신호등
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1. 개요
신호등은 차량 및 보행자의 안전하고 효율적인 교통 흐름을 위해 사용되는 장치이다. 1868년 런던에 최초의 가스식 신호등이 설치되었으나 폭발 위험으로 인해 철거되었고, 1914년 미국 디트로이트에 최초의 전기식 신호등이 설치되었다. 이후 3색 신호등, 자동 타이머 제어 시스템, 컴퓨터 제어 시스템 등 기술 발전을 거쳐왔으며, 1968년에는 도로표지 및 신호에 관한 빈 조약에서 신호등에 대한 국제적 기준이 제시되었다. 신호등은 차량용, 보행자용, 자전거용, 대중교통용 등 다양한 종류가 있으며, 각기 다른 신호 체계를 갖는다. 신호등의 종류 및 의미, 제어 시스템, 디자인 및 설치 방식, 법규 및 규칙 등 다양한 측면에서 교통 안전과 효율성을 위해 발전해왔다.
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대한민국의 신호등은 차량과 보행자의 안전을 위해 3색, 4색, 5색 신호등을 포함한 다양한 형태와 기능의 교통 제어 장치이며, 보행자, 자전거, 긴급 차량, 철도 건널목 등 특수 목적 신호등과 다양한 설치 방식이 존재하고, 도로교통법 시행규칙 제정을 시작으로 지속적인 변화를 거쳐 현재에 이른다. - 신호등 - 도로표지 및 신호에 관한 빈 협약
도로표지 및 신호에 관한 빈 협약은 국가 간 도로 교통 안전과 원활한 소통을 위해 도로 표지, 신호, 운전 규칙 등을 표준화하는 국제 협약으로, 대한민국은 1970년에 가입하여 도로 교통 시스템에 영향을 주고 있다.
| 신호등 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 기본 정보 | |
| 명칭 | 교통 신호등 |
| 다른 명칭 | 신호기 신호 장치 로봇 신호 |
| 영어 명칭 | Traffic light |
| 일본어 명칭 | 交通信号機 (Kōtsū shingōki) |
| 용도 | 경쟁하는 교통 흐름을 제어하는 신호 장치 |
| 역사 | |
| 최초 설치 | 1868년 런던 (가스등 신호기) |
| 전기 신호등 | 1912년 미국 솔트레이크시티 최초 설치 |
| 구성 요소 | |
| 주요 색상 | 빨간색 노란색 녹색 |
| 일반적 배열 | 빨간색 (상단 또는 좌측) 노란색 (중앙) 녹색 (하단 또는 우측) |
| 렌즈 | 원형 렌즈 화살표 렌즈 |
| 추가 색상 | 흰색 청색 |
| 기타 신호 | 보행자 신호 자전거 신호 긴급 차량 신호 |
| 작동 방식 | |
| 작동 메커니즘 | 수동 작동 자동 작동 (타이머, 센서 등) 원격 제어 |
| 제어 시스템 | 고정 시간 시스템 교통량 감응 시스템 교통 흐름 최적화 시스템 |
| 규격 및 표준 | |
| 국제 협약 | 도로 표지 및 신호에 관한 협약 |
| 기타 정보 | |
| 관련 용어 | 교차로 |
| 국가별 변형 | 각 국가별로 설치 기준과 신호 해석에 차이가 있음 |
| 문화적 영향 | 다양한 문화에서 상징적인 의미를 지님 |
| 미래 전망 | 스마트 교통 시스템 통합 인공지능 기반 제어 |
| 참고 자료 | |
| 참고 문헌 | https://sites.tufts.edu/carscultureplace2010/files/2010/09/McShane-traffic-signals-1999.pdf |
| 참고 자료 | https://unece.org/transport/publications/convention-road-signs-and-signals-1968-european-agreement-supplementing |
2. 역사
세계 최초의 신호등은 1868년 영국 런던에 설치된 가스를 사용하는 수동식 신호등이었다. 이 신호등은 적색과 녹색을 표시했으며, 경찰관이 수동으로 조작했다. 그러나 가스 폭발로 인해 경찰관들이 부상을 입는 경우가 많아 촛불 신호등과 석유 등으로 바뀌었다.[7]
1914년 8월 5일, 미국 디트로이트에 최초의 전기 신호등이 설치되었다. 이 신호등은 정지를 나타내는 적색등 하나만 있는 수동식이었다. 1918년 미국 뉴욕 5번가에 오늘날과 같은 3색 신호등이 처음 설치되었는데, 2층 유리탑 속에 설치되어 경찰관이 교통량을 보며 버튼을 눌러 조작하는 방식이었다. 이 3색 신호등은 녹색등은 “길이 열렸으니 좌우로 가시오”, 황색등은 “직진만 하시오”, 적색등은 “정지”를 의미하여 오늘날과는 다른 표시 방법을 사용했다. 오늘날과 같은 3색 자동 신호등은 1928년 영국 햄프턴에 처음 등장했다.
