밤에 고속도로를 운전했거나, 넓은 산업 단지를 방문했거나, 일몰 후 대규모 운동장을 산책한 적이 있다면 높은 마스트 조명을 사용하여 해당 공간을 안전하고 유용하게 유지했을 것입니다. 하이 마스트 공급업체로서 고객(엔지니어, 시설 관리자, 계약자 등)으로부터 받는 가장 일반적인 질문 중 하나는 "하이 마스트 조명의 올바른 높이를 어떻게 계산합니까?"입니다. 이는 추측이 아니며 이 세부 사항을 간과하면 조명이 어둡고 고르지 않아 안전 표준을 충족하지 못하거나 필요한 것보다 높은 마스트에 돈을 낭비하게 될 수 있습니다. 이 사업에서 12년을 보낸 후 저는 고객과 함께 수십 가지 계산을 수행했으며 여기서는 전문 용어 없이 그 뒤에 숨은 과학을 분석하고 있습니다.
먼저, 무대를 설정하기 위해 높은 마스트 조명이 무엇인지 명확히 합시다. 하이 마스트(High Mast)는 크고 개방된 공간을 효율적으로 조명하도록 설계된 여러 개의 조명 기구를 상단에 고정하는 키가 큰 수직 기둥(내구성이 있고 내후성이 있기 때문에 일반적으로 강철)입니다. 작은 지점만 덮는 작은 전등 기둥과 달리 높은 마스트는 단일 장치에서 10,000평방피트 이상을 비출 수 있습니다. 마스트의 높이는 커버리지의 기초이며, 잘못 선택하면 다른 모든 조명 선택이 무의미해집니다.
그럼 어디서부터 시작하나요? 첫 번째 단계는 프로젝트의 조명 요구 사항을 정의하는 것입니다. 모든 공간에는 요구 사항이 다릅니다. 고속도로 인터체인지는 운전자가 도로 표지판과 장애물을 볼 수 있도록 균일한 조명이 필요하고, 주차장은 범죄를 방지하기 위해 어두운 구석을 제거해야 하며, 스포츠 경기장은 선수와 관중을 위한 특정 조명 수준이 필요합니다. 규제 기관(예: 미국의 조명 공학 협회(IES))은 이러한 수준에 대한 지침을 게시하므로 이것이 출발점입니다. 예를 들어 IES는 일반 주차장의 경우 최소 0.5fc(피트 캔들), 혼잡한 소매 주차장의 경우 2fc, 프로 스포츠 경기장의 경우 최대 50fc를 권장합니다. 이 숫자는 마스트의 높이에 직접적인 영향을 미칩니다.
다음으로 조명을 비추는 영역을 매핑해야 합니다. 200x200피트 규모의 주차장이 있다고 가정해 보겠습니다. 사용할 높은 마스트의 수와 위치를 파악해야 합니다. 일반적으로 조명 장치에서 두 마스트 사이의 거리의 절반을 넘지 않는 지점으로 균등한 간격으로 배치해야 합니다. 이 "절반 간격 규칙"이 핵심입니다. 빛이 고르게 겹쳐서 희미한 간격이 없도록 보장합니다. 10,000평방피트(예: 100x100피트 지점)의 면적을 덮는 단일 높은 마스트의 경우 이 마스트와 다음 마스트 사이의 절반 간격은 50피트가 됩니다. 이 숫자는 마스트 높이와 직접적으로 일치합니다. 왜냐하면 조명의 빔 폭과 확산은 장착 높이에 따라 달라지기 때문입니다.
핵심 계산은 다음과 같습니다. 대부분의 일반적인 응용 분야에서 최적의 마스트 높이는 조명이 덮는 영역 너비의 약 1.5배입니다. 잠깐만요, 구체적으로 만들어 보겠습니다. 조명이 반경 50피트(즉, 직경 100피트 영역)를 커버해야 하는 경우 50 x 1.5 = 75피트입니다. 이는 주차장 높은 마스트의 일반적인 높이입니다. 하지만 이를 고정하기 전에 조명 기구 빔 각도와 장애물이라는 두 가지 큰 요소를 고려해야 합니다.
