[논문]터널과 입체 교차로간의 안전한 이격거리 연구

이인배; 김낙석

doi:10.12652/ksce.2019.39.2.0273

터널과 입체 교차로간의 안전한 이격거리 연구
A Study on Safe Separation Distance between Tunnel and Interchange 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.39 no.2, 2019년, pp.273 - 279

초록
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현재 국내의 도로는 교통 편리성 향상 및 낙후 지역 개발로 산지부 개발이 많아지고 있어 터널과 입체교차로가 빈번하게 근접되는 구간이 많이 발생하고 있다. 이러한 구간에서는 터널 계획 및 입체교차로의 형식 또는 연장에 영향을 주고 있지만 더 크게는 노선 선정에 많은 영향을 미치고 있다. 국내 설계기준에서는 각각의 기준을 제시하고, 그 기준 값은 비슷한 값을 제시하고 있으며, 도로 계획 시에는 최소 값을 적용하는 실정으로 현장의 여건이 다를 경우에는 교통 안전상 문제가 발생 할 수 있다. 본 연구는 터널 출구에서 입체 교차로 간 이격거리 산정 시 문제점이 발생할 수 있는 조건의 현장을 사례로 시뮬레이션하여 설계속도, 조도순응거리, 차로 변경구간의 문제점을 분석하였다. 본 연구 수행으로 얻어진 결과는 다음과 같다. 설계속도의 일률적인 적용은 주행속도와 많이 차이나는 여건에서는 안전하지 않으므로 주행속도를 적용하여야 한다. 조도순응거리는 일반적인 경우가 아닌 직광에 영향을 받고 있는 구간에서는 그 영향 거리를 포함 하여야 한다. 또한, 차로 변경거리는 연속적인 차로변경이 필요한 구간에서 차로변경 후 다음차로의 상황을 파악 할 수 있는 시간이 포함 되어야 한다.

Abstract ▼ AI-Helper

Development of mountain area is increasing due to the demand for improvement of traffic convenience and development of underdeveloped area. Therefore, there frequently are sections where tunnels and interchanges are located close to each other. These sections do not only affect tunnel planning, types and length of interchanges, but also affect more on route selection. In Korea, several design criteria present each reference value but these values are very similar. In the situation, the minimum value among them is usually applied when planning roads and it could cause traffic safety problems in different site conditions. In this study, the problems of design speed, illuminance adaptation distance, and lane change intervals are analyzed by simulating the cases that the problem could occur when calculating the separation distance between tunnel and interchange. The results obtained from this study can be summarized as following: the driving speed should be applied in case that the site has a big gap between design speed and driving speed because the uniform application of the design speed is not safe; the illuminance adaptation distance should include the influence distance in the section affected by the direct light; in addition, the lane change distance should include the time to perceive the situation of the next lane after the lane change in the section required for successive lane change.

주제어

표/그림 (16)

그림 Fig. 1. Procedure of the Study
그림 Fig. 2. Movement Path of the Vehicle Lane Change
그림 Fig. 3. Location Map of the Wansan Tunnel ~ South Jeonju Interchange Section
그림 Fig. 4. Driving Simulation of Tunnel ~ Interchange Section
그림 Fig. 5. Vehicle Velocity Graph of the 85^th Percentile for the Tunnel ~ Interchange Section
그림 Fig. 6. Location Map of the South Jeonju Interchange Exit Ramp
그림 Fig. 7. Vehicle Velocity Graph of the 85^th Percentile for the Interchange Exit Section
표 Table 1. Driving Simulation Results of the Velocity Distribution
표 Table 2. Driving Simulation Results of the Velocity Distribution
그림 Fig. 9. Effects Analysis on the Direct Sunlight of Wansan Tunnel Saemangeum Direction Exit Section
그림 Fig. 11. Driving Simulation of Tunnel Exit Section (2)
그림 Fig. 8. Effects Analysis on the Direct Sunlight of Horizontal Direction for Tunnel Direction
그림 Fig. 10. Driving Simulation of Tunnel Exit Section (1)
표 Table 3. The Result of the Installation Analysis for the Direct Sunlight Blocking Facility
그림 Fig. 12. Movement Path of the Vehicle Lane Change After Improvement
표 Table 4. Comparison Table of Distances Before and After Improvement

