태양열 차선 지시등

프로젝트 요약

도로를 주행하는 운전자에게 차량의 주행결로를 유도하고 안내하는 가장 기본적인 교통시설물로 차선을 최우선으로 꼽을 수 있다.  

 차선은 차량의 주행방향을 기준으로 차로 간 경계, 주행로 상의 가장자리 구분을 통해 운전자의인지 기능을 향상시키고, 운전자가 도로를 따라 주행할 때 목적지를 찾아 주행하는데 도움을 주는 중요한 역할을 한다.

 즉, 노면표시 중 차선은 차로를 주행하는 차량을 일정한 도로의 선형 경로로 유도하여 차량 주행동선을 유지시킴으로써 안전한 주행을 돕는 역할을 한다.

 특히 야간, 안개가 낀 날, 비가 오는 날, 비탈길 등 운전자의 시야를 확보하기 어려운 환경에 차선지시등 설치를 통해 운전자의 주행보조를 함으로써 안전성을 올려주기 위하여 개발하게 되었다. 

2. 과제개발 주요과정

태양열 차선 지시등 색상 제어 시스템의 설계 개념은 [그림1]과 같다. 각 차선에 설치하는 태양열 차선 지시등은 각각 차선의 상황에 따라 다른 색을 낼 수 있도록 한다. 사고가 난 지점의 차선 부근은 LED가 빨간색으로 점멸 , 사고가 자주 일어나는 지점의 차선 부근은 노란색, 일반적인 경우에는 흰 색을 띄도록 한다.

이런 색상의 변경은 중앙제어 프로그램으로 제어하며, 연결은 PC에 연결 되어있는 RF(Radio Frequency)통신 모듈과 각각의 Aduino에 연결 되어있는 RF(Radio Frequency)통신 모듈이 서로 RF통신으로 연결한다.

태양전지 모듈로 전기를 생산하여 18650 이온 배터리에 전기를 충전한다. 그리고 배터리에서 스위치를 통해 스위치를 키면 전력을 Aduino에 공급해주고, RGB LED모듈의 전력공급 단자가 5V이므로 5V 고정출력 강하형 컨버터를 통해 Aduoino에서 RGB LED모듈에 공급하는 전력 양을 5V로 고정한다. 그리고 RGB LED 모듈의 색상을 PC프로그램으로 제어하기 위하여 Aduino에 연결된 RF통신모듈과 PC에 연결할 RF통신 모듈을 서로 간 RF통신을 하게 한다.

[그림 4]와 같이 노란색은 사고 다발 구역에서 사용되는 색상이며, 빨간색은 사고가 일어난 지역에서 사용되는 색상이고, 흰색은 평상시 야간에 사용되는 색상이다.

4. 연구결과

완성된 결과물은 태양 전지 모듈을 통해 태양열로 전기를 생산, 리튬 이온 배터리를 충전하여서 동작한다. 작품의 외형은 비용 절감과 차선에 매립하기 위한 원통 형태이며, 머리 부분은 돌출되게 하였고 끝부분은 기울게 하여 머리 부분에 설치 된 광 확산판을 통해 LED빛이 위로 확산하게 하여 운전자의 시야에 잘 보이도록 하였다.
LED는 Arduino로 동작하게 하며, 제어프로그램을 통해 각 제품의 LED를 사고가 일어난 구역과 사고 부근은 적색, 사고가 자주 일어나는 사고 다발 구역은 황색, 특별한 상황이 아닌 구역은 흰 색으로 중앙제어 하여 도로의 상황을 운전자에게 간접적으로 알려준다.

제어프로그램은 비주얼 스튜디오 윈도우 폼으로 개발했으며, 먼저 PC에 연결된 RF통신모듈의 무선포트를 설정해 연결한다. 연결 후 색상 선택 창으로 넘어가 모든 제품의 전원을 먼저 켜준 후, 제품의 LED색상을 변경하고 싶으면, 변경하고 싶은 제품 번호를 누른 후, 변경 할 색상을 선택하고 프로그램 화면에 색상 링을 클릭하여 각 제품에 색상을 고정한다. 그러면 제품에 연결된 RF통신모듈이 PC에 연결된 RF통신 모듈과 RF통신을 하여 제어한 그대로 LED색을 띈다.

기대효과로는 시야 확보가 어려운 여러 가지 상황 속에서 차선 지시등 설치를 통해 운전자의 시야 확보를 할 수 있으며 제품 설치로 운전자의 생명 안전을 확보할 수 있다. 그리고 운전자가 실시간으로 도로 교통 상황 정보를 간접적으로 전달을 받아 교통사고로 인한 교통 체증을 줄일 수 있으며 돌출 되어진 부분을 통해 운전자의 긴장을 유도하여 졸음운전을 예방하고 무분별한 차선 간 이동 또한 방지 할 수 있는 기대효과가 있다.