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서울특별시 스마트가로등 시스템 구축 기본설계 용역 :최종 보고서 .[1]
제출문 3
목차 4
 Ⅰ. 과업의 개요 18
  1.1 과업의 배경 19
  1.2 과업의 필요성 21
  1.3 과업의 범위와 내용 22
 Ⅱ. 스마트가로등 시스템 국내외 동향 및 현황 조사 분석 26
  2.1 스마트가로등 시스템 개념 및 추진 배경 28
  2.2 스마트가로등 시스템 국내외 추진현황 33
  2.3 스마트가로등 시스템의 기술 동향 77
  2.4 스마트가로등 시스템의 요소 기술 92
 Ⅲ. 서울시 가로등 관련 시스템 설비현황 조사 및 분석 110
  3.1 가로등 시설현황 조사 및 분석 111
  3.2 원격제어·모니터링 시스템 구축 및 운용현황 조사 및 분석 125
  3.3 주요 도로 교통량 조사 및 분석 144
 Ⅳ. 서울시 스마트 LED 도로조명 시스템 시범사업 효과 분석 149
  4.1 무교로 스마트가로등 시범사업 심층 분석 151
  4.2 통일로 스마트가로등 시범사업 심층 분석 154
  4.3 장안벚꽃로 스마트가로등 시범사업 심층 분석 163
 Ⅴ. 스마트가로등 점·소등 및 유지관리 시스템 구축 방안 172
  5.1 기존 가로등 설비의 유지관리 개선 방안 173
  5.2 가로등 설비 점·소등 및 유지관리의 일원화 방안 178
  5.3 가로등 유지관리의 자동화 방안 184
  5.4 가로등 관리시스템 구축 방안 185
  5.5 스마트가로등 적용 센서 기술 189
 Ⅵ. 스마트가로등 디밍제어 기술 196
  6.1 국내·외 가로등 디밍제어 기술, 제품, 시나리오 조사 및 분석 197
  6.2 도로환경에 따른 스마트가로등 설계 고려사항 204
  6.3 도로 차선 수·교통량·시간대별·종류별 디밍 시나리오 개발 218
  6.4 SMPS 표준화 방안 244
 Ⅶ. ICT 활용한 유지관리 방안 및 시민 편의 제공방안 253
  7.1 스마트가로등과 인공지능, IoT 등 ICT와의 연계·활용 방안 254
  7.2 스마트가로등 IoT 센서 수집데이터의 시민 편의 제공방안 265
  7.3 스마트가로등 추진을 위한 24시간 상시전원 투입 방안 273
 Ⅷ. 스마트가로등 시스템 기본설계 276
  8.1 스마트가로등 시스템 구성방안 277
  8.2 스마트가로등 디밍제어 기술 및 적용 방안 282
  8.3 스마트가로등의 조명연출 방안 284
  8.4 스마트가로등 운용 플랫폼의 상호 운용성·보안성 확보 방안 287
  8.5 스마트가로등 표준화 및 시스템 규격화 방안 288
  8.6 실시설계를 위한 상세기준과 방향 291
 Ⅸ. 스마트가로등과 시스템 설계모델 292
  9.1 서울시 도로 종류별, 노선별 상세 표준화 설계 293
  9.2 스마트가로등 시스템 서버 사양 및 규격 301
  9.3 스마트가로등 시스템 유지관리 가이드라인 306
  9.4 서울시 ‘좋은 빛 심의’ 관련 스마트가로등 심의도서 표준양식 308
 Ⅹ. 정책적 제안 및 결론 313
  10.1 서울시 스마트가로등 시스템 구축을 위한 정책제언 314
  10.2 용역의 결론 318
그림 차례 7
 그림 1.1 과업의 적용 범위 및 내용 22
 그림 2.1 스마트가로등 통신방식과 개념도 29
 그림 2.2 국제적으로 통용되는 스마트가로등 정의 30
 그림 2.3 기존 무선원격제어시스템 구조 32
 그림 2.4 스마트조명 시스템을 위한 스마트 도시 중앙 관제 시스템 33
 그림 2.5 스마트가로등 추진 지자체 현황 34
 그림 2.6 스마트시티 서울 추진 6개 분야 및 18개 정책과제 35