AI 본문요약
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문제 정의

현재까지 설계 시 터널과 입체 교차로 간 이격거리 계산은 설계기준에 명기된 기준에 의거하여 계산하고 그대로 적용하여 도로 계획 시 입체교차로 및 터널계획을 하여 도로의 노선을 결정하였다. 그러나 본 연구에서는 각각의 설계요소에서 문제점을 알아보고 개선하여 터널과 입체교차로간의 이격 거리에 대하여 보다 안전하고 쾌적한 주행이 가능한 도로기준 개선 사항을 제시하고자 하였다.
주변여건의 불리한 조건을 고려하지 않는 실정이므로 주변여건이 조금이나마 불리할 경우에 교통안전성을 보장 할수가 없는 계획이 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 사례분석을 통해 그에 대한 문제점을 제시하고 개선방안을 도출하고자 한다.
본 연구는 터널과 입체교차로간의 이격거리를 실제 사례를 통해 분석하여 문제점을 도출하고 새로운 개선 방향을 제시하여 향후에 보다 안전한 터널과 입체교차로간의 이격거리를 제시하고자 하며,이러한 연구목적을 수행하기 위한 본 연구의 과정은 Fig. 1과 같다.
설계속도는 도로의 기하구조와 시설규모 시설형태를 결정하는 중요한 요소로 설계속도에 따라 터널과 입체교차로간의 거리를 결정 하는데 설계속도는 일정한 기준을 목표로 두고 그 값을 결정한다. 하지만 터널과 교차로의 형태에 따라 차량의 속도가 변경되고 기하구조의 형태에 따라 설계속도와 주행속도의 차가 클 수도 있어 본 연구에서는 사례를 검토하여 터널과 교차로 주변에 주행 속도를 파악하여 설계속도와 주행속도의 차를 알아보고 그 값이 터널과 입체교차로간의 거리에 어떠한 영향을 미치는지 검토하였다.

제안 방법

VISSIM 시뮬레이션 분석 입력자료는 연평균 일교통량(AADT) 43,966대/일, 첨두시간 교통량(PDDHV) 2,220대/시, 용량 1,594대를 입력하여 시뮬레이션 분석을 통해 주행속도를 분석하였다.
직광 차단시설을 설치는 표지판과 높이가 같아 전방교차로를 알려 줄 수 있는 표지판을 볼 수가 없어 운전자가 교차로를 인지 할 수가 없고 직광을 순응할 수 있는 시간을 반영하지 않아 직광이 있는 경우에는 터널과 교차로간 간격이 짧을수록 교통 안전상 매우 큰 문제가 발생할 수 있으므로 이에 대한 영향을 고려하여야 한다. 본 연구 사례에서는 직광 분석결과 80 m의 차단시설을 설치가 필요하므로 최소 이격거리에서 80 m를 이격거리 계산 시 추가하여야 하며 이 추가거리는 각각의 지역특성에 따라 변하므로 직광 분석을 통하여 저감시설을 계획하고 이격 거리에 포함하여야 한다.
부득이 터널과 인터체인지의 간격확보가 어려운 곳에서는 운전자가 터널출구에 근접하여 유출 연결로가 있다는 사실을 인지할수 있도록 도로안내표지, 전광표지판, 노면표시 등 충분한 교통안전시설을 설치하도록 하고, 관계기관과의 협의를 통해 터널내의 제한적 진로변경여부를 검토한다. 또한, 이러한 경우에는 터널 내 선형, 시거, 조명, 길어깨 폭, 터널의 시설한계, 환기 등을 종합적으로 고려하는 것이 바람직하다.
설계 사례인 새만금-전주간 고속도로 제6공구 남전주 나들목(입체 트럼펫형식)과 완산터널(3.5 km)과의 이격거리 계획을 검토하여 시야확보의 어려움과 그에 대한 대책을 검토하였다.
5와 같이 주행속도는 111 km/h로 설계속도 보다 11 km/h 빠른 속도를 나타내고 있어 설계속도에의한 이격거리 계획 시 이격거리가 짧아 매우 위험한 나들목 계획이될 수 있는 것으로 분석되었으며. 주행속도를 고려한 이격거리 계산은 기존 기준과 비교를 통하여 도출하도록 하겠다.

