[논문]도로 충격흡수시설의 개발에 관한 연구

최기준; 권용석

doi:10.14346/jkosos.2011.26.5.007

[국내논문] 도로 충격흡수시설의 개발에 관한 연구
A Study on Development of Crash Cushion 원문보기

한국안전학회지 = Journal of the Korean Society of Safety, v.26 no.5, 2011년, pp.7 - 12

최기준 (전주대학교 토목환경공학과) , 권용석 (전주대학교 토목환경공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The crash cushion has drawn a great attention because of its versatility, efficiency and simplicity in reducing the mortality and damages from traffic accidents. However, the existing cushion systems are high priced or have limited functions. The purpose of the study was to devise an improved crash cushion which can offer higher safety compared to the available ones at present. In addition, the conformity of the cushion with the facility standards was assessed through computer simulation for collision with vehicles. The novel cushion system adopts the used tires as shock absorber, which can not only secure cushioning effect but also reduce the production cost. Moreover, it is highly durable and easy to maintain and repair the damaged parts. According to the simulation using BARRIER VII program, the novel cushion system showed PHD of 17.4 g and 10.1 g for a frontal collision and a side collision, respectively. Based on the results, it could be concluded that the novel cushion system met the test standards in the guideline for road safety facility installation and management.

Keyword

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구의 목적은 기존 충격흡수시설의 문제점을 개선하고 보다 안전한 시설의 설치를 위하여 국내외의 기술수준과 설치기준 등을 정리·분석하고, 이를 통해 새로운 충격흡수시설을 설계하고자 한다.
본 연구의 목적은 기존 충격흡수시설의 문제점을 개선하고 보다 안전한 시설의 설치를 위하여 국내외의 기술수준과 설치기준 등을 정리·분석하고, 이를 통해 새로운 충격흡수시설을 설계하고자 한다. 또한 개선된 충격흡수시설의 실차충돌시험을 대비한 컴퓨터 시뮬레이션을 시행하여 시설기준 적합 정도를 검증하고자 한다.
본 연구에서는 기존 시설들의 문제점을 보완하고, 장점들은 받아들이는 신규충격흡수시설을 설계하고자 하였다. 따라서 신규충격흡수시설은 다음과 같은 기준을 고려하여 설계에 임하였다.

제안 방법

우리나라의 지침들에 의하면 충격흡수시설은 탑승자와 충돌 차량을 효과적으로 보호할 수 있는 기능을 가져야 하며 이러한 기능은 실물 충돌시험에 의해 평가한다. 실물 충돌시험은 시설을 설치하고자 하는 도로의 설계속도와 기술수준 등을 고려하여 시설물의 등급을 정하고 이에 따른 충돌시험 방법에 따라 시험을 실시한다.
가드레일은 도로에서 일반적으로 사용하는 3 W형 가드레일을 사용하여 제작비를 줄였다. 가드레일은 종방향 및 횡방향의 충격에 저항하며, 하단부 탈선방지판의 레일과 롤러로 연결된다.
본 연구에서는 실차 충돌테스트를 수행하기 전에 시뮬레이션을 통해 신규 충격흡수시설의 성능을 검증하였다
이 프로그램은 1973년 미국에서 개발되어 많은 구조물의 해석과 설계에 사용되어 그 효율성이 입증되어 왔다. 이 프로그램은 기본적으로 충돌을 2차원 평면상에서 해석하며 대상구조물은 적절한 강도를 나타내는 프레임 구조로 모델링한다.
본 연구에서는 기존 충격흡수시설의 문제점들을 검토하고, 여러 요소를 감안한 설계방향에 따라 신규 충격흡수시설을 설계하였다. 신규 충격흡수 시설은 충격흡수재로 폐타이어를 사용하고 새로운 개념의 부품설계를 하여, 내구성과 경제성을 만족 하면서 제작공정은 단순화하였다.

