우천시 도로에 내린 비로 인해 도로 표면에 수막현상이 일어나서 맑은 날의 도로 보다 제동력이 떨어져 빗길 사고가 빈번하게 발생한다. 이러한 빗길의 주의정보를 포함한 안전운전을 위해 운전자에게 도로 상황 안내판에 도로의 상황 및 기후정보를 제공하고 있다. 그러나 이러한 안내 정보는 국부적이고 세부적인 도로상태 정보를 제공하지 못하고 범용적이다. 이에 본 논문에서는 도로에 설치되어 있는 CCVT의 영상을 활용하여 도로 표면의 영상을 비교하여 안전운전을 저해하는 요소를 영상으로 판별하는 메커니즘을 제안한다. 영상 비교는 평상시 맑은 날의 도로 영상을 원본 영상으로 활용하여 우천시 발생하는 도로의 상태를 상황별로 나누어 판별하여 조기에 운전자에게 주의 정보를 제공하여 안전운전을 할 수 있도록 하였다.
본 연구는 도로 노면결빙 판정 알고리즘을 적용하여 도로결빙 구간에 대한 시나리오를 분석하였다. 도로결빙 알고리즘 적용을 위해서, 도로 결빙에 대한 영향인자를 검토하고, 분석을 위해서 목감IC, 정릉터널, 성산대교, 염창교 등 4지점의 관측자료를 활용하였다. 관측소는 모두 고속화도로에 설치되어 있으며, 도로 결빙 특성 분석을 위하여 분류하였다. 도로 결빙 판정 알고리즘의 노면온도-노점온도 차가 3℃ 이하일 때 도로결빙 발생 구간을 확인하고 결빙 구간의 노면상태와 수막두께 변화를 통해 도로 결빙 판정을 도출하였다.
광산에서 효율적이고 안전한 운반 작업을 수행하기 위해서는 덤프트럭이 이동하는 비포장도로의 상태를 정기적으로 점검하고, 그 결과에 따라 체계적인 유지보수를 시행해야 한다. 본 연구에서는 광산의 비포장도로 상태를 주기적으로 조사하는데 사용될 수 있는 스마트폰 애플리케이션을 개발하였다. 개발된 애플리케이션을 사용하면 미국 육군 공병대에서 개발한 Unsurfaced Road Condition Index(URCI) 평가 체계에 따라 필요한 정보를 현장에서 쉽게 수집하고, 비포장도로의 상태를 정량적으로 평가할 수 있다. 부산 일광광산 비포장도로 일부 구간의 조사를 위해 개발된 애플리케이션을 적용하였다. 그 결과 URCI 평가 체계에서 고려되는 7가지 인자들을 사용자 인터페이스 화면을 통해 손쉽게 조사하고, 현장에서 URCI 값을 빠르게 계산하여 비포장도로의 상태를 평가할 수 있었다. 본 연구에서 개발한 스마트폰 애플리케이션은 광산현장의 비포장도로의 상태 조사 및 평가를 위해 유용하게 활용될 수 있을 것이다.
본 연구는 도로 관제 목적으로 사용 중인 가시 카메라(Visible Camera)를 사용하여 촬영한 도로표면 영상을 화상 인식 도로표면의 상태를 식별하는 방법과 기준을 제안하였다. 먼저, 입력 화상은 낮 시간대의 아스팔트 포장 도로면을 촬영하여 도로표면 상태의 화상을 만들었고, 편광 및 웨이블릿 변환(Wavelet transform)으로 도로 표면을 5가지의 상태(건조, 습윤, 수막, 적설, 동결)로 인식할 수 있는 분류기준절차를 연구하였다. 표면 화상 인식 과정은 편광계수(수직/수평 편광 비율) 값이 1.3 이상이면 젖은 땅으로 분류한 후, 다음으로 젖은 땅을 제외한 나머지는 웨이블릿 패킷 변환을 통해 시간-주파수 분석을 하였다. 또한 영상 템플릿을 이용하여 마른 땅과 빙판의 표준적인 주파수 특성을 분석하여, 마른 땅과 빙판을 구분하였다. 입력 영상에 대해서 제안한 도로표면상태의 인식분류 및 기준에 따라, 도로표면영상에서 마른 부분과 젖은 부분을 구분한 결과를 정리하였다.