성능/효과

(1) 설계속도는 규정에 의해 결정하고 설계에 적용 하는 것이 타당하지만 주변여건 즉 기하구조, 터널 등에 의해 지속적으로 주행속도가 높아진다는 것을 예측 할 수 있을 경우에는 주행속도를 시뮬레이션 분석을 통하여 적용하는 것이 도로 교통 안전성 측면에서 보다 바람직 할 것으로 판단된다. 본 연구의 사례는 설계속도 100 km/h에서 주행속도 111 km/h 적용 시 2차로일 경우 터널과의 이격거리가 480 m에서 600 m로 증가되는 것으로 분석되 주행속도를 고려한 이격거리 적용이 필요한 것으로 나타났다.
(3) 차로 변경 거리에서는 한번 차로 변경 시 안전하게 변경이 가능하나 연속적으로 차로를 변경하는 다 차로 구간에서는 현재의 기준으로는 연속적 차로 변경이 매우 위험한 차량 동선이 이루어지므로 한번 변경 후 다음 차로의 상황을 판단할 수 있는 인지·반응시간 2.5초를 포함하여 설계속도 100 km/h 2차로 변경일 경우 77 m 길이를 터널과 입체 교차로간 이격거리에 포함하여야 문제점을 해소 할 수 있다. 터널과 입체교차로간의 간격은 터널 계획과 입체교차로 계획을 결정하지만 더 크게는 도로의 노선을 결정하는 중요한 요소이고 주행자 측면으로는 전방시야가 제한적인 터널과 차량의 차로변경을 급하게 하는 교차로가 근접할 경우에 매우 위험한 상황에 처하게 되므로 보다 안전한 설계기준 정립이 필요하다.
Fig. 3에서 완산터널∼남전주 나들목 구간의 VISSIM 시뮬레이션 Fig. 4와 같은 분석을 하여 차량 평균통행속도를 검토한 결과, 완산터널에서 남전주 나들목 진출램프 테이퍼 시점까지 속도분포는 Table 1과 같이 평균속도는 105.9 km로 나타났으며 속도분포를 85분위 주행속도로 검토한 Fig. 5와 같이 주행속도는 111 km/h로 설계속도 보다 11 km/h 빠른 속도를 나타내고 있어 설계속도에의한 이격거리 계획 시 이격거리가 짧아 매우 위험한 나들목 계획이될 수 있는 것으로 분석되었으며.
개선방안 : 연속차로 변경 시 다음 차로의 상황을 판단하고 인지 반응 할 수 있는 시간(t₄)을 고려한 이격거리(l₄)를 터널과 교차로간의 거리에 포함하여야 안전한 주행이 될 수 있다.
개선방안 : 입체 교차로 위치의 주변여건 평면선형, 종단선형 주변 구조물 등의 환경을 고려한 주행 시뮬레이션을 시행하여 실제 주행속도를 예측하고 그 값을 적용하는 것이 바람직함.
11와 같이 입체교차로를 알릴 수 있는 표지판이 문형식 직광 차단시설에 가려져 운전자가 교차로 알림 표지판을 인식 할 수가 없는 것으로 시뮬레이션 결과 나타났다. 따라서 문형식 직광 차단시설이 설치 될 경우 운전자가 직광 차단 시설을 벗어나기 전까지 표지판을 인식하지 못하고 직광 차단시설을 통과한 후에도 조도변화가 있어 바로 주변인식이 어려우므로 직광에 영향이 있는 구간은 문형식 직광 차단시설의 설치연장을 이격거리 계산 시 포함하여 산정하는 것이 운전자가 터널 출구를 나와 조도순응을 하고 표지판 인식 후 안전하게 차로 변경하여 입체교차로로 진출할 수 있는 바람직한 거리가 될 것으로 판단된다.
이는 터널에서 나온 차량이 본선의 주행속도가 높고 터널과 입체교차로의 이격거리가 짧은 경우에는 진출 램프의 속도에도 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 따라서 본선의 주행속도가 높은 곳에서는 진출 램프의 안전한 유출을 위해서는 주행속도를 고려한 이격 거리를 확보하는 것이 진출램프 차량속도를 안정시켜 안전한 차량유출이 가능한 것으로 분석되었다.
문제점 : 차로변경거리는 차로 변경 후 연속적으로 차로 변경 시 차로주변 상황 판단할 시간을 고려하지 않고 있어 차로변경 동선이 안전성이 결여된다.
(1) 설계속도는 규정에 의해 결정하고 설계에 적용 하는 것이 타당하지만 주변여건 즉 기하구조, 터널 등에 의해 지속적으로 주행속도가 높아진다는 것을 예측 할 수 있을 경우에는 주행속도를 시뮬레이션 분석을 통하여 적용하는 것이 도로 교통 안전성 측면에서 보다 바람직 할 것으로 판단된다. 본 연구의 사례는 설계속도 100 km/h에서 주행속도 111 km/h 적용 시 2차로일 경우 터널과의 이격거리가 480 m에서 600 m로 증가되는 것으로 분석되 주행속도를 고려한 이격거리 적용이 필요한 것으로 나타났다.
시뮬레이션에 의한 속도 검토 결과 터널에서 나들목 시점까지는 85분위 속도가 111.2 km/h로 설계속도와의 차이가 11.2 km/h로 차이가 있으며 진출램프구간의 85분위 주행속도는 62.2 km/h로 설계속도 50 km/h와 12.2 km/h로 나타나 본선의 주행속도가 완화되지 않고 램프에까지 영향이 미치는 것으로 나타나고 있다. 따라서 터널 통과 후에는 나들목의 이격거리를 설계속도로 규정짓는 것 보다 주변여건을 고려한 주행속도의 값을 적용하여 계획하는 것이 교통안전을 향상시키는 바람직한 방안이라 판단된다.
차로변경이 연속적으로 이루어 질 경우에 차량 한 차로 변경 후 다시 변경을 위해서는 주변여건을 파악하고 변경할 차로의 상태를 파악 후 인지하고 반응할 수 있는 시간을 추가로 적용하는 것을 계산하고 차량이동 흐름을 예측한 Fig. 12의 결과로 주행성 측면에서 더욱 안전하며 개선 할 경우의 차량의 흐름은 개선 전에 비하여 안정적인 동선인 것을 알 수 있다.