최초의 교통 신호 시스템은 세마포어 신호등이었으며, 1868년 12월 9일 영국 런던 영국 의회 의사당 밖에 설치되었다. 경찰관이 차량 통행을 통제하는 것을 대체하기 위해 설치되었으나, 1869년 1월 2일에 폭발하여 철거되었다. 하지만, 이 초기 교통 신호등은 전 세계 다른 지역에서 유사한 교통 신호 시스템을 구축하는 계기가 되었다. 20세기 초 20년 동안 런던의 신호등과 같은 세마포어 교통 신호등이 미국 전역에서 사용되었으며, 교통 경찰관에 의해 통제되었다.
1912년 미국 유타주 솔트레이크시티의 경찰관 레스터 와이어가 최초의 전기 교통 신호등을 개발했다.[7] 이것은 1914년 8월 5일 미국 오하이오주 클리블랜드의 이스트 105번가와 유클리드 애비뉴 모퉁이에 설치되었다.[8][9]
2. 1. 세계
1868년 영국 런던에 세계 최초의 가스식 수동 신호등이 설치되었으나, 가스 폭발 위험으로 인해 곧 철거되었다.[7] 1914년 8월 5일 미국 디트로이트에 최초의 전기식 신호등이 설치되었고,[8][9] 1918년 뉴욕에 3색 신호등이 등장했다.[11][12]1920년 미시간주 디트로이트에서 윌리엄 포츠가 만든 최초의 사방 삼색 교통 신호등에는 적색과 녹색 신호등과 함께 황색 '주의'등이 포함되었다. 그는 1921년 디트로이트 전역 15개의 탑에 자동 사방 삼색 교통 신호등을 설치했다.[10][11][12] 1922년까지 교통 신호탑은 자동 타이머로 제어되기 시작했다. 타이머 사용의 주요 장점은 교통 경찰관을 대체하여 도시의 비용을 절감할 수 있다는 것이었다. 뉴욕시는 교통 순찰대에서 근무하는 6,000명의 경찰관 중 500명을 제외한 모든 경찰관을 재배치하여 1250만달러를 절약할 수 있었다.
1950년대 미국의 컴퓨터 발전으로 교통 신호등 제어에 큰 변화가 일어났다. 1952년 덴버에서 컴퓨터 제어 조명이 사용되었고, 1967년 토론토시는 차량 감지에 더 능숙한 고급 컴퓨터를 최초로 사용했다. 컴퓨터는 전화선을 통해 도시의 159개 신호를 제어했다.
도로표지 및 신호에 관한 빈 조약(대한민국은 비준하지 않음)에서 신호기에 대한 국제적 기준이 제시되어 있다. 식별에는 세계 공통으로 녹색(청색)·황색·적색의 세 가지 색을 사용한다.[98]
2. 2. 한국
(LED식, 신답역 앞 사거리에서 촬영)]]한국에 교통신호기가 처음 등장한 것은 일제강점기였던 1940년으로, 기둥에서 3색 날개가 번갈아 나오는 날개식 신호기였다. 서울의 종로 네거리 화신백화점 앞, 을지로 입구, 조선은행 앞에 설치되어 교통경찰이 손으로 조작했으며, 밤에는 사용할 수 없었다.[111]
광복 이후 미군정 시기에는 3색 전기신호기가 도입되었다. 당시에는 색깔 대신 '서세요', '가세요'라는 글자로 표기하였다.
1978년에는 센터 시스템을 갖춘 온라인 신호 시스템이 등장하여 교통 정체 해소에 기여하였다. 1990년대에는 도시 교통량 증가로 실시간 신호 제어 시스템이 도입되었다. 1980년대 초반에는 녹색 신호에서 좌회전 시 사고 위험을 줄이기 위해 화살표가 들어간 좌회전용 신호를 따로 만든 4색등이 도입되었다.[111] 시각장애인의 이동권을 위해 신호가 바뀔 때 소리로 알려주는 신호등도 설치되었다.