 그림 2.7 부산시 1차 해운대구 구간(벡스코 ~ 홈플러스) 스마트가로등 38
 그림 2.8 부산시 2차 북구 구간(만덕역 ~ 한신아파트) 스마트가로등 38
 그림 2.9 스마트가로등 구성도 38
 그림 2.10 부산 실증단지에 설치된 스마트가로등 구성 38
 그림 2.11 부산시 스마트가로등 실증사업 시스템 구성도 39
 그림 2.12 부산시 루트 AP 및 서비스 AP 설치 40
 그림 2.13 부산시의 스마트가로등 기반의 안전관리 서비스 41
 그림 2.14 스마트 보안등 설치사례 43
 그림 2.15 세종특별자치시 스마트가로등 시스템 46
 그림 2.16 여주시 월별 시간당 통행량 및 에너지 절감률 49
 그림 2.17 정읍시 통합 원격제어 감시시스템 적용 사례 53
 그림 2.18 차량·보행자가 없을 때 와 있을 때 20%, 100% 가로등 55
 그림 2.19 스마트가로등 추진 국가 현황 56
 그림 2.20 로스앤젤레스 로엠 적용 전?후 비교 57
 그림 2.21 시티터치 스마트 커넥티드로우 라이팅 관리시스템 58
 그림 2.22 로스앤젤레스의 스마트가로등을 이용한 센서 기반 애플리케이션 59
 그림 2.23 텔레셀 시스템을 적용한 스마트가로등 60
 그림 2.24 에인트호번 시의 디밍 시스템 적용 후 모습 64
 그림 2.25 에인트호번의 프리 스트리트 65
 그림 2.26 바르셀로나의 스마트가로등 67
 그림 2.27 시스코 스마트주차 서비스 68
 그림 2.28 스페인 카나리아 제도 디밍시스템 적용 사례 69
 그림 2.29 다부처(국토부, 과기정통부, 산자부, 행안부) 스마트 도로조명 플랫폼 구성도 71
 그림 2.30 국내 스마트가로등으로 명칭 되어 수요처에 유통 중인 사례 71
 그림 2.31 스마트가로등의 경제·산업적 파급효과 시뮬레이션 74
 그림 2.32 스마트가로등의 사회적 파급효과 75
 그림 2.33 스마트가로등 세계 시장 전망 76
 그림 2.34 서스테인더(Sustainder) 시스템 구성도 82
 그림 2.35 인티웰 시스템 구성도 83
 그림 2.36 가보테크 스마트가로등 시스템 구성도 86
 그림 2.37 영상감지 센서 86
 그림 2.38 감지 존 통과 여부 판단 86
 그림 2.39 스마트가로등 네트워크 구성도 88
 그림 2.40 스마트 도로조명 시스템 동작 예시 89
 그림 2.41 에펠의 스마트가로등 시스템 구성도 89
 그림 2.42 스마트 디바이스 (등기구 일체형과 등주 부착형) 90
 그림 2.43 스마트센서 종류 및 기술 사양 91
 그림 3.1 가로등 광원별 현황(구청별) 120
 그림 3.2 메탈 할라이드 램프 현황(구청별) 120
 그림 3.3 메탈 세라믹 램프 현황(구청별) 121
 그림 3.4 나트륨등 현황(구청별) 121
 그림 3.5 LED 램프 현황(구청별) 122
 그림 3.6 형광램프류 현황(구청별) 122
 그림 3.7 가로등 관제센터 점·소등 시스템 (개선 전) 125
 그림 3.8 가로등 관제센터의 설비 126
 그림 3.9 가로등 관제센터 점·소등 시스템(개선 후) 130
 그림 3.10 남산 가로등 관제센터 전경 (실외, 실내) 132
 그림 3.11 남산 가로등 관제센터의 서버실 구성도 133
 그림 3.12 남산 가로등 관제센터의 모니터링 시스템 구성도 133
 그림 3.13 관악산중계소 전경 134
 그림 3.14 북악산 중계소 전경 135
 그림 3.15 안산 중개소 전경 136
 그림 3.16 강동 중계소 전경 137
 그림 3.17 노원 중계소 전경 138
 그림 3.18 강서 중계소 전경 139
 그림 3.19 중계소 구성도 140
 그림 3.20 현장 양방향 점?소등 감시기 구성도 141
