[논문]산지하천도로 재해에 영향을 미치는 도로기하구조 영향인자 분석

송민태; 이용문; 이광원; 이승우

문제 정의

따라서 본 연구에서는 태풍과 집중호우의 피해가 가장 크게 나타난 5년간(2002～2006년)의 자료를 기반으로 강원지역 국도 5개 노선의 설계도면 및 현장조사를 통하여 산지하천도로의 재해에 영향을 미치는 요인을 기하구조를 중심으로 분석하였다. 이 연구를 통하여 산지부와 하천 수충부의 도로기하구조 재해영향인자를 결정하였고, 각 인자별 피해감소 방안에 대해서도 제시하였다.
따라서 본 연구에서는 태풍과 집중호우의 피해가 가장 크게 나타난 5년간(2002～2006년)의 자료를 기반으로 강원지역 국도 5개 노선의 설계도면 및 현장조사를 통하여 산지하천도로의 재해에 영향을 미치는 요인을 기하구조를 중심으로 분석하였다. 이 연구를 통하여 산지부와 하천 수충부의 도로기하구조 재해영향인자를 결정하였고, 각 인자별 피해감소 방안에 대해서도 제시하였다. 이를 토대로 산지하천도로의 선형설계시 재해위험을 최소화활 수 있는 설계가이드라인을 제시하고자 한다.
이 연구를 통하여 산지부와 하천 수충부의 도로기하구조 재해영향인자를 결정하였고, 각 인자별 피해감소 방안에 대해서도 제시하였다. 이를 토대로 산지하천도로의 선형설계시 재해위험을 최소화활 수 있는 설계가이드라인을 제시하고자 한다.
본 연구에서는 강원지역 국도 5개 노선을 대상으로 태풍과 집중호우의 피해가 가장 크게 나타난 2002～2006년의 자료를 기반으로, 도로설계시 기하구조측면에서 재해에 영향을 미치는 인자를 결정하였다. 설계도면과 현장조사를 통하여 분석한 결과 다음과 같은 결론을 도출하였다.

제안 방법

재해구간의 주요 피해내용을 분석한 결과 그림 1에서 보는 바와 같이 도로파손으로 인한 피해가 가장 많았으며, 그 다음으로 법면붕괴, 수충부 피해, 배수구조물 유실 순으로 피해가 많이 발생하는 것으로 나타났다. 주요 피해에 영향을 미치는 세부 피해발생 원인들은 독립적으로 발생하는 것이 아니라 상호 연관성을 가지고 복합적으로 발생되지만, 여기서는 그림 2에서 보는 바와 같이 가장 큰 영향을 제공하는 것으로 판단되어지는 원인으로 분류하였다. 주요 피해를 일으키는 세부 피해발생 원인으로 도로파손에서는 도로유실과 법면피해에서는 절토부 토사유출이 다른 피해발생 원인보다 가장 두드러진 것으로 나타났고, 수충부 피해와 배구구조물 유실에서는 개거유실과 석축유실이 가장 큰 피해발생 원인으로 나왔지만 다른 피해발생 원인과 크게 차이가 없는 것으로 분석되었다.
피해발생 원인을 도로설계의 주된 기하구조 요소인 평면선형, 종단선형, 횡단구성, 배수구조물로 분류하여, 최종적인 재해영향인자로 평면곡선반경, 하천과 도로의 접속각도, 종단계획고, 하천 이격거리, 산지 측 이격거리, 측방여유폭, 산지측 경사, 배수구조물 규격이 도출되었다. 이를 지형의 특성에 따라 표 2에서 보는바와 같이 산지부와 하천 수충부로 구조화하여 재해영향인자를 세분화 하였다.
2) 지형의 특성에 따라 산지부와 하천 수충부로 구조화하여 재해영향인자를 세분화하였다. 산지부의 재해영향인자로 평면곡선반경, 산지측 경사, 산지측 이격거리, 측방여유폭, 배수구조물의 규격으로 5가지를 도출하였고, 하천 수충부는 평면곡선반경, 하천 홍수위와 종단계획고와의 관계, 하천과의 이격거리, 하천과 도로의 접속각도, 배수구조물의 규격으로 5가지를 도출하였다.
2) 지형의 특성에 따라 산지부와 하천 수충부로 구조화하여 재해영향인자를 세분화하였다. 산지부의 재해영향인자로 평면곡선반경, 산지측 경사, 산지측 이격거리, 측방여유폭, 배수구조물의 규격으로 5가지를 도출하였고, 하천 수충부는 평면곡선반경, 하천 홍수위와 종단계획고와의 관계, 하천과의 이격거리, 하천과 도로의 접속각도, 배수구조물의 규격으로 5가지를 도출하였다.
선정된 재해구간의 피해기록 및 선형특성을 피해대장과 종 평면도를 통한 분석과 실제 현장조사를 통하여 재해에 영향을 미치는 영향인자에 대하여 기하구조를 중심으로 분석하였다.