최근에는 스마트폰 좀비를 방지하기 위해 대한민국을 비롯한 일부 도시에서는 횡단보도 앞 인도에 LED 스트립을 설치하여, 보행자가 안전하게 도로를 건널 수 있는 시점을 알 수 있도록 하였다.[45]
2. 3. 초록불과 파란불
중국, 대한민국, 일본 같은 동양 국가들은 초록색과 파란색을 모두 포함하는 개념으로 '푸르다'라는 표현을 사용해왔다. 중국, 대한민국 등에서의 청색, 즉 ‘푸른 색’은 청색과 바다색, 녹색에서 연두색과 라임색, 남청색과 군청색, 벽색과 하늘색 등 넓은 의미의 색상을 포함하고 있다. 이는 녹색 빛이 감도는 과일을 '청과'라고 하며, 초록 숲이 우거진 산을 '청산'이라 하는 것에서 알 수 있다.[112]신호등의 통행 가능 신호 역시 '청신호' 혹은 한국어에서 '파란 불'이라고 하는 등, 이처럼 전통적으로 두 가지 색으로 개념을 구분해서 사용하지 않았던 문화적 특징이 반영된 것이라 할 수 있다. 현대 들어서 초록색과 파란색이 일부 구분되어 사용되어 왔으나, 신호등에서는 관념에 따라 이를 구분하지 않고 여전히 '푸르다', '파란색'을 '초록색'까지 포함하는 용어로 사용하고 있다.[112]
| 일본에서의 명칭 | 청(青) | 황(黄) | 적(赤) |
|---|---|---|---|
| 중국 | 녹색(緑) | 황(黄) | 적색(紅) |
| 미국 | green | yellow | red |
| 영국 | green | amber | red |
신호등은 통행 주체에 따라 차량, 보행자, 자전거, 대중교통 등으로 구분된다.
일본 법령에서는 진행 허가의 “녹색(緑)”을 “청색(青)”으로 하고 있다.[98] 녹색인데 청색이라고 부르는 이유에 대해서는 여러 설이 있지만, 도입 초기(쇼와 초기) 일본인들에게 청색과 녹색의 구분이 모호했기 때문이라고 한다.[99]
3. 신호등의 종류 및 의미
차량용 신호등은 일반적으로 빨간색(정지), 노란색(정지 예고), 녹색(진행)의 세 가지 색상을 사용하며, 필요에 따라 녹색 화살표(좌회전 또는 특정 방향 진행) 신호가 추가된다. 보행자용 신호등은 빨간색(정지), 녹색(횡단 가능) 두 가지 색상을 사용하며, 걷는 사람 모양이나 손 모양으로 표시된다. 자전거용 신호등은 자전거 모양의 신호를 사용하며, 일부 국가에서는 차량용 신호등과 통합하여 사용하기도 한다. 대중교통용 신호등은 일반 차량용 신호등과 다른 형태의 신호를 사용하는 경우가 많다.
각 신호등의 의미는 다음과 같이 요약된다.종류 신호 의미 차량용 신호등 빨간색 정지 노란색 정지 (단, 안전하게 정지할 수 없는 경우는 진행 가능) 녹색 진행 녹색 화살표 화살표 방향으로 진행 가능 보행자용 신호등 빨간색 (사람 모양 또는 손 모양) 정지 (횡단 금지) 녹색 (걷는 사람 모양) 횡단 가능 자전거용 신호등 자전거 모양의 빨간색, 노란색, 녹색 신호 차량용 신호등과 동일 (일부 국가에서는 차량용 신호등과 통합) 대중교통용 신호등 흰색 또는 색깔의 글자, 화살표, 막대 등 일반 차량용 신호등과 다를 수 있음
3. 1. 차량용 신호등
(LED식, 신답역 앞 사거리에서 촬영)]]
일반적으로 차량용 신호등은 빨간색(정지), 노란색(정지 예고), 녹색(진행), 녹색 화살표(좌회전) 등으로 구성된다.[14] 국가별로 신호등 배열, 의미, 점등 패턴에 차이가 있다.
한국에 교통신호기가 처음 등장한 것은 일제강점기였던 1940년으로, 종로 네거리 화신백화점 앞 등에 설치되었던 날개식 신호기였다. 오늘날과 같은 주등식(柱燈式) 신호등은 광복 이후 미군정과 함께 도입되었다. 초기에는 색깔 대신 '서세요', '가세요'라는 글자로 표기하기도 했다.
1978년에는 센터시스템을 갖춘 온라인 신호시스템이, 1990년대에는 실시간 신호제어시스템이 도입되었다. 1980년대 초반에는 좌회전용 화살표 신호가 추가된 4색등이 도입되었고,[111] 시각 장애인을 위한 음향 신호기도 설치되고 있다.
