제31회 울특별시학생과학발명품경진 회

신호등 고장 인식 장치작품번호

출품 부문 생활과학Ⅱ

2009. 5. 6.

학 학년/직위 성명

출품 학생 경신중학 3학년 서 유 락

지도 원 경신중학 과학부장 이 명 옥

<목 차 >

1.제작 동기와 목 ·······································································································1

가.동기·························································································································1

나.목 ·························································································································1

2. 계지식 타당성 조사························································································2

가.교통신호등 유지 리의 어려움과 요성·······················································2

나.작품의 타당성·······································································································4

3.선행기술 문제 ··································································································5

가.특허청 조사···········································································································5

나. 국과학발명품경진 회 조사···········································································7

다. 한민국학생발명 시회·····················································································8

라.실생활 조사···········································································································8

4.발명이 이루고자하는 기술 과제·········································································10

가.분리·························································································································10

나.병합·························································································································10

5.작품의 내용·················································································································12

가.작품의 구성···········································································································12

나.작품의 효과···········································································································13

다.작품의 작동···········································································································13

6.제작 과정·····················································································································15

가.개요·························································································································15

나.아이디어 용 발명품 제작 1차·································································16

다.아이디어 용 발명품 제작 2차·································································17

라.실험 검증 ·······································································································18

7.용도 활용 분야·····································································································19

8.효과·······························································································································20

- 3 -

<그림 목차>

[그림 1]교통사고 원인 ·····································································································2

[그림 2]작품의 회로도 ···································································································12

[그림 3]정상작동 ············································································································13

[그림 4]소등 ···················································································································14

[그림 5] 불 ···················································································································14

[그림 6]작품의 회로도 ···································································································16

[그림 7]작품 내부 ··········································································································17

[그림 8]동작 실험 ··········································································································18

[그림 9]공항의 등화장치 ·······························································································19

<표 목차 >

[표 1] 련기사 1··············································································································3

[표 2] 련기사 2··············································································································3

[표 3] 련기사 3··············································································································3

[표 4] 련기사 4··············································································································4

[표 5]철도의 신호설비 고장감시 방법의 발명내용 ·················································5

[표 6]신호제어기 고장 알림장치의 발명내용 ································································6

[표 7] 기설비 신호 이상 진단장치 방법의 발명내용 ············································7

[표 8]신호등 고장신고 신문기사 ····················································································9

[표 9]트리즈 발명기법 ···································································································11

[표 10]작품 제작 과정 ···································································································15

- 1 -

신호등 고장 인식 장치

1.제작 동기와 목

가.동기

동기1

몇 주 ,텔 비 뉴스에서 고장난 신호등을 신고하게 되면 1만원의 포상 을 주는

제도를 실시하는데,이 제도가 매우 효과 이라고 했다.처음 뉴스를 했을 때 이러한

제도가 왜 효과 인지에 해 의문이 들었는데,고장난 신호등을 찾기 해서 추가 인

인력을 고용하는 것보다 경제 이기 때문이라고 한다.궁 한 마음에 서울시 120다산콜

센터에 문의해 봤더니 1년에 3~4번 정도 구를 바꾼다고 했다.결국 신호등 하나에 구

가 3~4구 정도 들어 있으므로 매년 9~12만원 정도의 포상 을 지 해야 한다.

동기2

한,작년 여름에는 가족과 지방으로 휴가를 떠났다가 고장난 신호등 때문에 험한

경험을 했었다.사거리에서 신호등의 색 불이 들어오지 않아서 아버지께서 모르고 운

하시다가 에서 오는 차와 충동할 뻔했다.

나.목

고장난 신호등을 찾아내는 데에 드는 비용과 시간을 여서 신호등 운 의 산을

감하고 신호등 고장으로 발생할 수 있는 교통사고를 인다.

- 2 -

[그림 1] 통사고 원

2. 계지식 타당성 조사

가.교통신호등 유지 리의 어려움과 요성

1)서울시 도시교통본부 도로교통시설과1)

서울시 역에 13만여개의 신호등 구가 설치돼 있고 그 하루에 3백여개가 소등된

다. 구수명은 측하기 어렵고 장에 나가보지 않고는 단선여부를 알수 없어 신호기

고장을 그때그때 발견하기 어려운 사정이 있다.

