시뮬레이션을 활용한 스마트 LED 가로등 시스템의 인증기준 제안 및 검증

Abstract

본 논문은 인증기준이 미비한 융․복합 신제품인 스마트 LED 가로등 시스템에 대해 시뮬레이션 방법을 활용하여 인증기준을 제안하고 실제 사례를 통해 인증기준을 검증한다. 스마트 LED 가로등 시스템의 인증기준 제시를 위한 가장 중요한 문제 중 하나는 도로조명등급 범위 내에서 조명의 밝기를 조절하는 디밍(Dimming) 제어이다. 본 논문은 관련한 인증기준으로 디밍 제어 지연시간, 디밍 제어 유지시간 및 디밍 제어 시 동시에 제어되는 가로등 수를 제안한다. 제안한 인증기준의 시뮬레이션 기반 시험 및 검증을 위해 가로등과 차량으로 구분하여 모델링을 수행하고, 이후 도로를 포함한 전체 스마트 LED 가로등 시스템을 모델링한다. 가로등 모델링은 Relux, 차량 모델링은 해석적 수식을 사용했으며 두 모델링 결과를 활용하여 Simio로 전체 스마트 LED 가로등 시스템 모델을 구현한다. 시뮬레이션 실험은 크게 인증기준 제시를 위한 실험과 실제 국내 도로에 적용 및 검증하는 실험으로 진행하였다. 설치 환경, 차량의 속도에 따라 630개의 시나리오를 식별하여 인증기준 제시를 위한 실험을 진행하였다. 이후 해당 실험 결과를 활용하여 대한민국 실 도로에 대한 검증을 수행하였는데 산출한 인증기준을 통해 가로등 시스템을 보다 효율적으로 운영할 수 있는 대안을 제시하였다. 본 연구에서 제안한 시뮬레이션 방법은 스마트 LED 가로등 시스템 뿐만 아니라 인증기준이 미비한 다양한 융․복합 신제품에도 적용 가능할 것으로 기대한다.

This paper proposes certification standards for smart LED streetlight systems using simulation-based testing and verification. The lack of certification standards for smart LED streetlight systems has been identified as a critical issue, particularly concerning dimming control. This paper proposes three dimming control standards: the minimum time to initiate dimming, the duration of the dimming period, and the number of concurrent streetlights that can be controlled. For simulation modeling, Relux and analytical formulas are used to model streetlights and vehicles, respectively. The two models are integrated into the smart LED streetlight system models using Simio. The simulation experiments were conducted with two objectives: to present certification standards and to apply and verify real-world cases. Six hundred thirty scenarios were identified according to the installation environment and vehicle speed certification criteria suggestion. Then, the experimental results were applied to a specific road in the Republic of Korea. The certification criteria proposed in this study offer alternative approaches to operating the streetlight system more efficiently. The proposed simulation method proposed in this study can be applied to smart LED street lighting systems and various new products lacking certification standards.