2.1 내장된 차체 테스트

빛공해 방지법의 적용범위를 지정한 시행령 제2조에 따르면 광고조명은 ‘옥외광고물 등의 관리와 옥외광고산업 진흥에 관한 법률(이하 옥외광고물법)’에 따라 허가를 받아야 하는 옥외광고물에 설치되거나 광고를 목적으로 그 옥외광고물을 비추는 발광기구 및 부속장치로 정의된다. 정리하자면, 허가대상 옥외광고물 중 야간에 볼 수 있도록 조명기구를 설치한 것을 빛공해 방지법상의 광고조명으로 정의할 수 있다.

법적용 대상인 광고조명은 빛공해 방지법 제11조에 따라 ‘빛방사허용기준’을 초과하지 않도록 해야한다. 빛방사허용기준에 따르면 시간에 따른 변화가 없는 일반 광고조명의 경우 표 1의 기준이 적용된다.^[5] 광고조명이 설치된 지역의 조명환경구역에 따라 허용되는 발광표면 휘도의 최대값이 결정되며 이 값을 초과하지 않도록 규제하고 있다. 광고조명을 측정하였을 때 발광표면 휘도 최대값이 조명환경관리구역에 따른 빛방사허용기준을 초과하게 되면 개선명령 및 과태료 부과의 대상이 될 수 있다. 발광표면휘도의 측정은 점휘도계, 면휘도계를 사용하며 ‘빛공해 공정시험기준’에 포함된 내용을 준수하여 실시해야 한다.^[6]

2014년 ‘빛공해 방지를 위한 광고조명 설치·관리 권고기준(이하 권고기준)’이 고시되어 광고조명 설치시 준수해야 하는 사항이 제시되었고 채널레터형의 사용을 권장하였으나 실제 야외에서 측정한 결과 다수의 채털레터형이 휘도기준을 초과하고 있는 상황이다.^[7][8]

광고조명의 빛방사허용기준으로 적용되는 발광표면 휘도는 광고조명 제조·설치업체에서 적용하기에 어려운 단위이다. 휘도계는 고가의 장비로 대부분의 광고조명 제조업체는 보유하고 있지 않아 제조 단계에서 발광표면 휘도를 측정할 수 없다. 광고조명을 제작하는 과정에서 빛공해 저감 여부를 미리 판단하기 용이한 정량적 지표가 제시된다면 빛공해 문제 해결 용이할 것으로 판단된다. 빛공해의 개선을 위해 설치 이전 단계에서 빛공해 발생 여부를 판단하고 개선을 유도하기 위한 보완책이 필요하다.

2.2 국제기관 및 해외 기준의 광고조명 빛공해 규제 방식 분류

국내 법제도적 문제점 보완을 위해 광고조명의 빛공해를 제한하는 국제기관 및 해외의 기준을 조사하였다. 기준에 대한 분석을 통해 광고조명에 적합한 빛공해 저감방안에 대한 근거를 마련하였다. 규제의 방법은 조명제품에 대한 적용단계별로 분류하였다.

3.1 광고조명 휘도측정

광고조명의 빛공해 원인 및 실태 파악을 위해 다수의 광고조명에 대한 측정과 분석이 필요하다. 이와 관련하여 2015년 10월부터 12월까지 서울시 도시빛정책과의 용역사업을 통해 수행한 서울시 25개 자치구에 위치한 광고조명 372개의 실태조사 데이터에 대한 휘도분석을 실시하였다.^[9]

광고조명의 휘도는 ‘빛공해공정시험기준-일반 광고조명의 발광표면 휘도 측정방법’에 규정된 측정방법에 따라 LMK Mobile Advanced system를 사용하여 측정하고 LMK LabSoft를 이용해 최대휘도를 분석하였다. 광고조명의 조명방식은 2014년 환경부에서 고시한 ‘빛공해 방지를 위한 광고조명 설치·관리 권고기준’의 조명방식 정의에 따라 내조형, 외조형, 자체발광형, 채널레터형, HALO형으로 분류했다. 측정한 광고조명을 조명방식별로 구분하고 조명환경관리구역에 따른 발광표면 휘도 기준을 적용하여 기준초과 여부를 확인하고 초과비율을 계산하여 정리하였으며 그 결과는 표 5와 같다.

측정대상 372개 중 263개가 발광표면 휘도 기준을 초과하는 것으로 나타났다. 내조형은 44.8%의 초과비율을 보여 다른 조명방식보다 상대적으로 초과비율이 낮은 것으로 나타났으며, 외조형은 87.8%의 초과비율을 나타내 대부분이 휘도기준을 초과하는 것으로 나타났다. 채널레터형은 가장 많이 설치되어 있는 조명방식이었으며 72%의 초과비율을 나타냈다. 자체발광형은 네온사인을 사용한 것이 5건, 광고물 가장자리에 LED 모듈을 부착하여 사용하는 방식이 40건이었으며 모두 휘도기준을 크게 초과하는 것으로 나타났다. HALO형은 설치사례가 많지 않았으며 66.7%의 초과비율을 나타냈다. 외조형은 광원의 직접 노출에 의해 기준을 크게 초과하고 있어 설치방식에 대한 수정 및 제한이 필요한 것으로 분석되었으며, 자체발광형의 경우 모두 기준을 초과하며 비효율적이므로 사용을 금지하는 것이 적합하다고 판단된다.