1968년 빈 교통 표지 및 신호에 관한 협약은 교통 신호 운영에 대한 국제 표준을 제공한다. (모든 국가가 이 협약을 비준한 것은 아니다.) 협약에 따르면 3색 신호등에는 빨간색, 노란색, 녹색의 세 가지 비점멸등이 있어야 하며, 수평 또는 수직으로 배열된다. 2색 신호등은 임시 운영에 사용될 수 있으며 빨간색과 녹색의 비점멸등으로 구성된다. 모든 등은 원형 또는 화살표 모양이어야 한다.[4]
녹색 화살표는 특정 방향으로 주행을 허용하거나, 다른 녹색 신호와 결합하여 회전 차량이 반대편 차량보다 우선권을 가짐을 나타낼 수 있다.[14] 점멸하는 노란색 화살표는 화살표 방향으로 이동하기 전에 다른 운전자와 보행자에게 양보해야 함을 나타낸다.[15]
미국에서는 황색 함정(yellow trap)을 유발할 수 있는 신호 순서를 금지하고 있다.[23] 긴급 차량이나 철도가 일반적인 신호 운영을 선점할 때에도 이러한 상황이 발생할 수 있다.[24]
3. 1. 1. 대한민국
대한민국에서는 황색 신호에 교차로 진입 금지 구역이 법적으로 인정되지 않는다. 다시 말해, 황색 신호가 켜졌을 때 운전자가 안전하게 정지할 수 없더라도 정지선을 넘거나 교차로에 진입해서는 안 된다.이는 2024년 5월 대한민국 대법원의 판결에서 재확인되었다.[19][20] 해당 사건은 운전자가 제한속도 시속 40km 도로에서 시속 62km로 과속 운전을 한 경우였다.
대한민국에서는 이러한 법규가 비현실적이고 불합리하다는 비판이 제기되고 있다. 또한, 급제동으로 인한 다중 추돌 사고의 원인이 될 수 있다는 지적도 있다.
2016년 당시 제한속도가 시속 60km였을 때, 이러한 충돌 사고를 예방하기 위한 대안으로 회전교차로 설치, 속도 준수율 향상, 감속 운전 연습, 노인 보호 구역 설치 등이 제안되었다.[22]
3. 2. 보행자용 신호등
보행자 신호등은 보행자가 안전하게 도로를 건널 수 있도록 안내하는 신호등이다. 대부분 '정지' 신호와 '횡단 가능' 신호 두 가지로 구성된다.[34] '정지' 신호는 빨간색 사람 모양 또는 손 모양으로 표시되며, 보행자는 횡단을 멈춰야 한다. '횡단 가능' 신호는 녹색 또는 흰색 걷는 사람 모양으로 표시되며, 보행자는 횡단을 시작할 수 있다.| 사진 | 뜻 |
|---|---|
 | 정지 |
| 횡단 가능 |
나라마다 보행자 신호등 표시 방식과 순서에 차이가 있다. 예를 들어, 일본에서는 파란색 또는 녹색 사람이 켜지면 건널 수 있고, 빨간색 사람이 켜지면 건널 수 없다. 중국에서는 녹색은 건널 수 있음을, 빨간색은 건널 수 없음을 의미하며, 주황색은 상황에 따라 다른 의미를 가진다.[34]
최근에는 보행 중 스마트폰 사용으로 인한 사고를 예방하기 위해 대한민국, 시드니(시드니), 서울(서울)등 일부 도시에서는 바닥에 LED 신호등을 설치하기도 한다. 이러한 바닥 신호등은 스마트폰을 보느라 고개를 숙인 보행자에게도 신호를 쉽게 인지할 수 있도록 돕는다.[45]
3. 2. 1. 대한민국
한국에 교통신호기가 처음 등장한 것은 일제강점기였던 1940년으로, 오늘날과 같은 둥근 점등이 아니라 기차역 플랫폼 입구에서 기차의 홈인(Home-in)을 유도하던 날개식 신호기였다. 기둥에서 3색 날개가 번갈아 튀어나오는 형식으로 서울의 종로 네거리 화신백화점 앞, 을지로 입구, 조선은행 앞에 설치되어 교통경찰이 손으로 일일이 조작하였으며, 그 속에 전등이 없어 밤에는 사용할 수 없었다.오늘날과 같은 주등식(柱燈式, 신호철주에 매달린 신호등)은 광복 이후 미군이 상륙하면서 3색 전기신호기가 나타나 도심에 하나 둘씩 자리잡기 시작했다. 그 당시에는 색깔 대신 '서세요', '가세요'라는 글자로 표기하였다.
자동차의 급격한 증가와 함께 센터시스템을 갖춘 온라인 신호시스템은 1978년에 등장하였다. 온라인 신호시스템은 교통정체 해소에 많은 기여를 하였으나, 1990년대에 도시부의 교통량이 한계에 도달하면서 새로운 시스템인 실시간 신호제어시스템이 등장하였고, 각 도시별로 도입하고 있다. 또 1980년대 초반에는 4색등이 도입되었는데, 녹색 신호에서 좌회전을 하면 사고 위험이 크다는 이유로 화살표가 들어간 좌회전용 신호를 따로 만들었다.[111] 신호가 바뀌면 소리로써 알려주는, 시각장애인들의 이동권을 배려한 신호등도 있다.
(LED식, 신답역 앞 사거리에서 촬영)
대한민국에서는 황색 신호 교차로 진입 금지 구역이 법적으로 인정되지 않는다. 다시 말해, 황색 신호가 켜졌을 때, 운전자가 안전하게 정지할 수 없더라도 정지선을 넘거나 교차로에 진입해서는 안 된다.