대상 데이터

BARRIER VII에 사용되는 차량모델은 집중질량과 이를 둘러싼 일련의 비선형스프링으로 구성되어 있으며, 실험에 사용된 차량모델은 국산소형차에 기초를 둔 모델로 약 1200 kg의 차중을 가지고 있다.

성능/효과

충격흡수시설의 기능은 다음과 같이 정리된다. 첫째, 충격흡수시설은 충돌한 차량이 받는 충격에 너지를 흡수하거나 소산시키는 기능 및 탑승자를 안전하게 보호하는 기능을 갖는다. 둘째, 충돌차량을 정지시키거나 원래의 방향으로 유도시켜 주는 기능을 갖는다.
둘째, 하단부 탈선방지판의 레일구조와 중간판을 도입하여, 높은 내구성을 지니면서 부분 파손시 유지보수가 용이하도록 한다.
셋째, 폐타이어를 충격흡수시설 본체를 고정시키고, 측면부에 가드레일을 설치하여, 충돌시 시설물 잔해 비산을 최소화한다.
측면충돌에서는 종·횡방향 2개의 탑승자가속도가 발생한다. 시뮬레이션 결과 최대 탑승자가속도는 횡방향 5.13 g, 종방향 10.1 g로 나타나 모두 기준에 적합하였다.
한편 시뮬레이션 결과 시설물의 구성부재가 차량 내부공간을 관통하지 않았고, 탑승자에게 큰 부상을 줄 수 있는 차량 내부공간의 변이는 없는 것으로 분석되었다.
신규 충격흡수시설에 대한 차량 충돌 시뮬레이션을 수행하여 충격흡수시설의 성능을 평가한 결과, 신규 충격흡수시설은 탑승자가속도가 정면충돌시(17.4 g), 측면충돌시 최대(10.1 g)로 나타나 ‘도로안전시설 설 설치 및 관리지침’상의 기준에 적합한 것으로 분석되었다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	충격흡수시설의 기능은?	충격흡수시설의 기능은 다음과 같이 정리된다. 첫째, 충격흡수시설은 충돌한 차량이 받는 충격에 너지를 흡수하거나 소산시키는 기능 및 탑승자를 안전하게 보호하는 기능을 갖는다. 둘째, 충돌차량 을 정지시키거나 원래의 방향으로 유도시켜 주는 기능을 갖는다. 즉 차도를 이탈한 차량이 충돌한 우려가 있는 시설물을 제거하거나 이설할 수 없는 경우 시설물의 전방에 배치하여 차량을 안전하게 감속시 키거나 충돌전의 진행방향으로 되돌려 주는 기능을 갖는 시설물이다.
	우리나라의 교통안전 현황의 실정은?	우리나라의 교통안전 현황은, 매년 조금씩 감소 하고 있으나 ‘09년 교통사고 사망자가 5,838명에 이르는 등, 교통사고사망자율이 OECD 30개 국가 중 26위라는 열악한 수준에 머물러 있는 실정이다.
	교통사고의 피해를 줄이기 위한 노력은?	이러한 교통사고의 피해를 줄이기 위해 교통사고를 감소시키는 또는 사고의 정도를 완화시키는 여러 가지 기술적인 대안들이 연구되고 있다. 그중 톨게이트, 분기점, 교각, 터널 입구 등에 설치하는 충격흡수시설은 차량단독사고로 인한 인명 피해를 줄이는 방안으로 범용성, 효율성, 간편성 등에서 많은 주목을 받고 있다.

참고문헌 (7)

국토해양부, "도로의 구조.시설 기준에 관한 규칙 해설 및 지침", 2010.
건설교통부, "도로안전시설 설치 및 관리 지침-차량방호 안전시설 편", 2001.
건설교통부, "차량방호 안전시설 실물충돌시험 업무편람", 2001.
日本道路協會, 防護柵設置基準？同解說, 1998.
NCHRP 350 Report, Recommended Procedures for the Safety Performance Evaluation of Highway Feature, TRB
European Committee for Standardization, Road Restraint System, 1997.
Powell, G.H., A Computer Program for Evaluation of Automobile Barrier System, 1973.

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