간접방식의 조명형태를 가진 내조형과 LED 모듈을 사용한 채널레터형, HALO형의 빛공해 특성에 대한 분석이 필요하다. 채널레터형과 HALO형은 동일한 광원을 사용하여 특성이 유사하고 다수 설치되는 것이 채널레터형이므로 본 논문에서는 채널레터형을 대표로 하여 실험 및 분석을 실시하였다.

그림. 1. 광고조명의 조명방식

Fig. 1. Lighting type of advertisement lighting

3.2 내조형 광고조명 빛공해 특성 분석

내조형의 경우 실태조사에서 기준을 초과하는 비율이 다른 조명방식보다 낮은 것으로 나타났다. 하지만 전방향으로 빛을 방출하는 형광등을 광원으로 사용하며 전면의 플렉스 또는 아크릴을 투과시켜야 하기 때문에 효율적이지 못하다. 그림 3은 내조형 광고조명의 내부구조로 전체 면적을 조명하기 위해 많은 에너지를 사용하며 총 광속 사용량 또한 많다. 결과적으로 내조형의 경우 발광표면휘도는 낮게 측정되지만 전체적인 광량이 많고 에너지 낭비가 심하므로 사용을 규제하여야 한다.

그림. 2. 내조형 광고조명 측정사례

Fig. 2. Measurement example on internally emitting type

3.3 채널레터형 광고조명 빛공해 특성 분석

채널레터형은 실태조사 결과 중 가장 많은 조명방식으로 나타났으며, 측정대상 중 72%가 빛방사허용기준을 초과하는 것으로 나타났다. 채널레터형 광고조명을 색상별로 휘도분석한 결과 그림 4와 같이 백색 외의 색상은 500 cd/㎡ 이하의 휘도가 나타나지만, 백색에서는 제4종 조명환경관리구역 기준인 1,000 cd/㎡을 초과하는 높은 휘도가 측정되었다. 하지만 그림 5의 측정 사례와 같이 모든 채널레터형 광고조명의 백색이 휘도기준을 초과하지는 않는 것으로 나타나 제조과정에 대한 분석이 필요하다. 또한 전체 광고면적에서 휘도기준을 초과하는 면적이 작으므로 내조형에 비하여 실질적인 빛공해가 적고 에너지 사용량도 적은 것으로 나타났다.

그림. 3. 내조형 광고조명 내부 구조

Fig. 3. Internal structure of internally emitting type

그림. 4. 채널레터형 색상별 휘도분석 결과

Fig. 4. Luminance analysis results by channel letter type color

그림. 5. 채널레터형 측정사례

Fig. 5. Measurement example on channel letter type

채널레터형 간판을 제작하는 광고조명 제조업체들을 방문하여 조사한 결과 체널레터형 광고물은 LED 모듈, 확산판, 색상 시트지로 구성되어 있으며 측면부에 프레임이 위치한다. LED와 확산판 사이의 거리는 양산되는 알루미늄 프레임을 사용하기 때문에 약 8cm로 고정된다. 프레임 두께가 의미하는 확산판과 LED 모듈 사이의 거리는 일정하므로 LED 모듈의 성능 및 배열, 확산판 및 시트지의 투과율이 광고조명의 밝기에 영향을 주는 요소이다.

5.1 채털레터형 광고조명 발광표면 휘도 실험 방법

실험을 위해 광고조명 제조업체에서 채널레터 광고조명 제작을 위해 사용하는 방식과 동일한 구조로 20cm×20cm×8cm(가로×세로×높이)의 광고조명 박스를 제작하였다. 박스의 전면에 사용되는 커버는 2mm 두께의 광확산판으로 시트지가 부착되지 않는 것, 색상 시트지 5종(백색, 황색, 청색, 녹색, 적색)을 부착한 커버로 구성하여 실험을 실시하였다. 실험에 사용된 LED 모듈의 모델은 여러 광고조명 제작업체에서 보편적으로 사용하는 SS Light의 KPL 3구 백색으로 색온도 8000 K, 정격전압 12 V, 정격전력 0.72 W의 3구 LED 모듈이다. 다양한 시트지 색상에 대해 광고조명 내부에 배치된 3구 LED 모듈의 수를 1∼10개로 변경하며 측정하였다.

일반적으로 채널레터의 글씨 부분의 폭은 일정하므로 길이의 측정을 통해 발광부의 면적을 계산하는 방식으로 하여 식(1)의 형태로 광고조명의 발광면적당 소비전력(W/㎡)을 계산하였다. 휘도는 Konica Minolta의 CA-2000을 사용하여 측정했다. 측정에 사용된 휘도계는 측정한 발광면에 대한 휘도분포, 색온도, 색좌표 등을 확인할 수 있는 장비이며 주로 디스플레이 불량검사에 사용된다. 해당 실험에서는 광고물 내부의 LED 설치에 따른 휘도를 확인하므로 목적에 적합한 장비로 선정하였다.