 그림 3.21 현장의 가로등 제어 시스템 141
 그림 3.22 조도계 메인 화면 및 조도 감시기 기본 정보 142
 그림 3.23 서울시 조도계 지도화면 142
 그림 3.24 서울시 차로별 도로 현황 144
 그림 3.25 서울시 교통정보 열람(교통량·속도 등) 145
 그림 3.26 통일로 시간대별 야간 평균 통행량 146
 그림 3.27 통일로 요일별 야간 평균 통행량 147
 그림 3.28 통일로 유입 구간의 야간 시간대 통행량 147
 그림 3.29 통일로 유출 구간의 야간 시간대 통행량 147
 그림 3.30 새문안로 통행량 (2019/5) 148
 그림 3.31 성산로 통행량 (2019/5) 148
 그림 3.32 새종대로 통행량 (2019/5) 148
 그림 3.33 화랑로 통행량 (2019/5) 148
 그림 3.34 경인로 통행량 (2019/5) 148
 그림 3.35 서부간선도로 통행량 (2019/5) 148
 그림 4.1 무교로 사업 구간 152
 그림 4.2 무교로 디밍제어 전·후 비교 152
 그림 4.3 일자별 통행량 비교 152
 그림 4.4 요일별 통행량 비교 152
 그림 4.5 무교로의 1년간 에너지 절감률 153
 그림 4.6 무교로의 월별 에너지 절감률 153
 그림 4.7 무교로의 요일별 에너지 절감률 153
 그림 4.8 통일로 시범사업 구간 155
 그림 4.9 통일로 스마트가로등 배치도 155
 그림 4.10 통일로 스마트가로등 설치 시설물 156
 그림 4.11 스케줄 모드 디밍제어 157
 그림 4.12 스마트센서 기반 디밍제어 158
 그림 4.13 통일로 요일별 평균 통행량 결과 비교 159
 그림 4.14 통일로 일별 교통량 변화 그래프 159
 그림 4.15 통일로 적용 디밍제어 방식 160
 그림 4.16 통일로 가로등 교체 전·후의 에너지 절감률 비교 160
 그림 4.17 통일로 가로등 요일별 에너지 절감률 비교 161
 그림 4.18 통일로 일별 에너지 절감률 비교 161
 그림 4.19 일별 에너지 절감률 비교 161
 그림 4.20 통일로 월별 에너지 절감률 162
 그림 4.21 통일로 요일별 에너지 절감률 162
 그림 4.22 장안벚꽃로 시스템운영 프로세서 164
 그림 4.23 장안벚꽃로 사물 인식 및 반응 패턴 결정 164
 그림 4.24 장안벚꽃로 Light Zone 운영 164
 그림 4.25 장안벚꽃로 근거리 통신 165
 그림 4.26 장안벚꽃로 LTE 원거리 통신 166
 그림 4.27 장안벚꽃로 적용구간 167
 그림 4.28 장안벚꽃로 디밍제어 전·후 167
 그림 4.29 장안벚꽃로 제품 설치도 및 전력 결선도 167
 그림 4.30 관제센터 및 현장 간 가로등 운영 프로세스 169
 그림 4.31 통합관제의 주요 기능 169
 그림 4.32 고장 진단 프로세스 170
 그림 4.33 장안벚꽃로의 효과 분석 171
 그림 5.1 서울시 가로등 유지관리 시스템 174
 그림 5.2 가로등 무선 점·소등 시스템 작동 체계도 175
 그림 5.3 OCF와 TALQ의 관계 183
 그림 5.4 서울시의 스마트가로등 유지관리 자동화 방안 모델 184
 그림 5.5 가로등 통합 관리시스템 구축 방향 186
 그림 5.6 서울시 스마트가로등 통합 관제센터 운영 방안 187
 그림 5.7 영상감지 센서의 감지분석 195
 그림 5.8 영상감지 센서의 차량, 인체 감지 195
 그림 6.1 0-10V 제어 인터페이스 199
 그림 6.2 PWM
제어 인터페이스 200
 그림 6.3 동적 조명 제어 시나리오 예 203
 그림 6.4 청계천로(M3) 시뮬레이션 결과 215
