[논문]충격량을 고려한 중앙분리대 설계기준에 관한 연구

박제진

충격량을 고려한 중앙분리대 설계기준에 관한 연구
Design Criteria of the Median Barrier Considering Impulse Measurement 원문보기

大韓交通學會誌 = Journal of Korean Society of Transportation, v.26 no.2 = no.101, 2008년, pp.167 - 176

박제진 (한국도로공사 도로교통연구원)

초록
AI-Helper

최근의 교통사고 발생현황에 비추어 볼 때 전체 사망자는 감소하고 있는 반면, 중앙선 침범에 의한 사망자는 여전히 전체 사고의 높은 구성비를 나타내어 교통사고 피해 현황(사망, 부상)에 있어서 중앙선 침범이 안전운전 불이행에 이어 두 번째로 주요한 교통사고 원인으로 부각되고 있다. 이러한 사고를 줄이기 위한 대책의 일환으로 중앙분리대에 방호울타리를 사용하고 있으나, 해당 시설물에 대한 명확한 설계기준이 부족한 것이 현실이다. 특히, 중앙분리대 설계기준에 있어서 현행의 충격량 산정의 방법은 일률적인 속도와 침범각도를 이용하여 운전자의 주행행태를 고려하지 못한 채로 제시되고 있으며, 충격량 산정에 관한 구체적인 연구보다는 개발된 방호울타리의 성능시험 평가를 통해 현장에 적용하고 있다. 이에 본 연구에서는 운전자의 주행특성을 고려하여 주행속도를 적용하고 도로의 기하구조에 따른 침범각을 산정하여 보다 현실적이며 합리적인 충격량을 산정한다. 합리적인 충격량의 산정은 중앙분리대의 과대설계로 인한 국고의 낭비와 과소설치로 인한 안전문제를 해결하는데 일조할 것이다.

Abstract ▼ AI-Helper

Although a rate of car accident death is on the decrease, internal rate of median encroachment accident is still high. In order to reduce the median encroachment accident, government use median barriers but there are no exact criteria of them. Particularly, current impulse measurement method has adopted the uniformly operating speed and encroachment angle. At reality, however, there are various conditions depends on driver's characters. In that reason, this study calculates reasonable impulse quantity through encroachment angle and operating speed. It will be necessary to prevent overuse treasury and car accidents.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

하지만 실제로 곡선부내에서 충격량이 변하는 구간마다 중앙분리대의 형상을 바꾸거나 설계를 다르게 한다면 비용-효율적이지 못할 것이다. 그래서 본 연구에서는 대안적인 방법으로 곡선부 내에서 발생하는 충격량의 최대값으로 그 곡선부의 충격량을 대표하고자 한다.
본 연구에서는 중앙분리대 설계시 우선적으로 고려되어야할 충격량 산정을 위해 먼저 국내외 중앙분리대 설계기준과 충격량산정에 관한 연구를 고찰하였고 세부적으로 속도와 침범각에 관한 연구를 고찰하였다.
이 침범각은 직선부에서는 이탈각과 같지만 곡선부에서는 곡선반경에 따라서 달라지게 된다. 본 연구에서는 평면곡선반경에 따라 발생할 수 있는 침범각을 산정하고 이에 따른 충격량을 산정한다. 침범각도의 산정을 위해서 <표 5>와 같은 기본가정을 수립하였다.
중앙분리대 설계기준에 있어서 현행의 충격량 산정의 방법은 일률적인 속도와 침범각도를 이용하여 운전자의 주행행태를 고려하지 못한 채로 제시되고 있는 것이 현실이다. 이에 본 연구에서는 운전자의 곡선부 주행특성을 고려한 주행속도와 침범각도를 중심으로 좀 더 합리적인 중앙분리대 충격량을 산정하는데 그 목적을 둔다.

가설 설정

<그림 4>는 곡선부 속도변화 모형식을 산정하기 위하여 곡선부내에 지점을 나누어 놓은 것으로써 곡선부 진입 100m 전, 곡선부 시점, 곡선부 1/4지점, 곡선부 2/4지점, 곡선부 3/4지점, 곡선부 종점, 곡선부 진출 100m 이후 지점에 대하여 나타내었으며, 차량은 좌측에서 우측으로 진행한다고 가정한 경우이다.