그림. 6. 실험 진행 절차

Fig. 6. Procedure of the experiment

그림. 7. 채널레터형의 발광면적당 소비전력 측정을 위한 실험세트 구성

Fig. 7. Experimental set for measurement of power density per unit area of channel-letter type

5.2 발광면적당 소비전력(W/㎡)에 따른 발광표면휘도 측정결과

LED 모듈 배열에 따른 발광면적당 소비전력(W/㎡)에 따른 발광표면 휘도 측정값을 그래프로 나타낸 결과는 그림 8, 그림 9와 같다. 광고조명의 발광표면 휘도는 최대값으로 규정되어 있지만 LED 모듈의 배치에 따라 최대포인트가 변화할 수 있으므로 평균휘도와 최대휘도를 함께 분석하고 발광표면휘도 기준인 800cd/㎡(3종 조명환경관리구역) 및 1,000cd/㎡(제4종 조명환경관리구역)과 비교하였다.

커버에 백색, 적색, 녹색, 청색의 시트지를 부착한 커버는 모든 조건에서 휘도 기준보다 훨씬 낮은 휘도가 측정되어 기준초과의 가능성이 없는 것으로 나타났다. 시트지를 붙이지 않은 조건과 황색에서만 기준 초과의 가능성이 있는 것으로 확인되었다. 평균휘도를 기준으로 분석하면 시트지가 부착되지 않은 커버는 약 87W/㎡에서 제3종 조명환경관리구역의 발광표면 휘도 기준을 초과할 수 있으며 109W/㎡에서는 제4종 조명환경관리구역의 발광표면 휘도 기준을 초과할 수 있다. 노란색 시트지를 부착한 커버는 149 W/㎡에서 제3종 기준을 초과할 수 있으며 180W/㎡ 이상이 되면 제4종 기준을 초과할 수 있는 것으로 나타났다.

최대휘도를 기준으로 분석하면 시트지가 부착되지 않은 커버는 57W/㎡에서 제3종 조명환경관리구역의 발광표면 휘도 기준을 초과할 수 있으며 82W/㎡에서는 제4종 조명환경관리구역의 발광표면 휘도 기준을 초과할 수 있다. 노란색 시트지를 부착한 커버는 108W/㎡에서 제3종 조명환경관리구역의 발광표면 휘도 기준을 초과할 수 있으며 144 W/㎡ 이상이 되면 제4종 조명환경관리구역의 발광표면 휘도 기준을 초과할 수 있는 것으로 나타났다.

그림. 8. 시트지 색상에 따른 채널레터형 광고조명의 발광면적당 소비전력별 평균휘도

Fig. 8. The average luminance of channel letter type according to color sheet by power density per unit area

그림. 9. 시트지 색상에 따른 채널레터형 광고조명의 발광면적당 소비전력별 최대휘도

Fig. 9. The maximum luminance of channel letter type according to color sheet by power density per unit area

5.3 채널레터형 광고조명 휘도 저감방안 및 발광면적당 소비전력(W/㎡) 제한방법 제안

실험결과를 바탕으로 채널레터형 광고조명의 휘도를 저감할 수 있는 방안으로 4가지를 도출하였다.

① 채널레터형 광고조명에서 백색을 연출하는 경우 커버에 반드시 백색 시트지를 부착해야 한다. 시트지를 부착하지 않은 커버로는 빛방사허용 기준을 만족하기 어려움을 확인할 수 있고, 반드시 백색에 시트지를 적용 하도록 의무화해야 한다.

② 백색계통의 밝은 색상(백색, 베이지색, 황색 등)의 채널레터형 광고물은 글자별 발광면적당 소비전력이 100W/㎡ 이하가 되도록 제작한다. 노란색과 같은 백색계열의 밝은 시트지를 적용한 커버의 경우 글씨 크기에 대한 LED 모듈 배치에 따라 발광표면휘도 기준의 초과여부가 달라질 수 있으므로 기준을 초과하지 않도록하는 100 W/㎡ 미만의 LED 배치를 권장해야 한다.

③ 백색계통을 제외한 색상은 휘도기준 초과 가능성이 낮으나 에너지 사용 측면을 고려하여 동일하게 발광면적당 소비전력이 100W/㎡이 되도록 제작한다. LED 모듈에 따라 소비전력, 광속이 다르므로 발광표면휘도 기준을 초과하는 발광면적당 소비전력에 차이는 존재하겠지만 모듈별 소비전력과 광속을 알 수 있다면 적정한 수준의 발광면적당 소비전력을 추천하는 것이 가능할 것으로 판단된다.

④ LED 모듈에 대한 성능체크를 통해 주기적으로 W/㎡ 기준을 조정하여야 한다. LED는 매년 발광효율이 증가하기 때문에 설치 밀도를 점차 하향하도록 기준을 변경하여 빛공해를 방지함과 동시에 효율적인 광원을 사용하도록 유도할 수 있다.