 그림 6.5 방화대로(M3) 시뮬레이션 결과 216
 그림 6.6 디밍제어 시나리오 단계 217
 그림 6.7 시간별 교통량 분석 (TOPIS 결과 활용) 232
 그림 6.8 매개변수의 확인 방법(밤고개로) 233
 그림 6.9 소파로의 교통량 및 조명등급 산정  표 238
 그림 6.10 아차산로의 교통량 및 조명등급 산정  표 238
 그림 6.11 밤고개로의 교통량 및 조명등급 산정 239
 그림 6.12 오정로의 교통량 및 조명등급 산정 239
 그림 6.13 신정로의 교통량 및 조명등급 산정 240
 그림 6.14 서오릉로의 교통량 및 조명등급 산정 240
 그림 6.15 광진교의 교통량 및 조명등급 산정 241
 그림 6.16 평창문화로의 교통량 및 조명등급 산정 241
 그림 6.17 김포대로의 교통량 및 조명등급 산정 242
 그림 6.18 문성로의 교통량 및 조명등급 산정 242
 그림 6.19 10개 도로별 디밍 시나리오 243
 그림 6.20 디밍 신호의 전압 전류 커브의 종류 252
 그림 6.21 SMPS의 디밍 커브 예 (청계천로) 252
 그림 7.1 스마트시티의 개념 254
 그림 7.2 사물인터넷 구성 개념도 256
 그림 7.3 국내외 스마트시티와 스마트가로등 연계활용 조사 257
 그림 7.4 스마트가로등 연계 가능 IoT 기술 258
 그림 7.5 스마트도시담당관에서 진행하는 스마트 폴과 S-DOT 259
 그림 7.6 스마트가로등의 IoT 기술 접목 활용방안 260
 그림 7.7 국토부 스마트시티 통합플랫폼과 5대 국민 안전 서비스 연계 264
 그림 7.8 복합 환경 가로등 265
 그림 7.9 안심 주차 서비스 266
 그림 7.10 주거 환경 개선 스마트 방역 서비스 267
 그림 7.11 스마트 횡단보도(출처: 구미시 옥계초등학교 인근 설치사례) 268
 그림 7.12 실시간 신호제어 서비스 구성도 269
 그림 7.13 돌발 상황관리 서비스 구성도 270
 그림 7.14 119 긴급출동 지원서비스 구성도 271
 그림 7.15 스마트환경 모니터링 지원서비스 구성도 272
 그림 7.16 24시간 상시전원 신설 설치 안 274
 그림 8.1 스마트 도시와 스마트가로등 시스템 구성방안 277
 그림 8.2 스마트가로등 플랫폼 구성 279
 그림 8.3 스마트가로등 시스템 유지관리 항목 280
 그림 8.4 서울 50개 도로의 교통량 분석에 의한 디밍 적용 유?무 282
 그림 8.5 기본설계 디밍 시나리오 283
 그림 8.6 서울시 도시조명 색온도 구성안 285
 그림 8.7 이기종 간 호환성 확보를 위한 서울시   표준 프로토콜 필요성 287
 그림 8.8 실시설계를 위한 도서 예 291
 그림 9.1 강서구 방화대로 실시설계 방향 296
 그림 9.2 종로구 청계천로 실시설계 방향 296
 그림 9.3 청계천로 실시설계 결과 도면 297
 그림 9.4 방화대로 실시설계 결과 도면 297
 그림 9.5 스마트가로등 관제센터 예시 도와 기능 301
 그림 9.6 스마트가로등 운영 가시화과 최적화 플랫폼 운영 예시도 303
 그림 9.7 스마트가로등 기반 플랫폼 구성 및 운영도 305
 그림 9.8 스마트가로등 운영 유지관리 프로세스 예 307
 그림 9.9 스마트가로등 장애 복구 계획 예 307
 그림 10.1 서울시 스마트가로등 통합관제 센터의 기대 317
 그림 10.2 용역의 결론 319
표 차례 13
 표 2.1 기존 가로등과 스마트가로등 비교 30
 표 2.2 스마트가로등과 스마트 폴의 특징 비교 31
 표 2.3 기존 원격제어시스템과 스마트가로등 원격제어시스템의 비교 32
 표 2.4 부산 실증단지 가로등 비교 37