제안 방법

본 연구에서는 충격량 산정을 위하여 주행속도, 침범각, 차량의 중량, 도로상황에 대한 자료가 필요함에 따라, 정준화의 곡선부 속도 예측모형을 이용하여 곡선부에서 운전자의 주행특성을 고려한 주행속도를 산정하였고, Mak의 침범각 분포를 참고하여 이탈각을 적용하였으며, 건설교통부의 차량분류표를 참고하여 차량의 중량을 결정하였다. 그리고 도로 상황을 좌표에 옮겨 원의 방정식과 직선의 방정식과의 관계를 통해 산술적으로 침범각을 산정하였고 이렇게 산정된 주행속도와 침범각을 이용하여 직선부에서와 곡선부에서 발생하는 충격량을 산정하였다.
방호울타리의 설계시 고려사항으로는 와 같이 강도성능, 운전자 보호성능, 충돌 후 차량의 궤적 등이 있으나 본 연구에서는 강도성능에 초점을 맞추어 충격량을 산정하였다.
본 연구에서는 충격량 산정을 위하여 주행속도, 침범각, 차량의 중량, 도로상황에 대한 자료가 필요함에 따라, 정준화의 곡선부 속도 예측모형을 이용하여 곡선부에서 운전자의 주행특성을 고려한 주행속도를 산정하였고, Mak의 침범각 분포를 참고하여 이탈각을 적용하였으며, 건설교통부의 차량분류표를 참고하여 차량의 중량을 결정하였다. 그리고 도로 상황을 좌표에 옮겨 원의 방정식과 직선의 방정식과의 관계를 통해 산술적으로 침범각을 산정하였고 이렇게 산정된 주행속도와 침범각을 이용하여 직선부에서와 곡선부에서 발생하는 충격량을 산정하였다.
이를 통해 충격량 산정에 영향을 미치는 요소인 속도, 침범각, 중량을 알아보고 직선부에서와 곡선부에서 그리고 1차로에서 주행 중일 때와 2차로에서 주행 중일 때에 발생하는 침범각을 적용하여 충격량을 산정하였다.
침범각에 관한 연구는 Hutchinson & Kennedy 와 Mak 등에 의해서 오래 전부터 진행되어 왔고, 그들의 연구에서 침범각의 분포 중 30° 이하의 분포가 전체의 90% 이상을 차지하고 있으므로 본 연구에서는 침범 유효각을 30°로 정하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 충격량 산정 시 필요한 차량의 중량을 건설교통부의 2006년도 차종분류표를 기준으로 중차량 중 5축 카고의 중량인 25톤으로 정하였다.
설계기준차량인 세미트레일러의 중량을 기준차량중량으로 설정하려 하였으나 세미트레일러는 종류에 따라 다양한 중량이 있고 도로교 제한 중량인 40톤을 넘는 것도 있어서 기준 차량으로 적용하는데 무리가 있을 것으로 사료되어 본 연구에서는 일반적인 대형차량 중 25톤 차량을 기준으로 하였다.

이론/모형

이와 관련된 연구는 많이 진행 되었으며 본 연구에서는 과 같이 정준화(2001)의 곡선부 내 속도 변화 추정 모형을 이용하여 곡선부의 속도를 예측한다.

