교통신호등은 긴 점등시간으로 많은 에너지를 소비하고 선명한 특정 색을 필요로 하며, 진동, 온도, 습도 등에 대한 높은 내구성과 장수명을 요구하는 특수 조명기구이다. 그러나 신호등용 광원으로 사용되는 백열전구의 경우 유리전구에 내장된 필라멘트를 가열하여 나오는 빛을 이용하므로 햇빛과 유사하여 연색성이 좋은 반면에 수명이 짧고 많은 열(적외선)을 발생시켜 가시광 효율이 매우 낮은 특성을 가지고 있다. 또한 백열전구를 신호등에 적용할 때 적색, 황색, 녹색의 특정파장대(색)의 빛을 얻기 위해서는 착색렌즈와 반사경이 필수적으로 요구되며, 이에 따른 빛의 손실(약 90%)과 기구의 손실(약30%)이 부가적으로 발생된다. 즉 전구식 신호등은 24시간 지속적 점등으로 대량의 전력을 소비하는 반면 에너지 이용효율이 낮으며, 짧은 수명에 의한 잦은 유지보수와 더불어 교통장애를 유발하고, 팬텀효과와 나쁜 시감특성 등 전반적으로 비효율적인 조명기구라 할 수 있다. 이에 반해 LED 광원은 단단한 고체형태의 작은 점광원으로써 방향성을 갖는 특정 파장대(색)의 선명한 빛을 발광하여 착색렌즈 사용에 따른 빛 손실과 반사경 사용에 따른 기구 손실을 크게 줄일 수 있으며, 또한 장수명과 높은 시인성으로 유지보수비용 절감과 교통사고 감소에 크게 기여하는 것으로 평가되면서 21세기에 빛의 혁명을 주도하고 있다. KIER는 1996년 국내 최초로 대전광역시의 지원 아래 LED 교통신호등 타당성 연구를 수행했으며, 연구 결과 80% 이상의 에너지절약 효과를 입증했다. 그러나 당시의 LED 기술수준으로는 초기비용이 너무 크고, 새로운 신호등의 도입에 대한 거부감으로 상용화에 이르지는 못했다. 이에 더해 때마침 닥쳐온 IMF 외환위기의 영향으로 연구가 중단되는 등 연구개발을 지속적으로 추진하는 데 불리한 환경을 맞았으나, 반도체 소자인 LED 광원기술의 급속한 진전과 가격하락으로 경제성이 크게 호전되고 에너지절약에 대한 관심이 고조되면서 산업자원부의 지원 아래 1998년부터 3년 간 한국형LED 교통신호등 표준시스템 개발 및 규격화 연구과제가 수행 될 수 있었다. KIER는 백열전구 신호등과는 근본적으로 다른 발광원리와 구조적, 광학적, 전기적, 환경적 동작특성으로 인해 연구 초기에는 많은 시행착오를 겪었으나, 결국 2001년에는 우리나라의 교통환경과 기후환경에 적합한 LED 신호등의 표준시스템을 개발하게 되었다. 이렇게 개발된 LED 교통신호등 기술은 세계 최고의 수준으로 평가받았으며, KIER는 관련 핵심기술을 기업에 이전하여 상용화하는 한편 규격을 고효율에너지기자재로 제도화함으로써 초절전형 LED 교통신호등의 국내 보급을 위한 기반을 성공적으로 구축하게 되었다. LED 신호등은 현재 60여개 업체에서 고효율 인증을 받아 보급 중에 있다. 2005년 말 우리나라에 보급되어 있는 총 신호등은 약 125만개이며, 이중 21%인 26만등이 LED 신호등으로 교체되어 연간 68GWH의 전기에너지 절약과 CO2 배출 3만톤 저감을 실현하고 있다. 이러한 실적을 바탕으로 현재 교체 및 신규 설치 하는 신호등은 모두 LED 신호등을 원칙으로 하는 등 보급이 크게 신장하고 있으며, 향후 3~4년 내에 전면 교체가 예상된다. 이 경우 추가적으로 260GWH의 전기에너지 절약과 CO2 배출11만톤의 저감이 가능하며, 결과적으로 LED 신호등 보급에 의해 연간 330GWH의 전기에너지 절감과 CO2 배출 14만톤 저감이 가능한 것으로 평가되고 있다. 이밖에 일부 지방자치 단체서는 교통사고 평가 결과 LED 신호등 설치 후 시인성 향상으로 50% 이상 사고가 감소하였다는 보고가 나오고 있기도 하다. 반도체 조명기술의 발전과 더불어 1990년대 중반 신호등 1개당 1,000달러 수준이던 신호등 가격도 최근에는 100달러 이하(약8만원)로 급락하여 경제성이 크게 향상되었다. 이에 따라 전구식 신호등에 비해(6만원) 초기 설치비용이 2만원 가량 증가하는 반면, 전기요금 2만 6,300원, 유지보수비 4만 4,500원, 전력설비회피비 6,200원, 환경처리비 1만 9,000원 등 총 9만 6,000원의 연간 이득비용이 기대되는 가운데 교통사고 저감비용을 제외한 경제적 회수기간은 0.2년으로 나타나 경제성이 매우 우수한 것으로 분석되고 있다. KIER의 성공적인 연구 결과를 기반으로 신호등과 유사한 광학 특성을 지닌 지시용 조명기기에 LED 광원을 적용하고자 하는 다양한 연구가 속속 시도되고 있다. 현재 LED 비상유도등의 경우 연간 410GWH, LED 문자형 간판의 경우 연간 1,125GWH의 에너지절약 효과가 있는 것으로 평가되었으며, 미래 오징어 집어등용 광원으로도 LED 조명이 크게 주목 받고 있다. 1등당 소비전력(W) 신호등수(개) 점등율 년 소비전력(GWH) 년 절전량 (GWH) CO2배출저감 (Ton) 전구식 LED 전구식 LED 100 10 125만 33% 365 37 328 14만 초기비용증가(원) 년 소비전력(GWH) 경제적 회수 기간 전기요금 유지보수 비용 전력설비 회피비용 CO2처리 비용 교통사고 저감비용 20,000 26,300 주1) 44,500 주2) 6,200 주3) 19,000 주4) 무시 0.2년 주1) 전기요금 100원/kWH 기준 주2) 유지보수비용 475억원/80만개(1999년), 절감율 75% 주3) LNG복합화력 회피비용 207,141원/kW/년, 순시전력 30W 절감 기준 주4) 200$/Ton, 850원/$ 기준 본 메일은 발신전용메일로 메일수신을 동의하셨기에 기재해 주신 이메일 주소로 발송되었습니다. 한국에너지기술연구원에서 드리는 각종 정보의 메일 수신을 원치 않으시면 [수신거부]를 눌러 회원 개인정보를 변경해 주시기 바랍니다. If you do not want this type of information or email, please click here 기타 문의 사항은 한국에너지기술연구원 웹사이트의 [ 참여마당> 묻고 답하기 ] 메뉴를 이용하여 주시기 바랍니다.