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조명산업 밝힐 신기술⑫ 어항(漁港) 내 가로등(끝)
고신뢰성·색가변형 광학계·유지보수 초점
어항(漁港)은 일반 도로와 달리 기상 상황과 환경적 요소가 크게 영향을 줘 조명 환경 역시 큰 차이가 있다. LED광원의 수명은 비약적으로 늘고 있으나 기존 일반 등기구에 적용해 사용할 경우 신뢰성 문제와 함께 해무 환경에서의 조광 능력 감소 문제도 걸림돌로 작용한다.

어항 내 조명기구는 환경적 영향에 따른 내부식성이 필수다. 염해에 의해 부식이 가속되는 특성 탓에 이에 대한 내부식성 처리를 위한 방염처리 작업이 필요하다. 또, 현재 가로등용 조명기구와 같이 온오프 제어만 하는 단편적인 기능에서 벗어나, 원격제어를 위한 무선통신기능 탑재, 조도 센서를 이용한 조광강도 조절로 적극적인 에너지 절감 및 사용환경 개선에 나서야 한다.

기구설계이미지 (사진=한국광기술원)
어항용 등기구는 해무 기상환경에 대응 가능한 선택적 광원 모듈 기술과 염해, 풍해, 월파 등 해상 환경에 따른 고장 발생 방지를 위한 신뢰성 향상이 전제돼야 한다.

이를 위해 한국광기술원 조명융합연구본부 조명솔루션연구센터는 고신뢰성 가로등 개발을 위한 요소 기술 융합과 고신뢰성 설계를 통한 해무환경, 염해 및 내충격 등 어항 내 환경에 적합한 고품질 가로등을 개발했다.

센터는 ▲밀폐구조를 가지면서도 고신뢰성을 갖는 등기구 ▲해무 상황에서도 조광능력을 갖는 색가변형 광학계 ▲유지보수가 편리한 통신방식의 가로등 모니터링 시스템 개발에 중점을 뒀다.

염해를 방지하기 위해 밀폐구조를 설계할 경우 발생할 수 있는 방열 성능의 저하를 고려해 우선적으로 안정된 성능을 갖는 히트싱크의 설계를 수행했다. 밀폐조건에서도 65℃ 이하의 성능을 만족한다.

양산화를 고려해 기존 등기구와도 호환되며 단순하면서도 충분한 방열성능을 갖는 히트싱크의 형상을 고안했다. 기존 가로 등기구의 단점인 개방형 구조를 보완해 O-ring 및 기계적 체결로 완전 밀폐구조로 만들었다.

모듈 타입의 교체가 용이하도록 호환성이 유지된 브라켓을 적용했으며 내부 SMPS 방열 및 공간 제약의 한계를 극복하기 위해 경량 브라켓을 추가했다. SMPS 4개 이상 수납이 가능하다.

또, 해안가 특성상 해무가 빈번히 발생하는 것을 고려해 해무대응 광원 가변 시 배광 외형을 조절해 가시거리를 확보했다. 3차원 비정형 타입의 렌즈 최적화로 배광 특성과 렌즈구조, 조명영역을 고려한 프리폼렌즈를 설계했다.

일반 상황 때는 3000K의 일반적인 가로등의 역할을 수행하다 해무 상황 시 시인성 확보를 위해 5700K스폿라이트 광학구조로 변한다. 황색조명을 구현해 해무 상황 시 조명을 인지할 수 있도록 시인성을 개선한 해무대응 광학계를 적용했다.

구동드라이버의 노이즈 감쇄와 다채널 디밍제어 시 발생하는 역률 저하문제해결을 위한 능동형 Power factor correction 회로 설계도 활용했다. 광학성능을 최대화할 수 있도록 광원 배열에 따른 PCB 설계와 양산화를 위한 최적설계 기법을 적용, 리플로우와 오버플로우 공정을 고려한 최적의 PCB다.

통신 시스템의 경우 모바일 애플리케이션(WCDMA·Wifi) 제어와 모니터링으로 단문 메시지제어 앱개발과 실시간 모니터링 데이터(시간·온도·습도·조도·디밍·안개)를 베이스화해 주변환경을 고려한 자동 디밍값을 기본값으로 설정했다.

해무 상황을 대비해 안개 센서가 적용된 클라이언트 모니터링 데이터포트 및 추가로 해무 상황의 모니터링과 그에 따른 대응을 하고, WCDMA와 서버 PC GUI 개선으로 수요자 중심의 기술개발에 힘썼다.

광기술원 관계자는 "국내 108개 국가 어항에 보급하면 각 가로등에서 소비되는 소비 전력 및 고장 유무를 중앙에서 원격으로 실시간 모니터링할 수 있게 된다"며 "유지 관리 비용 측면에서 국내 연간 10억원 이상 효과가 발생할 것으로 추정된다"고 말했다.

이어 "세계적으로 가로등 전체를 관리하는 대규모 시스템은 아직 어느 나라에도 구현된 적이 없다"며 "이러한 시스템을 구축할 경우 국내 기업의 해외 시장 진출에 큰 도움이 될 것"이라고 덧붙였다.
작성 : 2019년 04월 24일(수) 09:01
게시 : 2019년 04월 26일(금) 08:49


정수지 기자 jsj@electimes.com        정수지 기자의 다른 기사 보기

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