 표 2.5 부산 실증단지 스마트가로등 제원 37
 표 2.6 스마트 노드 주요 특징 39
 표 2.7 창원시 스마트가로등 개선사업의 적용 기술 44
 표 2.8 세종시 시스템 설치 내역 45
 표 2.9 구간별 세부 설치내용 46
 표 2.10 스마트가로등 시스템의 기능 47
 표 2.11 구간별 전력량, 전기요금 비교 48
 표 2.12 스마트가로등 적용 에너지 절감 분석 48
 표 2.13 미국 로스앤젤레스 로엠 시스템 57
 표 2.14 텔레셀 시스템 구성 60
 표 2.15 니어스카이 시스템 구성 63
 표 2.16 에인트호번의 라이트-에스 64
 표 2.17 스페인 카나리아 제도의 스마트 도로조명 69
 표 2.18 포르투갈 아라이올로스의 스마트 도로조명 70
 표 2.19 중국 스마트가로등 주요 기업 79
 표 2.20 심콘 운영 프로그램 내용 80
 표 2.21 심콘 제어기 사양 81
 표 2.22 에펠 시스템의 스마트 디바이스 종류 90
 표 2.23 국내 LED 시스템 조명 및 조명 응용 관련 기술개발 현황 95
 표 2.24 해외 주요 LED 업체의 동향 96
 표 2.25 국내 인증제도 비교 98
 표 2.26 실외 조명의 비교(기존 조명 vs LED 조명) 및 고효율인증 현황(단위: W, 천원) 98
 표 2.27 한국도로공사의 LED 가로등과 터널 등기구   표준 99
 표 2.28 LED 조명 관련 KS 인증기준 100
 표 2.29 컨버터의 종류 102
 표 2.30 스마트조명 전용 DALI 2와 DALI 비교 104
 표 2.31 세대별 이동통신 주요특징 105
 표 2.32 4G와 5G 요구사항 비교 105
 표 3.1 가로등 시설 총괄 현황 111
 표 3.2 설치장소별 등주 현황 111
 표 3.3 재질 및 모형별 등주 현황 111
 표 3.4 설치장소별 등기구 현황 112
 표 3.5 광원별 등기구 현황 112
 표 3.6 모형별 분전함 현황 112
 표 3.7 구청별 시설 현황(총괄) 113
 표 3.8 가로등 광원별 현황(구청별) 114
 표 3.9 구청별 메탈할라이드 램프 현황 115
 표 3.10 구청별 메탈세라믹 램프 현황 116
 표 3.11 구청별 나트륨램프 현황 117
 표 3.12 구청별 LED 램프 현황 118
 표 3.13 구청별 형광 램프류(형광등, 삼파장) 현황 119
 표 3.14 구청별 분전함 현황 (모형별) 123
 표 3.15 분전함 감시장치 설치 위치(60개소) 127
 표 3.16 가로등 점·소등 제어용 무선국과 수신기 현황 128
 표 3.17 자치구별 가로등 원격 감시시스템 운영현황 129
 표 3.18 남산 가로등 관제센터의 개요 131
 표 3.19 관악산중계소의 개요 134
 표 3.20 북악산 중계소의 개요 135
 표 3.21 안산 중계소의 개요 136
 표 3.22 강동 중계소의 개요 137
 표 3.23 노원 중계소의 개요 138
 표 3.24 강서 중계소의 개요 139
 표 3.25 서울시 차로별 도로 현황 144
 표 4.1 3개소 시범사업 효과 비교 결과 150
 표 4.2 무교로 스마트가로등 구축 내용 151
 표 4.3 무교로 스마트가로등 시스템 세부 사양 151
 표 4.4 통일로 적용 스마트가로등 시스템 제품 구성 155
 표 4.5 통일로 조광 설정값 157
 표 4.6 통일로 요일별 통행량 분석 159
 표 4.7 통일로 에너지 절감 비교 160
 표 4.8 장안벚꽃로 설비현황 163
 표 4.9 시스템운영 내용 168
 표 5.1 스마트가로등 설비의 일원화 및 시스템화를 위한 정보  표시 추가 항목 180
