지방부 도로 야간 주행시의 도로 광환경에 따른 운전자의 곡선부 및 노면 장애물 인지능력 변화 분석 :Analysis of changes in the driver's ability to perceive curved section and obstacles on road surface by light-environment condition while driving on rural roads at night

조원범

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자료유형: 학위논문

저자정보: 조원범 (서울시립대학교, 서울市立大學校)

지도교수: 金度暻

발행연도: 2020

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이용수24

이 논문의 연구 히스토리 (3)

2020

야간 도로 운전자의 장애물 인지능력 변화 요인 분석

조원범 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2020.07 학술대회자료

지방부 도로 야간 주행시의 도로 광환경에 따른 운전자의 곡선부 및 노면 장애물 인지능력 변화 분석

조원범 交通工學科 2020.01 학위논문

2018

Positive Contrast 조건의 야간 도로에서 노면과 장애물의 휘도 조합이 야간 운전자의 장애물 인지거리 및 안전성에 미치는 영향 : 60대 이상 고령운전자 대상 실도로 주행실험

조원범 조명·전기설비학회논문지 2018.12 학술저널

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야간의 도로를 주행 중인 운전자는 주행 중 지속적으로 전방의 선형 변화와 장애물 출현을 인지하고 이에 안전하게 대응할 수 있는 시인성을 제공받아야 하며, 광환경 또는 운전자 요인으로 인해 이를 인지하지 못한 경우 사고 발생의 가능성은 높아진다.
야간의 도로에서 확보되어야 하는 시인성의 수준은 도로조명이 제공하는 광환경과 운전자 요인이 모두 고려되어 결정되어야 한다. 운전자가 순응하고 있는 노면의 휘도의 수준, 도로조명 및 대향차량 전조등으로 인한 눈부심의 광환경 요인은 운전자의 인지능력에 영향을 미치는 주요 요인들이다. 광환경 조건이 열악해질수록 운전자가 전방의 위험상황을 인지하기까지 소요되는 시간이 오래 걸리거나 또는 이를 인지할 수 없게 된다. 이와 더불어 운전자의 시각적 능력은 운전자의 인지능력에 영향을 주는 운전자 측면의 요인이다. 연령이 높아질수록 야간의 도로에서 위험상황에 대응하기 위해 필요한 시각적 능력은 급격히 저하되는 것이 일반적이며, 동일한 광환경 조건일지라도 운전자의 시각 능력에 따라 전방 위험상황에 대한 운전자의 인지능력은 변화된다. 시각능력이 저하된 고령의 운전자는 멀리서 위험상황을 명확히 인지하기 어려워지며, 따라서 시각능력이 유지되고 있는 젊은 운전자에 비해 사고위험에 노출될 가능성이 더욱 높다.
국내의 경우 도로조명과 관련한 시인성 관련 연구가 거의 수행된 바 없으며, 특히 도로조명에 의한 광환경과 야간 도로를 주행하는 운전자의 시각적 능력, 그리고 이들의 상호영향 관계가 야간 도로를 주행하는 운전자의 인지능력에 미치는 영향에 대한 고려는 거의 없었던 실정이다. 이에 본 연구는 야간 도로 주행 중 전방 곡선부 및 장애물 출현 시 도로조명을 통해 제공되는 광환경 요인 및 운전자의 고령화로 인해 저하되는 시각능력 등의 운전자 요인의 차이, 그리고 각 요인의 조합이 운전자의 인지능력 변화에 미치는 영향을 검토하기 위해 다음의 세 가지 분석을 수행하였다.
첫 번째, 수집된 자료의 분석을 통해 광환경 및 운전자 요인의 변화 수준, 그리고 각 요인의 조합이 전방 곡선부 및 장애물 ‘인지거리’ 변화 추세에 미치는 영향을 분석, 제시하였다.
두 번째, 로지스틱 다중회귀분석을 통해 운전자의 곡선부 및 장애물 인지능력 확보 여부, 즉 운전자의 곡선부 및 장애물 인지능력의 변화에 영향을 미치는 광환경과 운전자 요인의 영향력, 그리고 광환경 수준에 따른 운전자의 인지능력 변화가 운전자 요인의 수준 변화에 의해 조절되는 정도(조절효과)를 분석, 제시하였다.
세 번째, 개발된 모형에 로지스틱 함수를 적용하여 각 요인들의 수준에 따른 운전자의 곡선부 및 장애물 인지능력 확보 ‘실패’ 확률을 산정, 제시하였다.
본 연구는 한국건설기술연구원(2017)이 가상 주행 및 실도로 주행을 통해 수집한 자료를 활용하였으며, 본 연구의 시공간 범위는 교통량이 비교적 적은 야간의 지방부 도로이다.
최종적으로는 기존 문헌고찰 및 본 연구를 통해 제시된 결과를 토대로 현 국내외 도로조명기준에서 적용하고 있는 노면휘도 기반 시인성 평가 방법의 불합리함을 제시하고 개정 방향을 제언하였으며, 이와 더불어 기준 개정 방향으로 제언된 광환경을 조성하기 위해 요구되는 조명의 개발 방향을 제언하였다.
본 연구의 결과는 향후 야간 운전자의 안전성 확보를 위한 도로조명기준 개정 시 반영되어야 할 시인성 지표의 설정 및 도로조명의 기술적 진보 방향을 결정하는 단초로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