이는 2024년 5월 대한민국 대법원의 판결에서 재확인되었다.[19][20] 해당 사건은 운전자가 제한속도 시속 40km 도로에서 시속 62km로 과속 운전을 한 경우였다.
대한민국에서는 이러한 법규가 비현실적이고 불합리하다는 비판이 제기되고 있다. 또한, 급제동으로 인한 다중 추돌 사고의 원인이 될 수 있다는 지적도 있다.
2016년 당시 제한속도가 시속 60km였을 때, 이러한 충돌 사고를 예방하기 위한 대안으로 회전교차로 설치, 속도 준수율 향상, 감속 운전 연습, 노인 보호 구역 설치 등이 제안되었다.[22]
보행자 신호는 보행자가 도로를 건널 때를 알려주는 데 사용된다. 대부분의 보행자 신호등에는 두 개의 불빛이 있다. '보행' 신호(일반적으로 녹색 또는 흰색의 걷는 사람 그림)와 '보행 금지' 신호(일반적으로 빨간색 또는 주황색의 사람 그림 또는 손 모양)이지만, 다른 변형도 존재한다.[34]
| 국가 | 순서 | 참고 |
|---|---|---|
| 일본 | 파란색 또는 녹색 사람: 건너도 됨(자전거는 건너거나 좌회전 가능) | |
| 중국 | 녹색: 건너도 됨 |
3. 3. 자전거용 신호등
유럽의 많은 국가에서는 자동차와 자전거의 통행 경로가 겹치지 않도록 자전거 신호등을 설치하고 있다.[107]
자전거 차선이나 자전거 도로가 신호 제어 교차로에 접근하는 곳에 존재하는 경우, 자동차와 자전거 이용자 간의 충돌을 줄이기 위해 자전거 이용자를 교차로에 안전하게 통합하는 방법을 고려해야 한다.
교통 신호등의 정지선 뒤에 선행 정지선을 설치할 수 있다. 이를 통해 자전거 이용자는 빨간불에서 교통 앞에 위치하여 출발할 때 유리하게 할 수 있다.[49]
미국에서는 일반적으로 자전거 차선이 우회전 차선 왼쪽으로 교차로를 통과해야 한다고 설계 지침에서 권고하지만, 이는 자동차가 오른쪽 차선으로 진입하려고 할 때 자전거 차선을 불리한 각도로 건너야 하므로 충돌을 일으킨다.[50]
네덜란드 엔지니어링 원칙에 따라 자전거 이용자는 대신 보호된 연석 오른쪽에 위치한다. 이는 정지선에서 자동차의 시야에 자전거 이용자를 두어 안전성을 향상시키고, 자전거 이용자가 회전하는 교통보다 먼저 출발할 수 있도록 한다. 이 설계는 또한 자전거 이용자가 교차로 중앙에서 기다릴 필요 없이 반대편 회전을 완료할 수 있도록 한다.[50] 영국 엔지니어들은 맨체스터 등에서 자전거 최적화 보호 신호(CYCLOPS) 교차로를 통해 이 설계를 혁신했다. 이는 자전거 도로를 신호 교차로 가장자리에 배치하고 자전거 이용자와 보행자에게 자동차 교통과 완전히 분리된 단일 적색 신호 단계를 제공하며 보행자 횡단 시간을 단축한다.[51]
또는 자전거 이용자는 교차로에 접근할 때 보행자로 간주하거나, 자전거 도로가 도로를 가로지를 때 영국에서는 투컨 횡단보도로 알려진 결합된 보행자-자전거 이용자용 신호등을 제공할 수 있다.[52]
; 영국
영국에서는 차량용 신호등의 노란색과 녹색 부분에 자전거 그림을 사용하는 방식이 채택되고 있다.[108] 보행자 횡단보도와 자전거 횡단대를 함께 설치한 신호등인 "투칸 크로싱(Toucan Crossing)"의 경우, 빨간색과 녹색의 두 가지 신호에 보행자와 자전거 그림이 사용된다.[109]
3. 4. 대중교통용 신호등
대중교통용 신호등은 일반 차량용 신호등과 다른 신호를 사용하는 경우가 많다. 흰색 또는 (일반적으로 100W LED) 색깔의 글자, 화살표, 막대 형태의 신호를 사용할 수 있다.[22]4. 신호 제어 시스템
신호 제어 시스템은 교통 상황에 따라 신호 주기를 조절하여 교통 흐름을 최적화한다. 간단한 기계식 장치부터 정교한 컴퓨터 제어 시스템에 이르기까지 다양한 제어 시스템이 신호 주기를 원활하게 작동하는 데 사용된다. 컴퓨터 제어 시스템은 일반적으로 교차로 접근 방식에 있는 루프 검출기나 기타 센서와 같은 액추에이터에 의해 제어된다. 광역 조정을 통해 차량 또는 자전거 도로에 녹색 파장 시스템을 설정할 수 있다.[60]