후속연구

개선방안 : 향후 고령운전자의 증가에 따라 고령운전자의 인지 반응시간은 지속적으로 변화 될 것으로 판단되므로 사회적인 인구변화를 고려하여 고령운전자의 인지반응시간을 모니터링하여 설계기준에 반영하여야 될 것이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	조도순응 시간이란 무엇인가?	조도순응이란 운전자가 터널에서 밖으로 나왔을 때 터널안과 밖의 조도의 차이로 인하여 밝음에 대한 적응시간이 필요하다. 이 시간 동안에는 운전자가 차량을 조작하기 어려우므로 순응시간 동안의 이동구간에는 선형변화 및 차로변경이 되지 않도록 하여야한다.
	터널 출구에서 연결로 변이구간 길이의 구성은 어떻게 되는가?	터널 출구에서 연결로 변이구간까지의 길이는 Fig. 2와 같이 설계속도, 조도순응거리, 인지반응거리, 차로변경거리로 구성된다. 국내 설계기준에 따르면 설계속도 100 km/h, 일 방향 2차로일 경우 480 m 이상 확보하고, 설계속도, 차로 수, 교통량, 조명 등을 고려하여 충분히 이격하도록 하고 있다.
	이격거리가 길어지면 어떤 영향이 있는가?	터널과 입체교차로의 간격은 이격 될수록 교통운영상 안전하지만 이격 시 교차로 설치가 제한적이고, 건설비용이 증가되므로 적정한 이격거리를 제시하는 것이 도로의 계획에 매우 중요하다. 또한 터널 계획이나 입체교차로 계획에 영향을 미치지만 더 나아가서는 도로의 노선 선정에 큰 영향을 미치게 되므로 안전한 터널과 입체 교차로의 간격 제시가 매우 중요하다.

저자의 다른 논문 :

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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