Drivers driving on roads at night should be provided with the visibility to percept and safely respond to road alignment changes and obstacles ahead continuously while driving, and the possibility of an accident increases if the driver is not aware of them due to the light-environment or driver factors.
The level of visibility that must be secured at night roads should be determined by considering both the light-environment and driver factors. Light-environments such as level of luminance, glare caused by road lighting and headlights of the oncoming vehicle are the main factors affecting the driver''s perception ability. The worse the light-environmental conditions, the longer it takes for the driver to percept the forward hazard, or the less likely it will be to percept it. In addition, the driver''s visual ability is the driver-side factor that affects the driver''s ability to percept. As the age increases, the visual ability needed to cope with hazardous situations on the roads at night is generally degraded rapidly and even under the same light-environmental conditions, the driver''s ability to percept hazardous situations changes according to the driver''s visual ability. It is difficult for older drivers with poor visual ability to clearly percept the hazardous situation in the distance. Therefore, they are more likely to be exposed to accident risks than younger drivers whose visual ability is maintained.
In Korea, little research has been conducted on visibility of road lighting. In particular, there has been little consideration of the effect of light-environment caused by road lighting, the visual ability of drivers to drive on night roads, and their interaction on the perception ability of drivers driving at night. Therefore, in this study, the following three analyzes were conducted to examine the effects of light-environment factors provided by road lighting, driver factors such as visual ability deteriorated due to the aging of the driver and combinations of the factors on the change of driver''s perception ability when curved section and obstacle appear during night road driving.
First, the collected data analyzed and presented the effects of the light-environment, change in driver factors and combinations of the factors on the trend of changes in the forward curved section and the obstacle ''perception distance''.
Second, through logistic multiple regression analysis, the influence of light-environment and driver factors affecting the change of driver''s curved section and obstacle perception ability, and moderated effects of driver factors levels on light-environment levels were analyzed and presented.
Third, the logistic function was applied to the developed model to estimate the probability of a ''failure'' in securing driver''s curved section and obstacle perception ability according to the level of each factor.
This study utilizes the data collected by the Korea Institute of Construction Technology(2017) through virtual driving and road driving. The spatio-temporal range of this study is rural road at night with relatively little traffic.
Finally, this study suggested the revision direction based on the irrationality of the road luminance-based visibility assessment method applied by the current road lighting standards and suggested the development direction of road lighting required to create the light-environment suggested in the direction of revision of the criteria was proposed based on the literature review and the results presented in this study.
The results of this study are expected to be used as a starting point for establishing visibility indicators that should be reflected when revising road lighting standards to secure night driver safety and for determining the technological progress of road lighting.

제1장 서 론 1
제1절 연구배경 및 목적 1
제2절 연구의 범위 및 방법 5
1. 연구의 범위 5
2. 분석 방법 6
제3절 용어 설명 및 정의 9
제2장 기존 문헌 검토 13
제1절 광환경에 따른 시각계의 작용 13
1. 시각순응 16
2. 휘도대비 및 순응휘도 18
3. 시력 21
4. 눈부심 22
5. 가용시야 25
제2절 야간 도로 시인성능 평가 기준 25
1. Luminance concept 27
2. Visibility concept 31
제3절 야간 시인성과 안전 36
1. 도로조명과 안전 37
2. 도로조명의 수준과 안전 42
제4절 소결 67
제3장 자료 수집 및 분석 방법 69
제1절 자료의 수집 방법 69
1. 곡선부 인지거리 자료 수집 69
2. 장애물 인지거리 자료 수집 76
제2절 인지능력 변화 분석 방법론 정립 82
1. 로지스틱 회귀모형의 적용 방법 82
2. 반응변수의 정의 88
3. 공변량의 범주화(광환경 및 운전자 요인) 94
제4장 운전자의 곡선부 및 장애물 인지능력 변화 분석 97
제1절 운전자의 곡선부 인지능력 변화 분석 98
1. 광환경 및 운전자 요인에 따른 곡선부 ‘인지거리’ 분포 변화 98
2. 곡선부 인지능력 변화 영향 요인 및 영향력 분석 109
3. 광환경 및 운전자 요인에 따른 곡선부 인지 ‘실패’ 확률 분석 117
제2절 운전자의 장애물 인지능력 변화 분석 119
1. 광환경 및 운전자 요인에 따른 장애물 ‘인지거리’ 분포 변화 119
2. 장애물 인지능력 변화 영향 요인 및 영향력 분석 129
3. 광환경 및 운전자 요인에 따른 장애물 인지 ‘실패’ 확률 분석 144
제5장 결론 및 향후 연구 147
제1절 결론 147
제2절 한계 및 향후 연구과제 152
참 고 문 헌 155
Abstract 169

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