스마트 교통 신호등 시스템은 기존의 작동 방식, 더 넓은 범위의 센서 및 인공 지능을 결합하여 신호 시스템의 성능을 더욱 향상시킨다.[61] 교통 신호 교차로 또는 횡단보도는 일반적으로 근처 캐비닛에 장착된 제어기에 의해 제어된다.[62]
"위상"(호주와 뉴질랜드에서는 "신호 그룹")은 동시에 표시되는 표시이다. "이동"이란 차량이나 보행자가 통과할 수 있는 교차로를 통과하는 경로이며, 이러한 경로가 서로 교차하는 경우 "충돌"하는 것이다. 단계(ANZ의 "위상")는 동시에 이동하는 상호 충돌하지 않는 위상의 그룹이다. 단계는 통틀어 "주기"로 알려져 있다.[63]
두 개의 상충되는 녹색 위상 사이의 시간은 "간녹색 기간"이라고 하며, 특히 교차로 중앙에서 대기할 수 있는 회전 교통을 위해 교차로가 안전하게 비워질 수 있도록 적절한 길이로 설정된다. 이로 인해 종종 모든 접근 방식에 적색 신호등이 표시되고 어떤 차량도 진행할 수 없는 모든 적색 단계가 발생한다. 이 모든 적색은 보행자가 한 번에 모든 방향으로 빈 교차로를 건널 수 있는 보행자 스크램블을 허용하도록 연장되기도 한다.[64] 일부 신호에는 "모두 빨간색" 단계가 없는 경우도 있다.
많은 신호등 설비에는 교통 시스템의 유연성을 향상시키고 다양한 교통 흐름에 대응하기 위해 차량 작동, 즉 감지 기능이 장착되어 있다. 검출기는 신호등에 장착된 디지털 센서 또는 도로 표면 내부의 유도 루프 형태로 제공된다. 유도 루프는 고장 가능성이 적다는 장점이 있지만, 단순성으로 인해 특히 오토바이 또는 자전거와 같은 가벼운 차량이 포함된 일부 상황을 처리하는 능력이 제한될 수 있다.[65]
4. 1. 종류
신호 교차로의 제어 대상 범위에 따라 3가지 종류로 분류된다.[103]- '''지점 제어(점 제어)''': 교차로마다 단독으로 제어하는 방식이다.
- '''시스템 제어(선 제어)''': 연속해서 설치되어 있는 신호기를 서로 연계하여 제어하는 방식이다. 차량의 정지를 줄이고, 교통의 안전과 원활을 도모한다.
- '''지역 제어(면 제어)''': 넓은 지역의 도로망에 설치된 다수의 신호기를 일괄적으로 제어하는 방식이다.
1926년 독일 베를린의 라이프치히 거리에서 "녹색 파장"이 도입되었다.
4. 2. 제어 방식
신호등의 제어 방식은 크게 정주기 제어와 교통 감응 제어 두 가지로 나뉜다.- 정주기 제어: 미리 정해진 신호 주기에 따라 작동하며, 정해진 표시 구성, 사이클 길이, 분할, 오프셋에 따라 제어한다.[103]
- 교통 감응 제어: 차량이나 보행자 감지 센서의 정보에 따라 신호가 바뀌는 방식이다.[103]
여기서 사이클 길이는 신호 표시가 한 바퀴 도는 시간을, 분할은 각 신호 표시에 할당되는 시간 또는 비율을 의미한다. 오프셋은 인접한 교차로 간 시스템 제어를 위해 각 교차로에서 녹색 신호 시작 시간의 차이를 뜻한다.[103]
독일에서는 1926년 베를린의 라이프치히 거리에서 "오프셋" 설정을 "녹색 파장"으로 도입하였다.[60]
이 외에도 다양한 제어 시스템이 활용된다.
- 지점 제어(점 제어): 각 교차로마다 독립적으로 신호를 제어한다.[103]
- 시스템 제어(선 제어): 연속된 신호등을 서로 연동하여 제어함으로써 차량 정체를 줄이고 교통 흐름을 원활하게 한다.[103]
- 지역 제어(면 제어): 넓은 지역의 도로망에 설치된 여러 신호등을 통합 제어한다.[103]
영국 교통연구소(TRL)가 개발한 SCOOT (Split Cycle Offset Optimisation Technique)는 영국을 비롯한 해외 200여 개 도시에서 운영되고 있다. SCOOT는 정지선 상류에 설치된 감지기로 감지된 차량이 일정한 주행 속도로 정지선에 도달한다고 가정하여, 차량의 도착 시간과 정체 길이를 추정하여 신호 제어 변수를 조정한다.