빔 각도는 조명 장치에서 빛이 퍼지는 폭입니다. 일부 조명기구는 좁고(15-30도) 고속도로와 같은 장거리 조명용으로 설계되었습니다. 다른 것들은 넓기 때문에(60-90도) 주차장과 같은 작고 개방된 공간에 적합합니다. 짧은 마스트에 좁은 빔 조명을 사용하면 작은 지점에만 집중된 빔을 얻게 되고 크고 어두운 영역은 남게 됩니다. 너무 높은 마스트에 넓은 빔을 사용하면 빛이 너무 얇게 퍼져서 필요한 곳에 낮은 촉광이 발생하게 됩니다. 그렇기 때문에 1.5x 규칙이 기준으로 작동하지만 빔 각도를 조정해야 합니다. 이것을 테스트해 보겠습니다. 75피트 마스트에 장착된 넓은 빔 고정 장치(80도)는 약 65피트의 적용 범위 반경을 가지며, 이는 이전에 필요했던 50피트 반경과 완벽하게 일치합니다. 동일한 75피트 마스트에 좁은 빔(20도)을 사용했다면 그 적용 범위는 100피트 영역에 비해 너무 작은 약 27피트에 불과합니다. 따라서 항상 조명기의 빔 각도와 높이를 상호 참조하십시오. 대부분의 조명기 제조업체는 조명이 서로 다른 높이에서 얼마나 많은 영역을 커버하는지 정확하게 보여주는 스프레드 차트를 게시합니다.
그러면 장애물이 있습니다. 이는 많은 사람들이 건너뛰는 단계이며 큰 문제를 야기합니다. 높은 마스트가 전선, 건물 또는 기존 나무 근처에 있으면 빛을 차단하고 그림자가 생길 수 있습니다. 그곳은 고객이 60피트 마스트면 충분하다고 생각하고 30피트 떨어진 곳에 빛의 40%를 차단하는 50피트 높이의 창고를 찾도록 요청한 곳입니다. 장애물이 있는 경우, 빛이 그 위로 비춰질 수 있도록 마스트를 충분히 올려야 합니다. 예를 들어, 마스트에서 20피트 떨어진 곳에 50피트 높이의 장애물이 있는 경우 마스트 높이는 최소 50피트가 되어야 하며, 조명하는 영역에 그림자가 생기지 않도록 장애물을 10~15피트 정도 제거할 수 있는 충분한 추가 높이가 더해져야 합니다. 이는 누군가가 추측했을 수 있는 원래의 50피트 대신에 60-65피트를 제공합니다.
고려해야 할 또 다른 사항은 바람과 구조적 안정성입니다. 높은 마스트, 특히 100피트 이상의 높은 마스트는 강한 바람, 비, 눈, 심지어 얼음까지 견뎌야 합니다. 마스트의 높이는 구조적 하중에 영향을 미칩니다. 마스트가 높을수록 바람이 더 많은 힘을 가하게 됩니다. 그렇기 때문에 우리는 작은 등주에 사용하는 것과 동일한 유형의 전주를 높은 마스트에 사용하지 않습니다. 많은 고객이 조명 계산에 대해서는 알고 있지만 구조 설계에 대해서는 알지 못하고, 예를 들어 /wireless-towers/monopole-towers/monopole-power-transmission-line-steel-tower.html에서 찾을 수 있는 모노폴 송전선 철탑과 같은 다른 응용 분야의 전주를 사용할 수 있는지 묻습니다. 이러한 모노폴은 수직 하중에 맞게 설계되었지만 높은 마스트가 전달하는 특정 풍하중 및 조명 기구 하중에 대해서는 최적화되지 않을 수 있습니다. 우리의 하이 마스트는 높이, 조명 적용 범위 및 구조적 안전성의 균형을 맞추도록 맞춤 설계되어 심한 폭풍우가 치는 동안에도 조명이 제자리에 유지됩니다. 저는 항상 고객에게 조명 자체뿐만 아니라 구조 엔지니어링을 조명 계산 프로세스에 통합하는 공급업체와 협력하라고 조언합니다.
이를 실제로 구현하기 위해 전체 예제를 살펴보겠습니다. IES 지침에 따라 일반 구역 조명에 대해 1fc 조명 수준을 충족한다는 목표로 새로운 150x150피트 트럭 터미널을 설계한다고 가정해 보겠습니다. 1단계: 면적은 22,500평방피트입니다. 100피트 간격으로 떨어진 2개의 높은 마스트를 사용합니다(따라서 모든 지점은 절반 간격 규칙과 일치하여 마스트에서 50피트 이내에 있습니다). 2단계: 마스트당 필요한 적용 범위는 75피트 반경입니다(마스트 사이 거리의 절반이 50피트이므로 안전을 위해 25피트 중첩을 제공합니다). 3단계: 권장 설치 높이가 적용 범위 반경의 1.25배인 70도 광빔 조명 기구를 선택합니다. 1.25 x 75피트 = 93.75피트이므로 반올림하여 95피트가 됩니다. 4단계: 장애물이 있는지 확인하세요. 첫 번째 마스트에서 30피트 떨어진 터미널 북쪽에 40피트 높이의 표지판이 있습니다. 표지판을 15피트만큼 지워야 하므로 높이에 15피트를 추가합니다(95 +15 = 110피트). 5단계: 구조적 하중을 확인합니다. 8개의 조명 설비를 갖춘 110피트 높이의 마스트는 시속 120마일의 바람과 20파운드의 얼음에 대한 테스트를 거친 당사의 표준 하이 마스트 모델 설계에 잘 맞습니다. 완료. 그것은 과학적으로 뒷받침되는 확실한 계산입니다.
