획된 조명 운영시간외에도 언제든지 독자적으로 제어될 수 있습니다.
실제로 이루어진 이번 테스트를 통해 LED조명과 ISO 14908.3 전력선 통신 표준 조명제어 시스템은 터널조명제어 시스템에서 널리 사용될 수 있음을 입증하게 되었습니다.
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