오스트레일리아 뉴사우스웨일스주의 RTA(Roads & Traffic Authority)에서 개발된 SCATS (Sydney Coordinated Adaptive Traffic System)는 80개 이상의 도시에서 운영되고 있다. SCATS는 정지선 바로 앞에 루프식 차량 검지기를 설치하여 교통량을 감지하고, 사이클 길이와 분할 패턴을 선택한다.
4. 3. 변수
5. 디자인 및 설치
국가 또는 지방 도로 당국은 도로 교통의 안전을 확보하고 자동차의 원활한 주행을 위해 종종 국가 또는 지역 규정에 따라 교통 신호의 사양 및 신호등 교차로 설계에 대한 지침 문서를 발표한다.[68] 예를 들어, 미국에서는 미국 연방 고속도로청(Federal Highway Administration)이 교통 통제 장치 표준 매뉴얼(Manual on Uniform Traffic Control Devices)과 ''신호등 교차로 정보 가이드''(Signalized Intersections Information Guide)를 발표한다.[68]
과거에는 백열등이나 할로겐 전구를 사용하는 신호등이 주로 사용되었으나, 낮은 효율과 짧은 수명 등의 단점이 있었다. 최근에는 LED를 이용한 신호등이 널리 사용되는데, LED는 전력 소비가 적고 수명이 길며, 개별 소자가 고장 나도 다른 소자가 작동하여 안정성이 높다. 다만, LED는 겨울철에 눈이 쌓이는 문제를 야기할 수 있어, 렌즈에 발열체를 부착하기도 한다.[81][82]
신호등 디자인은 시인성을 높이기 위해 다양하게 발전해왔다. 특정 차선에서만 신호가 보이도록 시야각을 조절하거나, 소프트웨어로 빛의 방향을 제어하는 방식도 사용된다.
신호등 렌즈 크기는 미국에서는 약 30.48cm가 표준이며, 영국에서는 약 20.32cm 크기의 신호등이 일반 렌즈와 동일한 출력을 낼 수 있게 되면서 약 30.48cm 신호등은 더 이상 사용되지 않는다. 차량용 신호기는 가로형과 세로형이 있으며, 한국은 가로형을 많이 사용하고, 유럽, 미국, 중국은 세로형을 많이 사용한다.
신호등 설치 방식은 미국의 경우 받침대 설치, 마스트암 설치, 장력 기둥 설치, 유니폴 설치, 고가도로 부착 방식 등이 있다.[85][14] 설치 위치에 따라서는 교차로 정지선 부근에 설치하는 근거리 설치와 교차로 반대편에 설치하는 원거리 설치로 나뉜다.
5. 1. 전구
과거에는 백열등과 할로겐 전구가 신호등에 주로 사용되었다.[79] 이러한 전구들은 빛을 거울이나 반사경에 반사시켜 렌즈를 통해 내보내는 방식으로 작동했다. 그러나 백열등과 할로겐 전구는 광 출력 효율이 낮고, 필라멘트가 끊어지면 작동하지 않는 단점이 있었다.[79]최근에는 전력 소비량이 적고 광 출력이 높으며 수명이 훨씬 긴 LED가 널리 사용되고 있다.[79] LED는 개별 소자가 고장 나더라도 다른 소자들이 계속 작동하기 때문에 안정성도 높다. LED의 광 패턴은 프리즘 렌즈를 장착한 백열등이나 할로겐 전구의 패턴과 유사하게 만들 수 있다.
하지만 LED 조명은 에너지 소비가 적어 겨울철 일부 지역에서는 운전 위험을 초래할 수 있다.[79] 백열등과 할로겐 전구는 작동 시 발생하는 열로 눈을 녹일 수 있지만, LED는 열이 적게 발생하여 눈이 녹지 않고 신호등에 쌓일 수 있기 때문이다.[79][80] 이러한 문제를 해결하기 위해 렌즈에 발열체를 부착하기도 한다.[81][82]
5. 2. 시야각 제어
3M 고시인성 신호등과 같이 일부 신호등은 빛 확산 광학 장치와 프레넬 렌즈를 사용하여 특정 차선에서만 신호가 보이도록 시야각을 조절한다. 이러한 "프로그래밍 가능한 가시성" 신호등은 특수 알루미늄 호일 기반 접착 테이프를 사용하여 프로그래밍 렌즈에 의해 "마스크"되거나 프로그래밍되어, 특정 차선의 교통만 표시를 볼 수 있도록 한다.[83]인접한 직진 차선 신호등의 프레넬 렌즈는 좌회전 교통이 녹색 화살표를 오인하지 않도록 조준될 수 있다. Intelight Inc.는 소프트웨어로 제어되는 LED 어레이와 전자 장치를 사용하여 빛의 빔을 원하는 방향으로 조향하는 프로그래밍 가능한 교통 신호등을 제조한다.[83]
5. 3. 크기
미국에서는 교통 신호등 렌즈의 직경이 약 약 30.48cm가 표준이다. 이전에는 약 20.32cm가 표준이었지만, 더 크고 눈에 잘 띄는 약 30.48cm 신호등으로 점차 교체되고 있다. 약 30.48cm 신호등과 약 20.32cm 신호등을 함께 사용하는 하이브리드 디자인도 있었다. 미국의 차량용 신호기는 적색, 황색, 녹색, 녹색 화살표, 황색 화살표 외에 적색 화살표도 사용하며,[105] 렌즈 크기는 약 20.32cm 또는 약 30.48cm가 기본이다.[105]영국에서는 데이비드 멜러가 디자인한 멜러 디자인 신호등에만 약 30.48cm 신호등이 사용되었다. 그러나 1990년대 중반, 향상된 광학 설계가 도입되면서 약 20.32cm 크기의 신호등도 일반 렌즈와 동일한 출력을 낼 수 있게 되었다. 결과적으로, 약 30.48cm 신호등은 더 이상 영국에서 사용이 승인되지 않으며, 새로 설치되는 모든 신호등은 TSRGD(교통 표지 규정 및 일반 지침)에 따라 200mm이어야 한다.