 표 5.2 OCF vs oneM2M (IoTF 사물인터넷융합포럼 2020.2 참조) 182
 표 5.3 서울시 스마트가로등 통합 관제센터 운영의 장단점 188
 표 5.4 차량감지기(센서) 기술의 특징 192
 표 5.5 차량감지기(센서) 장·단점 193
 표 6.1 시간 교통량에 따른 디밍제어 운영기준 예시(경부선:대전나들목) 198
 표 6.2 자동차 교통을 위한 도로조명의 휘도 기준 198
 표 6.3 디밍 인터페이스의 비교 201
 표 6.4 도로의 구분 - 도로법 기준 204
 표 6.5 도로의 규모별 기준 - 국토교통부령 205
 표 6.6 도로의 기능별 기준 - 국토교통부령 205
 표 6.7 도로의 기능별 설계속도 - 국토교통부령 206
 표 6.8 운전자 도로조명 기준 206
 표 6.9 운전자에 대한 도로조명의 휘도 기준 207
 표 6.10 보행자를 위한 도로조명의 기준 207
 표 6.11 도로에 따른 조명등급 분류(CIE) 208
 표 6.12 도로의 조명등급에 따른 노면 휘도의 기준(CIE) 208
 표 6.13 보행자 마찰지역에서의 휘도 기준 209
 표 6.14 보행자 지역에서의 여러 가지 도로 형태에 따른 조명등급(CIE) 210
 표 6.15 보행자 지역에 대한 조명 요구 조건(CIE) 210
 표 6.16 평균 노면 휘도 및 휘도균제도 유지 값 기준(미국) 211
 표 6.17 평균 노면 조도 유지 값 기준(미국) 211
 표 6.18 보행자 도로에 대한 평균 조도 유지 값 기준(미국) 212
 표 6.19 노면의 기준 휘도 (일본 도로조명시설) 213
 표 6.20 보행자에 대한 도로조명 기준 (일본) 213
 표 6.21 시뮬레이션에 사용된 조명기구 제원 및 배광곡선(청계천로 예시) 215
 표 6.22 CIE 등급에서의 도로조명등급 매개변수 219
 표 6.23 국내도로의 제한속도 220
 표 6.24 국내도로의 설계속도 220
 표 6.25 도로별 교차 방법 221
 표 6.26 조명환경관리구역의 구분 223
 표 6.27 서비스 수준별 교통류의 상태 224
 표 6.28 자동차 전용도로와 신호가 없는 4차로 이상의 일반도로 유형 I 서비스 수준 230
 표 6.29 신호가 있는 4차로 이상의 지방부 도로 유형 II 서비스 수준 230
 표 6.30 M 조명등급 매개변수 (자동차 교통을 위한 도로조명) 231
 표 6.31 매개변수를 이용한 조명등급(M) - 밤고개로 233
 표 6.32 시간대별 조명등급 - 밤고개로 234
 표 6.33 선정 도로에 대한 조명등급 및 디밍 시나리오 235
 표 6.34 50개 도로 시나리오 설정 통계 237
 표 6.35 전원공급용 컨버터의 종류 - 한국도로공사   표준 244
 표 6.36 전원공급용 컨버터의 종류 - 부산광역시   표준 245
 표 6.37 전원공급용 컨버터의 종류 - 광주광역시   표준 247
 표 6.38 전원공급용 컨버터의 종류 - 서울특별시   표준 249
 표 6.39 LED 컨버터   표준 비교 251
 표 9.1 분석 도로별 설계 사양 294
 표 9.2 실시설계 도로 (청계천로, 방화대로)의 자재와 시스템 297
 표 9.3 8개 실시설계 도로의 도로 상황 298
 표 9.4 8개 실시설계 도로의 시스템 설치 수량과 총공사비 298
 표 9.5 등주 구조 299
 표 9.6 중력 하중 299
 표 9.7 하중 검토 결과 299
 표 9.8 도로조명 수량 대비 운영 서버 사양 302
 표 9.9 스마트가로등 서버 운영 업무 범위 302
 표 9.10 스마트가로등 플랫폼 주요 기능 예시 303
 표 9.11 스마트가로등 서버의 품질 특성 304
 표 9.12 좋은 빛 위원회 심의대상 시설 309