입력신호인 도로표면의 화상 데이터는 낮 시간대의 아스팔트 포장 도로면을 촬영하여 도로표면 상태의 화상을 만들었고, 편광 및 웨이블릿 변화(Wavelet transform)으로 도로 표면을 5가지의 상태(건조, 습윤, 수막, 적설, 동결)로 인식할 수 있는 분류기준절차를 연구하였다. 표면 화상 인식 과정은 편광계수에 의한 젖은 땅으로 분류한 후, 다음으로 젖은 땅을 제외한 나머지는 웨이블릿 패킷 변환을 통해 시간-주파수 분석을 하였다. 또한 영상 템플릿을 이용하여 마른 땅과 빙판의 표준적인 주파수 특성을 분석하여, 마른 땅과 빙판을 구분하였다. 도로표면영상에서 마른 부분과 젖은 부분을 구분한 결과를 정리하였다.
고속도로에서 주행속도가 높아지게 되면, 도로의 노면 상태에 따라 차량의 안전과 쾌적한 운전자의 환경이 변화될 수 있다. 이처럼 도로의 노면 상태를 결정하는 주된 인자는 도로의 평탄성과 소성변형에 의한 노면의 요철이라고 할 수 있다. 평탄하지 못한 도로를 자동차가 고속으로 주행하게 되면, 자동차의 속도에 의한 도로와의 마찰이 발생하여 자동차에는 매우 큰 흔들림이 발생하게 된다. 또한, 도로의 경우에도 자동차의 차축과 도로면에서 발생하는 충격에 의해 미세한 진동이 발생하게 된다. 그리고 광섬유 브래그 격자(FBG)센서는 외부에서 작용하는 매우 미세한 물리량에 의한 변화의 측정이 가능한 매우 우수한 계측 센서로 사용이 가능하기 때문에 온도보상형 광섬유진동센서를 제작하였고, 이를 고속도로 포장면의 평탄성 모니터링에 활용하고자 하였다.
고속도로에서 주행속도가 높아지게 되면, 도로의 노면 상태에 따라 차량의 안전과 쾌적한 운전자의 환경이 변화될 수 있다. 이처럼 도로의 노면 상태를 결정하는 주된 인자는 도로의 평탄성과 소성변형에 의한 노면의 요철이라고 할 수 있다. 평탄하지 못한 도로를 자동차가 고속으로 주행하게 되면, 자동차의 속도에 의한 도로와의 마찰이 발생하여 자동차에는 매우 큰 흔들림이 발생하게 된다. 또한, 도로의 경우에도 자동차의 차축과 도로면에서 발생하는 충격에 의해 미세한 진동이 발생하게 된다. 그리고 광섬유 브래그 격자(FBG)센서는 외부에서 작용하는 매우 미세한 물리량에 의한 변화의 측정이 가능한 매우 우수한 계측 센서로 사용이 가능하기 때문에 온도보상형 광섬유진동센서를 제작하였고, 이를 고속도로 포장면의 평탄성 모니터링에 활용하고자 하였다.
도로관리시스템(PMS)은 균열, 소성변형 등 포장상태를 정량적으로 평가하여 도로공용성을 산정하고 유지보수를 진행한다. 도로관리시스템의 도로공용성평가는 당시의 도로표면상태를 나타내지만, 도로상태는 시간에 따라 악화된다. 체계화된 도로공용성평가는 도로환경에 대한 시계열 인자가 포함되는 것이 필요하고 그것이 도로관리시스템을 향상시킬 것으로 보인다. 강우, 온도, 차량 하중 등이 도로환경인자가 될 수 있다. 현재는 이러한 인자를 측정하고 상관관계를 나타낸 자료가 없으며, 실험을 통해서 경제적 장비를 제작하고 자료를 얻는 방법을 제시하고자 한다. 여기서는 온도와 차량하중을 고려하기 위해 온도계측과 가속도계측을 시도하고 도로공용성 평가법을 개선하는 데 필요한 자료 제공방법을 제시하였다.
본 논문은 포장도로의 표면 상태를 고성능의 레이저 변위 센서를 사용하여 정밀하게 측정하고, GPS(Global Positioning System)를 사용하여 측정 위치 데이터를 획득하는 도로 표면 측정 장비 개발에 관한 논문이다. 본 연구에서는 전체 시스템을 설계하고, 차량 주행을 모사한 실험 모형을 제작하여 실내 실험을 실시하였으며, GPS 단말기로부터 실시간으로 위치 신호를 수신하여 도로면 데이터와 연동할 수 있도록 하였다. 그리고 평가 차량의 전면에 레일(rail)을 장착하여 레이저 변위 센서가 좌우로 왕복운동이 가능하도록 하였으며, 레일을 작동시킨 상태에서 도로면을 측정해 보았다. 실험 모형의 측정 곁과는 차량이 80km/h로 주행할 때 도로 표지 타이닝(tinning)의 폭 오차 3.24%, 깊이 오차 5%였다. 차량이 정지된 상태에서 레일을 작동시켜 요철을 측정하였을 경우 레일 방향에 대한 폭 오차는 0.07%였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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