차량용 신호기는 가로형과 세로형이 있으며, 일본에서는 가로형이 주류이다. 세로형은 적설지에서 많이 사용되며[104], 시인성이 뛰어나기 때문에 협소 지점이나 골목길 등에서 볼 수 있다. 한국과 대만도 가로형이 많이 사용되고, 유럽, 미국, 중국은 환경에 관계없이 세로형이 많이 사용된다.
5. 4. 설치 방식
미국 교통 신호기 설치 및 운영 매뉴얼(MUTCD)은 다섯 가지 유형의 교통 신호등 설치 방식을 제시한다.[85][14]- 받침대 설치: 신호등 머리가 단일 기둥에 설치되는 방식이다. (영국의 일반적인 설치 방식)[85][14]
- 마스트암 설치: 신호등 머리가 기둥에서 도로 위로 돌출된 단단한 팔에 설치되는 방식이다.
- 장력 기둥 설치: 신호등이 도로 위에 와이어로 매달려 반대편 연석의 기둥에 부착되는 방식이다. (미국에서 가장 일반적인 설치 방식)
- 유니폴 설치: 장력 기둥 설치 방식과 유사하지만, 와이어로 연결된 두 개의 기둥 대신 도로 위에 단일 구조물이 있는 방식이다.
- 고가도로 부착: 고가도로와 같은 기존 구조물에 신호등을 부착하는 방식이다.[85]
더미 신호등은 교차로 중앙에 위치하며 고정된 주기로 작동하는 교통 표지판이다. 일반적으로 안전 문제로 인해 폐지되었지만, 역사적 가치로 인해 일부가 남아 있다.[86]
신호등은 설치 위치에 따라 근거리 설치와 원거리 설치로 나뉜다. 근거리 설치는 교차로 정지선과 교차 도로의 연석선 사이에 설치되는 방식이고, 원거리 설치는 교차로 반대편에 설치되는 방식이다. 유럽 국가에서는 신호등이 종종 근거리에 설치된다.[87] 미국에서는 신호등이 일반적으로 원거리에 설치되지만, 일부 주에서는 근거리 신호등도 사용된다. 근거리 신호등은 운전자가 적색 신호등을 볼 수 있는 시간이 더 길고 보행자 횡단보도를 침범할 가능성이 줄어들기 때문에 도로 안전에 도움이 될 수 있다.[87]
6. 법규 및 규칙
신호등은 사회적 규범과 법적 규칙을 이용하여 교통 흐름을 제어한다. 대부분의 국가에서 신호 위반은 불법이며, 경찰이나 적색 신호 카메라와 같은 장치로 법규 위반 운전자에게 벌금이나 기타 처벌을 부과할 수 있고, 경우에 따라서는 기소하기도 한다.[70] 미국에서 실시한 연구에 따르면, 대다수 운전자는 고속으로 적색 신호를 무시하는 것이 위험하다고 생각하며, 적색 신호 위반의 가장 흔한 이유는 부주의 운전, 대형 차량 추월, 악천후 등이다.[71][72]
차량용 신호등 교차로 관련 규칙은 국가별, 지역별로 다르다. 예를 들어 북아메리카에서는 적색 신호에서도 대부분 교차로에서 우회전이 허용된다.[73][74] 반면 유럽에서는 화살표 신호나 교통 표지판이 특별히 허용하지 않는 한, 이러한 우회전 허용 규칙은 일반적이지 않다.[75][76][77][78] 안전 확인 후 우회전이 허용되지만, "우회전 금지(NO TURN ON RED)" 표지판이 설치되어 있거나, 적색 신호에서 우회전이 아예 허용되지 않는 지역도 있다.[100]
대한민국에서는 도로교통법 제119조(신호 위반)에 따라 신호 위반 시 처벌받을 수 있다.
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