대상 데이터

본 연구에서는 산지하천도로의 재해에 영향을 미치는 영향인자를 결정하기 위하여 태풍과 집중호우에 의한 피해가 컸던 강원도 지역의 2002～2006년의 도로 피해대장자료를 기반으로 피해구간 중 설계도면이 가장 잘 보관되어 있는 국도 5개 노선(31호선, 35호선, 38호선, 56호선, 59호선)을 분석구간으로 선정하였다. 노선별 구간 및 연장은 다음 표 1과 같다.

성능/효과

재해구간의 주요 피해내용을 분석한 결과 그림 1에서 보는 바와 같이 도로파손으로 인한 피해가 가장 많았으며, 그 다음으로 법면붕괴, 수충부 피해, 배수구조물 유실 순으로 피해가 많이 발생하는 것으로 나타났다. 주요 피해에 영향을 미치는 세부 피해발생 원인들은 독립적으로 발생하는 것이 아니라 상호 연관성을 가지고 복합적으로 발생되지만, 여기서는 그림 2에서 보는 바와 같이 가장 큰 영향을 제공하는 것으로 판단되어지는 원인으로 분류하였다.
주요 피해에 영향을 미치는 세부 피해발생 원인들은 독립적으로 발생하는 것이 아니라 상호 연관성을 가지고 복합적으로 발생되지만, 여기서는 그림 2에서 보는 바와 같이 가장 큰 영향을 제공하는 것으로 판단되어지는 원인으로 분류하였다. 주요 피해를 일으키는 세부 피해발생 원인으로 도로파손에서는 도로유실과 법면피해에서는 절토부 토사유출이 다른 피해발생 원인보다 가장 두드러진 것으로 나타났고, 수충부 피해와 배구구조물 유실에서는 개거유실과 석축유실이 가장 큰 피해발생 원인으로 나왔지만 다른 피해발생 원인과 크게 차이가 없는 것으로 분석되었다.
주요 피해내용과 세부 피해발생 원인분석을 통하여 도로 기하구조상의 재해영향인자를 그림 3과 같이 도출하였다. 피해발생 원인을 도로설계의 주된 기하구조 요소인 평면선형, 종단선형, 횡단구성, 배수구조물로 분류하여, 최종적인 재해영향인자로 평면곡선반경, 하천과 도로의 접속각도, 종단계획고, 하천 이격거리, 산지 측 이격거리, 측방여유폭, 산지측 경사, 배수구조물 규격이 도출되었다. 이를 지형의 특성에 따라 표 2에서 보는바와 같이 산지부와 하천 수충부로 구조화하여 재해영향인자를 세분화 하였다.
산지부는 지형여건상 주로 능선을 따라서 도로의 선형설계가 이루어지는 특성 때문에 그림 4와 같이 곡선반경이 작은 구간이 나타나는 경우가 많이 발생한다. 피해구간을 분석한 결과 그림 5에서 보는 바와 같이 산지부평면곡선반경이 100 이하인 구간에서 다수의 피해가 발생하였고, 평면곡선반경이 250 이상에서는 피해가 점차 감소하는 경향을 나타내는 것으로 분석되었다. 산지부의 지형여건상 곡선반경의 무리한 확대는 불가능하지만, 양보차로 및 확폭 등을 통한 곡선반경의 결정이 필요하다.
이로 인해 그림 14와 같이 도로의 설계기준에는 적합하지만 하천의 형상이나 흐름을 충분히 고려하지 못하여 평면선형이 설계된 구간은 집중호우시 평면곡선반경에 따라 수충부의 피해가 다수 발생하는 것으로 나타났다. 피해구간을 분석한 결과 그림 15에서 보는 바와 같이 평면곡선반경이 200 이하인 구간에서 다수의 피해가 발생하는 것으로 나타났고, 평면곡선반경이 300 이상에서는 피해가 점차 감소하는 경향을 나타내는 것으로 분석되었다.
다음 그림 12는 토석류 및 유송잡물에 의해 배수기능이 상실된 구간의 현장사진이다. 피해구간 분석결과 그림 13에서 보는 바와 같이 배수관의 지름이 Ȱ1000mm와 암거에서 다수의 피해가 발생하는 것으로 나타났고, 주로 계곡부 토석류 및 유송잡물의 유입으로 인해 피해가 발생한 것으로 분석되었다. 수해 예방을 위한 산악지 도로설계 매뉴얼(2007)에서는 기존도로 유실 기록이 있는 구간에 설치되는 횡단배수 암거의 규격은 지형여건을 고려하여 전문가의 자문 등을 통하여 규격을 확대하여 설치하도록 되어 있다.
도로의 종단계획고는 그림 16(a)과 같이 하천계획홍수위에 따른 여유고를 고려하여 설계하게 된다. 하지만 집중호우시 하천설계기준(2005)에서 제시하는 여유고(그림 16(b))를 만족한 구간에서도 하천범람 및 도로유실 등의 피해가 많이 발생한 것으로 나타났다. 피해구간을 분석한 결과 그림 17에서 보는 바와 같이 여유고를 확보하지 못한 구간이 다수 존재하는 것으로 나타났고, 여유고가 고려된 설계기준을 만족한 2m 이내 구간에서도 피해가 다수 발생한 것으로 분석되었다.
하지만 집중호우시 하천설계기준(2005)에서 제시하는 여유고(그림 16(b))를 만족한 구간에서도 하천범람 및 도로유실 등의 피해가 많이 발생한 것으로 나타났다. 피해구간을 분석한 결과 그림 17에서 보는 바와 같이 여유고를 확보하지 못한 구간이 다수 존재하는 것으로 나타났고, 여유고가 고려된 설계기준을 만족한 2m 이내 구간에서도 피해가 다수 발생한 것으로 분석되었다. 따라서 산지하천도로 설계시 집중호우를 대비하여 피해발생지역의 침수흔적 및 하천의 위치 등을 고려한 하천설계기준에서 제시하는 여유고보다 상향된 종단계획고의 계획이 필요하다고 판단된다.
다음 그림 18은 하천과 도로의 이격거리 개념도이다. 피해구간을 분석한 결과 그림 19에서 보는 바와 같이 하천과 도로의 이격거리가 2m 이내 구간에서 대다수의 피해가 발생하는 것으로 나타났고, 3m 이상일 경우는 피해가 감소하는 것으로 분석되었다. 따라서 하천이 범람할 경우 도로유실을 방지하고 피해시에도 도로의 기능을 최소한 유지하기 위해서 지형적 여건과 공사비 등을 종합적으로 고려한 하천과 도로의 충분한 이격거리의 확보가 필요한 것으로 판단된다.
집중호우시 하천의 유속상승으로 인해 도로에 충격이 발생하게 되는데, 접속각도는 충격의 크기에 영향을 주는 요인이다. 피해구간을 분석한 결과 그림 21에서 보는 바와 같이 접속각도가 26～30도의 범위에서 피해 발생건수가 많은 것으로 나타났다. 접속각도가 40도 이상으로 큰 구간은 현장조사 결과 나타나지 않았으며, 이는 접속각도가 큰 경우에는 위험구간이라 판단하여 교량, 옹벽 등의 구조물을 설치하기 때문인 것으로 판단된다.
다음 그림 22는 수충부 배수구조물 피해구간의 설계도면과 배수암거의 현장사진이다. 피해구간을 분석한 결과 그림 23과 같이 재해 당시 배수관 규격이 ȰG 600～800mm에서 대다수의 피해가 발생하는 것으로 나타났고, 복구 공사시 배수규격을 상향하여 설치한 피해구간은 15구간으로 나타났다. 지방2급 하천으로 유입되는 소하천에서는 배수위로 인한 피해가 많이 발생하고 있는데, 특히 국도 38호선의 만곡부에 소하천이 유입되는 합류부에서는 본류의 수압에 의해 지류의 배수가 더욱 어려워지는 지형적인 특성으로 인한 암거 및 교량의 피해건수도 상당히 존재하였다.
1) 도로 기하구조상의 재해영향인자는 평면곡선반경, 하천과 도로의 접속각도, 종단계획고, 하천 이격거리, 산지측 이격거리, 측방여유폭, 산지측 경사, 배수구조물 규격으로 8가지가 도출되었다.