2)교통사고 원인

교통사고의 원인은 인 요인,환경요인,차량요인으로 구분되는데 환경요인은 도로환경

과 련된 문제로 주로 신호등,안 표시기,조명시설 등의 설치 리하자를 들 수 있

으며,도로선형요소,교차로 등 설계 결함도 포함된다.차량요인은 차량의 구조 결함

는 정비불량에 기인한 사고로 주로 타이어 이크 결함이 있다.인 요인은 사람의

부주의 는 실수로 인한 사고로 안 운 불이행이 인 요인으로 발생하는 교통사고의

61.3%를 차지한다.

[그림1]은 교통사고 원인을 나타내는 연구결과이다.교통사고의 주요원인은 사람의 부

주의 는 실수로 인한 것이지만 신호등 고장 등의 환경요인으로 인한 교통사고도 30%

가량 되는 것을 알 수 있다.

3)신호등 고장으로 발생한 교통사고

여러 신문기사를 찾아 본 결과 신호등 고장으로 인한 교통사고가 기사화되는 경우가

많이 있었고,신문기사의 내용을 살펴 본 결과 신호등 고장으로 인한 교통사고는 원인에

한 책임이 법원의 결에 따라서 통일성이 없고,사망사고로 이어지는 경우가 많아 사

1) 신 등 고 생한 통사고 에 원에 출한 내

- 3 -

“가족의 행복 앗아간 고장난 신호등”

한국일보 2003-04-22

22일 아침 경기 성남시 분당구 재생병원 안실.고장난 신호등의 녹색불을 보고

횡단보도를 건 다 변을 당한 오모(72)씨의 아들 상균(39)씨는 밤새 빈소를 지키던 가

해자 박모(37)씨에게 도리어 로의 말을 건넸다.“아닙니다,제가 조 만 조심운 을

했어도 사고는 없었을 텐데…”라며 울음을 터뜨리며 면구스러워했다.

...(략)

경찰조사 결과 보행자용과 차량용 신호등에 동시에 녹색불이 켜진 어처구니 없는

상황은 이날 내린 비로 상이 생기면서 자신호제어기가 고장나 빚어진 것으

로 밝 졌다.

...(략)

용산경찰서 계자는 “박씨의 경우 고장신호등으로 인한 피해자이지만 결과론 으

로 가해자로 취 할 수 밖에 없는 상황이다”며 안타까워했다.

[표 2] 련 사 2

고발생을 억제할 필요가 있다고 보여졌다.

"고장난 신호등으로 교통사고 지자체·경찰에 책임 못 물어"

부산일보 2008-04-12

고장난 신호등으로 인해 교통사고가 발생했다고 해도 자 신호등처럼 앙에서

통제가 가능하지 않은 일반 신호등일 경우에는 지자체와 경찰에 책임을 물을 수 없

다는 결이 나왔다.

...(략)

재 부는 이에 해 "사고지 에 설치된 것과 같은 일반 신호등은 장 확인만으

로 고장 여부를 알 수 있어 순찰 혹은 시민신고에 의존하고 있다"면서 "경찰청이 신

호기 유지 리를 해 월 1회 이상 정기 검을 하고,사고 발생 5분 에도 신고를

수해 조치를 취하려 한 등에 고려해 볼 때 책임을 묻기 힘들다"고 밝혔다.

[표 1] 련 사 1

“신호등 고장으로 발생한 사고,운 자 책임 80%”

뉴시스 2004-03-11

고장나 방치된 신호등 때문에 한밤 교차로에서 교통사고가 났을 경우 운 자 책

임을 80%로 야 한다는 결이 나왔다.

...(략)

"교차로에 있는 신호등 하나의 배선이 끊어져 소등돼 있는 상태라서 김씨는 70m

방 신호등의 신호를 보고 가다 사고를 당했다"며 신호등 리 책임자 서울시를 상

로 구상 청구 소송을 냈다.

[표 3] 련 사 3

- 4 -

"신호기 고장 교통사고,지자체 책임 없어”

한국경제 2000-03-05

신호기 고장으로 교통사고가 발생했다 하더라도 신호기를 리하는 지방자치단체

에는 배상책임이 없다는 법원 결이 나왔다.

법원 민사2부(주심 이용훈 법 )는 5일 신호기 고장 교차로에서 일어난 교통사

고 피해를 보상해 D화재해상보험이 서울시를 상 로 낸 구상 청구소송 상고심

에서 이같이 시했다.

...(략)

D보험은 지난96년 7월 종합보험 가입차량인 이모씨 소유 승용차가 서울 여의교 북

단5거리 교차로에서 오토바이를 들이받는 사고를 내자 1억3백여만원의 보험 을 지

한 뒤 "신호등 색 구 단 으로 사고가 일어난 만큼 시측도 50%의 배상책임을

져야 한다"며 소송을 냈다.

[표 4] 련 사 4

나.작품의 타당성

지 까지 서울시 도시교통본부 도로교통시설과의 의견,교통사고 원인에 한 연구,신

호등 고장으로 발생한 교통사고 사례 조사를 통해서 신호등 고장이 엄청난 교통사고 유

발로 이어질 수 있고,교통안 을 해서 신속히 조치되어야 할 사항이라고 결론 내릴 수

있다.

- 5 -

3.선행기술 문제

본 작품은 신호등의 구가 수명을 다해서 작동하지 않거나 신호등 이상으로 두 개의

신호등이 동시에 작동하는 경우 신호등에 흐르는 류 양의 변화를 인지하여 신호등이

고장났다는 것을 신호사령실 등에 알려주는 기능하는 신호등 고장 인식 장치로.보다 더

구체 으로는 신호등으로 흐르는 류의 양을 인식하는 장치가 있어 신호등으로 2개 이

상의 구가 작동할 수 있는 류가 흐르는 경우 여러 개의 신호등이 작동하고 있는 ‘

불’로 인식하여 이상 신호가 표시된다.반 로 신호등으로 류가 흐르지 않는 경우 신호

등이 소등된 것으로 인식하여 이상 신호를 표시하고,단 신호등이 바 는 순간을 신호등

이 소등된 것으로 인식하지 않도록 타이머를 부착하여 4 이상 모든 신호등이 꺼져 있

는 경우에만 신호등이 고장난 것으로 단하여 이상신호를 표시한다.

본 작품과 유사한 선행기술이 있는지 재 어떠한 방법으로 신호등 고장을 해결하고

있는지 조사하 다.

가.특허청 조사

특허청의 kipris에서 ‘(신호등+신호기+신호+차량등)*(고장+소등+ 불+이상)’으로 검색하

더니,출원 109건,등록 49건이 있었다.하지만 등록특허 본 작품과 발명의 목 ,구

성,효과 면에서 동일하거나 유사한 발명은 없었다.일부 비슷하다고 인식될 수 있는 발

명은 아래 추가 으로 설명했다.

1)10-0288950호 철도의 신호설비 고장감시 방법

철도의 신호설비 고장감시 방법의 발명내용(록)

본 발명은 지하철 철도의 주요신호 보안장치의 동작 상태를 검출하여 자동분석,

장,데이터 베이스를 구축,기록 리하고 사 방 정비로 설비의 정상운 과 신속

하고 정확,안 한 열차 수송으로 신뢰도를 향상시킴은 물론 장애 사고발생시 신속

한 복구와 과학 인 원인 분석으로 방정비를 한 보수업무에 용하기 한 신호설

비 감시 시스템 방법에 한 것이다.본 발명은 각 역마다 연동장치,신호기 장치,

선로 환장치,궤도회로 장치,기계 실 환경 등을 감시하여 각 정보를 수집하고 수집

된 정보를 모니터링 장치의 요청에 의해 제공하는 감시정보 수집 송장치와,단

역마다 해당 역의 상태를 감시하기 한 단 역 감시장치와, 할 구역내의 각 역의 감

시정보 수집 송장치를 주기 으로 호출하여 정보를 수집하고,미리 정해둔 진로

구성,진로별 연동상태 궤도회로 상태 등을 분석 감시하여 그래픽으로 화면에 표시함과

아울러 재생기능에 의해 지정된 시간 의 감시 상태정보를 이용하여 열차운행을 재

시키는 분소모니터링 장치를 포함하여 구성함에 특징이 있다.

[표 5] 철 신호 비 고 감시 및 방법 발명내용

- 6 -

신호제어기 고장 알림장치의 발명내용(록)

교차로 내에 설치된 신호제어기(10)가 아날로그형(일명 일반신호제어기)에서 디지털형으

로 체하는 과정에서 안정 이고 정 한 원공 과 장비의 보호를 요구하고 있다.특

히 순간 으로 불안 한 압이 신호제어기(10)에 공 될 경우,신호제어기(10)를 구성하

고 있는 장치의 일부 기능을 손상하게 하거나 오작동의 원인을 제공하고 특히 상기의

장치(10)와연동하여 사용하고 있는 장치나 시스템에 오류를 제공하는 원인이 될 수 있

다.따라서 본 고안 장치는 상기의 장치(10)에 공 하는 원이 정 되어도 일정 시간

동안 정상 원을 공 하여 신호등(10-12)을 제할 수 있도록 할 뿐만 아니라 신호제

어기(10)의 고장으로 인하여 멸하거나 오작동이 될 경우 신속하게 신호제어기(10)를

복구할 수 있도록 상기(10)의장치 무정 원공 장치(30)의 수단과 신호제어기(10)의

수단에서 상기의 장치(10)에서 송출하는 신호와 무정 원공 장치(30)에서 공 하는

원과 련된 이벤트 신호를 본 고안 장치를 구성하고 있는 이벤트 신호감지 송서

버장치부(20)수단에서 분석한 후 신호제어기(10)의 기능에 따라서는 외부 환경과 상호

정보를 교환하고 제어를 목 으로 게이트웨이 역할(실례:RS-232 서버,USB서버,

CDMA모듈,모뎀,허 ,TCP/IP,원거리 액세스 등)을 수행하며,고장에 따라서 력과

련이 있는 경우 력공 을 리하는 계기 의 리자에게 그리고 상기 장치(10,

30)의 자체에 문제가 있는경우 유지 리회사의 담당자를 포함하여 지역 할 행정 담당

(경찰 포함)의 통신매체(휴 폰,PDA,E-mail)등에 상기 장치(10)의 작동 상황

고장 상황을 실시간의 정보를 기반으로 알려주는 것을 특징으로 하는 신호제기 고장

알림 장치에 한 것이다.

[표 6] 신호제어 고 알림 치 발명내용

이 발명은 철도의 신호설비 이상을 감지하기 한 것으로,주 수가 정상 이지 않은

경우를 인지해서 고장을 감지한다.하지만,본 작품은 일반 도로에 사용에 사용되는 신호

설비 이상을 감지하기 한 것으로, 압이 정상 이지 않은 경우를 인지해서 고장을 감

지한다.

2)20-0385614호 신호제어기 고장 알림장치

이 발명은 제어와 련된 고장을 감시하는 것으로,신호기의 연동 작동 순서 등에 이상

이 있을 경우 이를 검지한다.하지만,본 작품은 소등· 불 등 신호 램 의 고장을 감시

하는 것이다.특히,이 발명은 심사청구가 되지 않은 발명으로,정상 인 실용신안 권리가

있다고 보기 힘들다.

- 7 -

3)10-0111862호 기설비 신호 이상 진단장치 방법

기설비 신호 이상 진단장치 방법의 발명내용(록)

본 발명은, 기설비 신호이상 진단방법에 있어서, 기설비의 콘센트에서 읽어온 측

정 압데이터를 미리 설정된 배열획득주기마다 미리 설정된 배열사이즈로 구분하여 입

력배열들을 생성하고 각 입력배열들을 메모리부의 입력배열 장부에 장하는 제1과정

과,상기 입력배열들 각각에 한 배열획득시간을 시간배열 장부에 시간배열들로서

장하는 제2과정과, 장된 입력배열들 각각에 해 순차 으로 고속 푸리에 변환을

수행하여 그 결과배열들을 메모리부의 결과배열 장부에 장하는 제3과정과,결과배

열들의 결과샘 값들 에서 소정 주 수 배열들을 선택하는 제4과정과,선택 주 수배

열들을 이용한 시간-에 지 변환을 수행하여 모니터의 좌표 화면상에 시간-에 지 좌

표값을 디스 이하는 제5과정으로 이루어진다.

[표 7] 전 비 신호 상 진단 치 및 방법 발명내용

이 발명은 자동차 교통신호가 아닌 기설비 신호 이상을 감지하는 것으로,발명의 목

과 효과면에서 본 작품과 차이가 있다.단,구성면에서 회로 이상을 감지한다는 에서

약간은 유사할 수 있으나,오실로스코 ,PC등 복잡하고 고가의 구성을 요구한다는

에서 본 작품이 더 진보된 것이라고 볼 수 있다.

나. 국과학발명품경진 회 조사

국립 앙과학 의 발명품경진 회에서 신호등과 련된 작품을 검색하 더니,1996년부

터 재까지 24건의 수상작품이 검색되었다.하지만 부분의 작품은 신호등 잔여 표시

혹은 시안성 향상과 련된 것으로,본 작품과는 거리가 멀었다. 한,신호등 잔여 표시

가 도입되고 구형 신호등에서 LED형 신호등이 사용됨에 따라 해결이 되어가고 있는

문제들이다.

1)신호등 잔여 표시와 련된 작품

․가장 안심이 되는 횡단보도 신호등(2005)

․타이머 교통 신호등(2000)

․카운터 교통 신호등(1999)

2)시안성 향상과 련된 작품

․색맹․색약자도 구별할 수 있는 역 에 의한 사고방지용 신호등(2007)

- 8 -

․시인성이 뛰어난 둥이 신호등(2006)

․강렬한 햇빛을 받으면 더욱 잘 보이는 만능 교통 신호등(2004)

․보기 쉬운 면 횡단보도 신호등(2004)

․역 에도 잘보이는 신호등(2003)

․차량내에서 볼수 있는 무선교통신호등(2002)

․ 부심을 방지한 개량 신호등(1999)

․햇빛 반사 차단 신호등(1996)

다. 한민국학생발명 시회

1987년 이후 신호등과 련된 17건의 작품이 검색되었으며,신호등의 시안성 향상과

련된 작품,보행자를 감지하여 자동으로 자동하는 신호등에 한 작품이 다수를 이루고

있었고,본 작품과 유사한 작품은 없었다.

1)시안성 향상과 련된 작품

․신호 식별이 용이한 신호등(2005)

․손흔드는 신호등(2004)

2)보행자 인식과 련된 작품

․자동감지 보행자 신호등(2000)

․열감지 장치를 이용한 보행자 우선 신호등(1997)

․보행자 감지 신호등(1996)

라.실생활 조사

1)신호등 고장 신고(포상 제도)

- 9 -

내일부터 고장 신호등 신고하면 포상 1만원<서울시> 2008-02-20

(서울=연합뉴스)김인철 기자 =21일부터 서울시내에서 고장난 신호등을 가장 먼

신고하면 1만원의 포상 을 받을 수 있게 된다.

서울시는 21일부터 시내 교통신호제어기와 차량신호등,보행신호등,잔여시간표시기,

음향신호기 등의 손과 소등,오작동 등 고장 사실을 최 로 신고한 시민에게 1만원

상당의 상품권이나 을 지 한다고 20일 밝혔다.

시는 교통신호제어기나 신호등을 고의 는 과실에 의해 손하고 도주한 원인자

를 가장 먼 신고한 시민에게는 원상 회복에 필요한 비용의 5% 이내에서 별도로 포상

할 정이다.

포상 은 매 분기 종료후 15일 이내에 지 된다.

그러나 시민 1인당 신고포상 지 액은 훼손.오작동.소등 신고의 경우 월간 20만원,

손괴 원인자 신고는 연간 300만원으로 제한된다.

시는 신고자가 할 경찰 이나 시설물 리자,사고 당사자,익명 는 타인 명의

인 경우에는 포상 을 지 하지 않기로 했다.

시는 이와 함께 시민들의 오인 는 복 신고를 막기 해 공사 장이나 이미 고장

사실이 확인된 시설에 해서는 '수리 ''공사 '등의 안내문을 게시하는 등의 조치를

취할 방침이다.

고장 신고는 서울시 '다산콜센터(☎120)나 경찰청 사건사고 신고 화(☎112),서울시

교통신호운 실(☎720-3838)로 하면 된다.

시 계자는 "40여 의 보수차량과 100여 명의 정비요원이 24시간 순찰 정비활동

을 하고 있지만 시내 교통신호등이 5만5천여 개에 달해 신속한 고장 악이 어렵다"며

시민들의 참여를 당부했다.

[표 8] 신호등 고 신고 신문 사

서울시에서는 고장난 신호등을 가장 먼 신고하는 시민에게 포상 을 지 함으로써

추가 인력 투입으로 인한 비용을 이고,고장난 신호등의 찾는 시간을 여서 신호등 고

장으로 인한 교통사고 발생을 인다.그러나,신호등 하나에 구가 3~4개 있고,그 수명

이 3~4개월로 짧으므로,연간 9~12만원 정도가 포상 에 쓰여야 한다.

2) 지 실사를 통한 운 상태 검

타 지자체에서는 지 실사를 통해서 운 상태를 검한다.이 게 되면 인력 투입으

로 인한 인건비 지 실사를 한 차량 구입 리 유지비가 투입되게 되고,고장난

신호등을 발견하기까지 시간이 오래 걸리므로 잘못된 신호등에 의한 교통사고가 일어날

확률이 높아진다.

- 10 -

4．발명이 이루고자 하는 기술 과제

상기에 기술된 기존의 고장난 신호등을 찾는 방법이 갖고있는 문제 을 해결하기 해

서 트이즈(TRIZ)2)의 40가지 발명원리 일부를 이용하 다.

가.분리

신호등과 신호등 제어기는 동일한 교차로에 있어야 한다

->신호등과 신호등 제어기는 다른 곳에 치하여 원격 제어를 할 수도 있다.

나.병합

신호 사령실에는 신호 체계 감시만 해야 한다.

->신호 사령실에 신호 제어기를 설치할 수도 있다.

->신호 사령실에 설치된 신호 제어기에 신호 고장 감지기를 병합할 수도 있다.

다.사 보호조처

신호등은 고장난 후 발견되면 수리한다

->신호등이 고장나는 즉시 인식할 수 있다.

2) Genrich Altshuller 는 탁월한 창 수 특 들 천 능 아니 술

역사 객 칙 라 사고함 누 나 신 창 개 할 수 리라 믿었

다. 러한 신 에 라 그는 1946 후 특허 료 연 수행하여 신 술

룰 수 는 사고 (thinking methodogy) 표 해 (Standard solutions) 얻어내었다.

신 문 해결 주어진 문 에 내재하는 근본 순 거 통해 만 얻 수 다고 믿

G. Altshuller는 신 연 총칭하여 "창 문 해결하는 (Teoriya Reshniya

Izobretatelskikh Zadatch)" 라 하 고 러시아 원 각 단어 앞 TRIZ 라 게

었다. 40여 가지 고, 지 도 보 , GE 등 계 술주도 업 사 하고

는 다.

- 11 -

TRIZ의 표 인 발명 기법

1).분할(Segmentation)

물체를 독립된 부분으로 나 다./물체를 조립식으로 만든다./물체의 분할 정도

를 늘린다.

2).분리(Extraction)

속성을 물체로부터 분리한다.

3).국소품질(Localquality)

동일한 구조의 물체나 환경을 이질 인 구조로 변환한다./물체의 각 부분이 최

의 상태에 놓이게 한다./물체의 각 부분이 다른 기능을 수행하게 한다.

4).비 칭(Asymmetry)

물체의 구조를 칭 구조에서 비 칭 구조로 바꾼다./물체가 이미 비 칭이라면

그 정도를 증가시킨다.

5).병합(Merging)

동일하거나 비슷한 물체들을 가까이 모아 두거나 병합한다(공간)./물체들이 연속

는 병렬로 작동하게 한다(시간).

6).범용성(Universality)

시스템이 여러 기능을 수행하도록 한다.

7).포개기(Nesting)

하나의 물체를 다른 물체 속에 넣는다./하나의 물체가 다른 물체의 구멍을 통과

한다.

8).평형추(Counterweight)

물체의 무게를 양력을 가진 다른 물체와 연결하여 상쇄한다./물체의 무게를 공

기나 물에 의한 주 환경과 상호 작용하게 한다.

9).사 방조처(Preliminaryanti-action)

어떠한 작용을 해야 할 경우 사 에 이에 한 역작용을 고려한다.

10).사 비조처(Prioraction)

[표 9] 트리즈 발명 법

- 12 -

[그림 2] 품 회로

5.작품의 내용

가.작품의 구성

1)작품의 주요부분

․신호등으로 흐르는 류의 양을 측정하는 류계

․ 류가 기 이상 는 기 이하로 흐르는 경우 이상신호를 표시하는 구

․이상신호를 표시하는 구의 작동 시기를 조 하는 타이머

직렬로 연결된 류계에서 흐르는 류의 양을 측정하고 류가 기 이상 는 기 이

하로 흐르는 경우 각각 연결된 구에 불이 들어오는 구조이다.이때 구와 류계 사이

에 타이머를 설치하여 3~4 이상 류가 이상하게 흘러야 구에 이상신호가 표시된다.

타이머 설치로 신호등이 바 는 순간에 이상신호가 표시되는 것을 방지했다.

2)작품의 보조부분

- 13 -

[그림 3] 정상 동

․( 구)신호등

․스 치역할을 하는 제어기

․ 원

작품의 보조부분은 작품의 작동을 보여주기 한 보조 시품으로 재 사용하는 교통

신호등과 비슷하게 만들었다.제어기는 스 치역할을 하고, 구로 구성된 신호기는 ‘빨-

노- ’의 신호를 표시한다.

나.작품의 효과

․신호등의 일부 등이 들어오지 않거나 두 개 이상의 등이 동시에 들어오는 경우 고장을

바로 인식

) 색 소등,녹색 소등, -황 불 등

․고장난 신호등을 찾기 해 필요한 지출을 임

․고장난 신호등을 찾는 시간을 여 교통사고 교통혼잡 방

다.작품의 작동

1)신호등이 정상 으로 작동하는 경우

이상신호가 표시되지 않는다.

- 14 -

[그림 4] 등

[그림 5] 불

2)신호등이 소등된 경우

록색으로 이상신호가 표시된다.

2)신호등이 불인 경우

빨강색으로 이상신호가 표시된다.

- 15 -

6.제작 과정

가.개요

단계 탐구 주제 탐구 기간 탐구 내용

발명

의

이해

발명의 기 2008.12▪발명의 필요성 요성

▪발명에 임하는 태도

아이디어 착상 2008.12

▪발명 착상기법 용

▪ 인 스토 법,트리즈 기법 등을 용

▪발명 아이디어고안 활동지 작성

▪각종 자료 수집 인터넷 검색

▪발명아이디어 수집

계획

주제

선정

문제 발견 2009.01

▪신문기사 조사

▪기존 제품이나 선행 연구물의 문제 이나 개선

발견

주제 선정 2009.01▪주제 선정

▪주제 합성 검토

선행연구조사 2009.02

▪유사한 사례의 특허DB조사

▪유사한 사례의 회 입상작 조사

▪유사한 사례의 시장조사

작품

제작

작품설계 제작12009.03.03

～2009.03.10

▪발명품 아이디어 제작안 활동지 작성(1차)

▪필요 재료 악

▪설계도,회로도 작성

▪작품의 보조장치 제작

작품설계 제작22009.03.11

～2009.03.30

▪발명품 아이디어 제작안 활동지 작성(2차)

▪작품의 주요장치 제작

▪작품의 실험 검증

작품 출품2009.03.31

～2009.04.06▪교내발명품 회 출품

실험 검증2009.04.07

～2009.04.14

▪작품의 검토 분석

▪성능 보완

작품설계 제작32009.04.15

～2009.04.30

▪ 인스토 과 체크리스트를 통한 문제

개선 보완

▪발명품 아이디어 제작안 활동지 작성(3차)

▪회로도 작성

▪문제 해결 방안 논의

작품 출품2008.05.01

～2008.05.17▪서울시 학생과학발명품 경진 회 출품(정)

[표 10] 품 제 과정

- 16 -

나.아이디어 용 발명품 제작 1차

제작의 목 ▪ 회로도를 작성

작품의 구성

제작 과정

[그림 6] 품 회로

고등학교 물리교과서를 참고하여 회로도 구상

- 류계 직렬연결

- 구와 류계 사이에 타이머 직렬연결

제작 결과

기 되는

효과

*안 성

-신호등 고장으로 인한 교통사고 발생 임

*경제성

-고장난 신호등을 찾는 인력과 장비의 투입 임

*편리성

-신호등 고장으로 인한 교통 정체 감소

문제▪ 신호등이 바 는 순간에 류가 다르게 흘러서 신호등이 고장난 것으

로 인식될 수 있음

문제 해결

▪ 신호등 이상을 표시하는 구와 류계 사이에 타이머를 설치하여 일

정시간이상 류가 정상 이지 않게 흐르는 경우에 이상신호 표시(

등)

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다.아이디어 용 발명품 제작 2차

제작의 목 ▪ 실물 작품제작

작품의 구성

제작 과정[그림 7] 품 내부

회로도를 구상한 작품을 직 제작

-필요한 부품을 상 등에서 구입

-지도교사와 기술선생님의 도움으로 함께 제작

왼쪽 앙이 류계

왼쪽 하단이 이상이 있는 경우 등되는 구

오른쪽이 타이머

제작 결과

기 되는

효과

*안 성

-신호등 고장으로 인한 교통사고 발생 임

*경제성

-고장난 신호등을 찾는 인력과 장비의 투입 임

*편리성

-신호등 고장으로 인한 교통 정체 감소

문제▪ 신호등이 바 는 순간에 류가 다르게 흘러서 신호등이 고장난 것으

로 인식될 수 있음

문제 해결

▪ 신호등 이상을 표시하는 구와 류계 사이에 타이머를 설치하여 일

정시간이상 류가 정상 이지 않게 흐르는 경우에 이상신호 표시(

등)

- 18 -

라.실험 검증

제작의 목▪ 여러 번의 동작 실험을 통해서 문제 이 없는지 살펴보고,향후 개선

방안을 도출

과정

[그림 8] 동 실험

여러 번의 동작실험을 실시

결과 ▪ 작동에는 큰 어려움이 없었음

문제

▪ 등시간이 짧은 황색신호등이 고장나는 경우 이상신호가 표출되는

시간이 짧음

▪ 고장난 신호등이 등되는 순간에만 이상신호가 표출됨

문제 해결▪ 한번 이상신호가 표출되는 경우 계속 이상신호가 등되어 사람이 직

확인하고 수리 후에 이상신호를 끌수 있도록 개선

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[그림 9] 공항 등화 치

7.용도 활용 분야

1) 불,소등 등 차량 신호등의 고장에 활용

․ITS사업으로 기존 신호등과 신호사령실과 유선네트워크가 연결되고 있음

․ITS에서 이용하는 유선 네트워크를 이용하여 신호등 고장 정보 달 가능

2) 불,소등 등 철도 신호등의 고장에 활용

․ATS,ATC등 신호체계는 신호사령실과 유선네트워크로 연결되어 있어 이를

활용할 수 있음

3)공항의 등화장치 고장에 활용

․기 보다 은 류가 흐르는 경우:소등된 등화장치가 있음

4)빌딩,사무실 등에서 기 보다 많은 류를 사용하는지 아닌지 알 수 있음

)하드컴퓨터를 리하는 경우 일부 컴퓨터가 꺼져있거나 지나치게 력소모가

많은 경우를 알 수 있음

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8.효과

1)신호등의 고장을 빨리 인지할 수 있음

․신호등 고장으로 인한 차량 혼란 차량 정체 감소

-교통 혼잡 등으로 발생 가능한 불편을 이고,교통정체로 자동차에서

발생하는 배기가스 배출을 임

․신호등 고장으로 인한 교통사고 감소

-교통사고로 인한 사회 비용 감소

2)신호등의 고장을 찾기 하여 투입되는 자원을 임

․신호등 고장을 찾기 한 추가 인력과 차량 불필요

-신호등 고장을 찾기 한 인력의 인건비와 차량의 구입 유지 리비 감소

․신호등 고장을 신고하는 시민에게 지 하는 포상 감소

-소등과 불에 해당하는 고장을 바로 인지 할 수 있어 신호등 고장신고시

지 하는 포상 을 일 수 있음

-신호등 포상 을 신호등 손, 불/소등/ 멸 등 에 해당하지 않는 고장신고시

지 가능

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[참 고 문 헌]

1.권재술 외,고등학교 물리∥교과서,교학사,2008

2.박 택 외,발명특허의 과학, 실과 미래,2000

3.최동수 외,고등학교 공통과학,지학사,2007

4.이순철,교통심리학,학지사,2000

5.고장난 신호등으로 교통사고 지자체·경찰에 책임 못 물어,부산일보

2008-04-12

6.가족의 행복 앗아간 고장난 신호등,한국일보 2003-04-22

7.신호등 고장으로 발생한 사고,운 자 책임 80%,뉴시스 2004-03-11

8.신호기 고장 교통사고,지자체 책임 없어,한국경제 2000-03-05

9.서울시 도로교통본부,http://transport.seoul.go.kr/

10.특허청,http://www.kipo.go.kr/

11.한국특허정보원 ,www.kipris.or.kr

12.사이버 국제 특허 아카데미,http://www.ipacademy.net

13.국립 앙과학 ,http://www.science.go.kr/