성능/효과

결과적으로, 곡선부에서와 직선부에서의 충격량은 다르게 나타남을 알 수 있었다. 특히, 차로수가 많아짐에 따라 곡선부에서 충격량이 더 높게 나타나는 경향이 있음을 알게 되었다.
<그림 10>에서 알 수 있듯이 곡선반경이 클수록 충격량은 크게 나타나는 경향이 있는데 이는 곡선반경이 크면 적용한 주행속도 또한 크게 나타나기 때문이다. 또한 지점별로 봤을 때 곡선 시점부(BC)에서 전반적으로 큰 충격량이 나타나고, 곡선부 내에서는 충격량이 낮게 나타나고 있는데, 이는 곡선부내에서 속도가 감소하고 충격량 산정시 침범각이 약간 크더라도 속도에 영향을 더욱 많이 받아 충격량이 줄어드는 것으로 판단된다.
본 연구를 통해서 곡선부내에서 각 지점별로 충격량이 다르게 발생함을 알 수 있다. 하지만 실제로 곡선부내에서 충격량이 변하는 구간마다 중앙분리대의 형상을 바꾸거나 설계를 다르게 한다면 비용-효율적이지 못할 것이다.
충격량 산정식에 차량중량과 속도를 대입하면 직선구간에서 발생하게 되는 충격량이 산정되며 침범속도가 클수록 에서처럼 충격량 또한 증가함을 확인할 수 있다.
결과적으로, 곡선부에서와 직선부에서의 충격량은 다르게 나타남을 알 수 있었다. 특히, 차로수가 많아짐에 따라 곡선부에서 충격량이 더 높게 나타나는 경향이 있음을 알게 되었다. 곡선부에서는 중앙분리대의 강도가 취약하므로 강도기준을 강화해야 하고, 재료적인 측면을 고려하여 충격량 흡수장치 등 곡선부의 안전을 향상시킬 수 있는 연구 개발이 필요할 것으로 판단된다.

후속연구

특히, 차로수가 많아짐에 따라 곡선부에서 충격량이 더 높게 나타나는 경향이 있음을 알게 되었다. 곡선부에서는 중앙분리대의 강도가 취약하므로 강도기준을 강화해야 하고, 재료적인 측면을 고려하여 충격량 흡수장치 등 곡선부의 안전을 향상시킬 수 있는 연구 개발이 필요할 것으로 판단된다.
그리고 향후 운전자의 시각고정점과 주시각도 및 야간을 포함한 다양한 사항을 고려한 충격량 산정이 필요할 것으로 판단된다.
특히 현행 기준에 있어서는 중앙분리대 설치시 우선적으로 고려되어야할 충격량 산정에 관한 구체적인 연구보다는 개발된 방호울타리의 성능 시험 평가를 통해 현장에 적용되어지고 있는 실정이다. 물론 성능시험평가는 현장에 적용하기 전에 실시해야하는 매우 중요한 부분이지만 그에 앞서 중앙분리대의 방호울타리가 차량과의 충돌로 인해 받게 되는 충격량을 정량적으로 산정하는 연구가 행해져야 한다.
본 연구에서 산정한 중앙분리대 충격량을 향후 중앙 분리대 방호울타리 설계 시 적절한 강도기준으로 적용할 수 있을 것이고, 이에 맞는 단면의 형상 및 재료 등에 관한 연구가 계속되어야 할 것이며, 운전자보호성능에 대한 연구도 추가로 진행되어야 할 것이다.
본 연구에서는 차량의 중량을 25톤으로 가정하였지만 향후 차량 중량의 결정시 각 도로의 중차량 혼입률이나 도로환경적인 특성을 고려하여 적절한 중량을 적용함으로써 비용-효율적인 중앙분리대를 설치할 수 있을 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	중앙분리대는 어떻게 구분될 수 있나?	중앙분리대는 분리대 시설물의 종류에 따라서 방호울타리형, 연석형, 광폭 중앙분리대로 구분한다.
	중앙분리대의 주요 기능은 무엇인가?	중앙분리대의 주요 기능은 반대편 차량을 분리하고, 통제력을 상실한 차량에 대한 회복 구간을 제공하며, 비상시 정지 지역을 제공하고 속도 변경과 좌회전 및 U-Turn 차량을 위한 장소를 허용하며 전조등 불빛을 최소화하며, 차로의 확장을 위한 폭을 제공하는 것이다.
	본 연구에서 중앙분리대 설계 기준을 위한 충격량 산정 연구 결과는?	결과적으로, 곡선부에서와 직선부에서의 충격량은 다르게 나타남을 알 수 있었다. 특히, 차로수가 많아짐에 따라 곡선부에서 충격량이 더 높게 나타나는 경향이 있음을 알게 되었다. 곡선부에서는 중앙분리대의 강도가 취약하므로 강도기준을 강화해야 하고, 재료적인 측면을 고려하여 충격량 흡수장치 등 곡선부의 안전을 향상시킬 수 있는 연구 개발이 필요할 것으로 판단된다.

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상세보기
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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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