제가 볼 때 고객이 저지르는 흔한 실수는 첫째, 돈을 절약하기 위해 가장 낮은 높이에만 의존하다가 나중에 마스트를 더 추가해야 하므로 결국 비용이 더 많이 드는 것입니다. 예를 들어, 해당 트럭 터미널에 110피트 마스트 대신 60피트 마스트 2개를 설치하는 경우 동일한 조도를 얻으려면 마스트 3개가 더 필요하므로 초기 절감 효과가 상쇄됩니다. 둘째, 빛이 많이 새는 마스트를 고려하지 않으면 빛이 인접한 지역으로 보내질 수 있으며 이는 주거 지역 근처에 있는 경우 문제가 될 수 있습니다. 그렇기 때문에 때때로 누출을 줄이기 위해 높이나 고정 장치 각도를 조정하는 것이 좋습니다. 이는 높이 계산 방법과 관련된 또 다른 요소입니다. 셋째, 유지 관리 무시: 높은 마스트는 전구 교체를 위해 오르기가 더 어렵습니다. 따라서 더 쉽게 접근하려면 유지 관리가 더 어려운 매우 높은 마스트 대신 더 많은 고정 장치가 있는 약간 더 짧은 마스트를 선택할 수 있습니다. 개인의 취향이기는 하지만 고려해야 할 부분입니다.
공급업체로서 저는 고객이 절반만 계산한 결과를 가져오는 것을 본 적이 있으며, 우리가 고객과 함께 이러한 단계를 진행할 때 고객은 항상 얼마나 많은 비용이 들어가는지 놀라게 됩니다. 좋은 소식은 조명 엔지니어가 될 필요가 없다는 것입니다. 우리는 모든 고객과 협력하여 정확한 공간, 요구 사항 및 예산에 맞게 계산을 조정하는 팀을 보유하고 있습니다. 또한 우리는 /wireless-towers/monopole-towers/monopole-telecommunications-tower.html의 모노폴 통신 타워, /wireless-towers/monopole-towers/single-tube-landscape-cell-monopole-tower.html의 단일 튜브 랜드스케이프 셀 모노폴 타워, 다음의 송전선 철탑을 포함하여 신뢰할 수 있는 제조업체로부터 재료를 공급받습니다. /wireless-towers/monopole-towers/power-transmission-line-steel-tower.html 및 /wireless-towers/monopole-towers/galvanized-steel-power-tower-for-power.html에서 전력 전송을 위한 아연 도금 강철 전력 타워를 참조하세요. 하지만 우리는 조명 적용 범위, 구조 및 비용의 균형을 맞추는 것이 우선순위이기 때문에 이러한 설계를 높은 마스트 조명에 맞게 특별히 조정했습니다.
높은 마스트 조명 프로젝트를 계획하는 경우 가장 좋은 첫 번째 단계는 공간 크기, 위치 및 조명 목표를 파악하는 것입니다. 우리는 전체 계산을 실행하고, 장애물을 확인하고, 구조적 요구 사항을 확인하고, 심지어 귀하의 키에 맞는 고정 장치 옵션을 보여줄 수 있도록 도와드릴 수 있습니다. 작은 주차장이든 대규모 산업 단지의 조명이든 관계없이 올바른 높이를 선택하는 것이 가장 먼저 해야 할 선택이자 가장 중요한 선택이며, 이는 향후 몇 년 동안 안전성, 효율성 및 비용 측면에서 보상을 받을 것입니다.
참고자료
- 조명공학회(IES). (2020). 주차 시설용 조명: ANSI/IES RP-20-20. 뉴욕, 뉴욕: 조명 공학 협회.
- 미국 국립표준협회(ANSI). (2018). 강철 기둥과 타워의 구조 설계 기준. 워싱턴 DC: 미국 국립표준협회(American National Standards Institute).
- 조명 유럽. (2021). 높은 마스트 조명: 도로 및 지역 조명 모범 사례. 브뤼셀, 벨기에: 조명 유럽.