후속연구

도로의 측방여유폭은 적설지역에 해당하는 구간의 제설을 위한 공간으로서 산지부의 낙석 및 토석류 발생시 여유공간 확보의 역할을 하여 최소한의 교통소통 유지에 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 또한 집중호우시 하천범람으로 도로가 일부 유실되는 경우에도 자동차의 통행유지를 위한 공간으로 활용가능하며 수충부의 보수공법으로도 활용할 수 있는 설계요소로 판단된다.
지방2급 하천으로 유입되는 소하천에서는 배수위로 인한 피해가 많이 발생하고 있는데, 특히 국도 38호선의 만곡부에 소하천이 유입되는 합류부에서는 본류의 수압에 의해 지류의 배수가 더욱 어려워지는 지형적인 특성으로 인한 암거 및 교량의 피해건수도 상당히 존재하였다. 집중호우에 의한 배수구조물 기능상실 피해를 줄이기 위해 기본적으로 수문 분석자료 및 기법의 개선이 우선되어야 하며 배수구조물 설계를 위한 수리계산시 최소기준 보다는 재해저감을 고려한 상향된 배수구조물의 설치가 필요하고, 교량 및 암거 적용에 따른 적절한 종단계획을 고려해야 할 것으로 판단된다.
3) 향후 본 연구를 통하여 산지하천도로 설계시 재해를 저감할 수 있는 설계기법과 기준을 제시하고, 재해위험을 고려한 재해예측맵의 개발과 대안노선 선정 및 평가시스템 소프트웨어를 개발하고자 한다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] 산지하천도로 재해에 영향을 미치는 도로기하구조 영향인자 분석
Analysis of Geometry Factor Influencing Disaster for Road in Mountain River 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] 산지하천도로 재해에 영향을 미치는 도로기하구조 영향인자 분석 Analysis of Geometry Factor Influencing Disaster for Road in Mountain River 원문보기

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

후속연구

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] 산지하천도로 재해에 영향을 미치는 도로기하구조 영향인자 분석
Analysis of Geometry Factor Influencing Disaster for Road in Mountain River 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper