요지
본 연구에서는 도시부도로의 곡선구간에서 주행차량의 횡방향 이격량을 분석하여 차량 주행에 필요한 최소 소요차로폭을 산정하였 으며 본 연구결과와 선행연구에서 제시된 직선구간에서의 최소 소요차로폭을 비교₩분석하였다. 이를 바탕으로 도로의 선형과 차종에 따라 곡선구간에서의 최소 소요차로폭을 제시하였다. 조사대상 곡선구간 도로의 차로폭은 2.79m~3.40m이다. 주행차량의 횡방향 이격량의 분포 및 조사대상 차량의 85%를 기준으로 누적분포를 분석하였다. 분석결과 곡선구간에서의 최소 소요차로폭이 소형차량 의 경우 2.31m~2.58m, 대형차량의 경우 2.80m~3.27m로 산정되었다. 본 연구결과는 녹색교통 도입을 위한 공간, 도로공사 중, 소형차 전용도로의 건설 등에 활용될 수 있을 것이다. 또한 설계자의 목적에 따라 유연한 차로폭 설계기준의 적용에 필요한 기초적인 연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
핵심용어
차로폭, 도로다이어트, 녹색교통, 도로설계
도시부 도로에서 주행차량의 횡방향 이격량 분석을 통한 곡선부 차로폭 연구
A Study on Lane Width of Curved Section by Sway Distance Analysis of Running Vehicle on Urban Roads
이 영 우 Lee, Young Woo 정회원·대구대학교 토목공학과 조교수 (E-mail : [email protected])
ABSTRACT
In this study, estimated the minimum lane width for the curved section by analyzing of lateral sway distance and compared the lane width for result of this study and a precedent study for straight section on urban roads. Then suggested minimum lane width of road alignments and vehicle classes. The lane width of curved section that was investigated was 2.79m~3.40m. Analysis of frequency distribute and cumulative frequency distribution for lateral sway distance on the basis of 85% of the suggested vehicles. The result of study, minimum lane width for the curved section was 2.31m~2.58m in the case of small size car and 2.80m~3.27m in the case of large size car. Result of this study is judged that it is necessary to case for introduction of green transit, during road construction and construct a road for small size car. Expect result of this study can be used for the application of flexible design standard according the purpose of road designer.
KEYWORDS
lane width, road diet, green transportation, road design 한국도로학회 논문집
제13권 제2호 2011년 6월 pp. 57 ~ 65
1. 서론
최근에는 환경에 대한 인식 제고와 인간중심의 패러다임으 로 인해 교통소통을 위주로 한 차량중심의 도로환경에서 인 간중심적이며 지속가능한 녹색교통의 도입 등 도로이용자들
의 다양한 요구가 제기되고 있다.
차량 통행을 위한 도로의 기본적인 기능 이외에 시가지의 형성, 방재, 환경, 수용공간으로서의 역할과 기능에 대한 인 식이 높아지고 있는 실정이다.
이러한 사회적 추세를 반영하여 도로다이어트 등 도로 공 간을 새롭게 해석하고 설계에 반영하기 위한 노력이 추진되 고 있으며 대표적인 사례가 차로수의 감소, 차로폭 축소 등을 통해 잉여공간을 확보하고 이 공간에 도로이용자의 새로운 요구를 수용하기 위한 시도가 이루어지고 있다.
그러나 도로의 기본적인 기능은 이동성과 접근성을 제공하 기 위한 차량의 통행공간이기 때문에 최소한 설계기준자동차 의 주행안전성은 확보되어야 한다.
최근의 경향을 반영하여 도로의 횡단구성에 대한 연구가 진행 중이며 차로에 대한 연구도 활발히 진행되고 있다. 차로 에 대한 연구는 주로 차로수를 줄여 잉여공간을 확보하는 연 구가 대부분이며 차로폭의 축소에 대한 연구는 상대적으로 부족한 실정이다.
특히 실제 도로를 주행하는 차량의 주행궤적 특성을 반영하 여 적정 차로폭을 제시하는 연구는 찾아보기 힘든 실정이다.
현재 차로폭은 설계속도 등에 따라 일률적인 설계기준을 적용하여 설계하고 있다. 따라서 도로 이용자들의 다양한 요 구를 수용한 설계에 어려움이 있는 실정이다. 실제 주행차량 이 필요로 하는 최소한의 차로폭을 제외한 여유공간이 있다 면 이러한 공간을 필요에 따라 활용할 수 있을 것이다.
도충현 외 1명(2010)의 연구에서 도시부 도로에서 실제 주행하는 차량의 주행궤적을 분석하여 차량의 종류에 따라 주행에 필요한 최소 소요차로폭을 산정하여 제시하였다. 그 러나 이 연구에서는 도시부 도로의 직선구간만을 대상으로 하여 연구를 수행하였다.
도로의 선형요소는 직선과 곡선으로 이루어져 있으며 도로 의 선형에 따라 차량의 주행특성이 다르게 나타날 수 있다.
따라서 곡선부에서는 직선부와 달리 곡선반경, 편경사, 확폭 등 다양한 특성을 반영하여 설계가 이루어져야 한다.
본 연구는 도시부 도로의 직선구간만을 대상으로 연구를 수행하여 최소 소요차로폭을 제시한 도충현 외 1명(2010)의 연구 한계를 보완₩발전시키기 위한 후행연구로서 도시부 도 로의 곡선구간을 대상으로 현장조사를 실시하고 차량의 주행 궤적을 분석하여 횡방향 이격량을 산정하였으며 직선부와 곡 선부의 주행특성을 비교₩분석하였다.
또한 최종적으로 조사대상 지점별로 주행차량의 횡방향 이 격량 누적분포를 분석하여 누적분포 85%를 기준으로 횡방향 이격량을 산정하고 이를 바탕으로 곡선부에서 차량의 주행에 필요한 최소 소요차로폭을 소형차량과 대형차량으로 구분하 여 제시하는 것에 본 연구의 목적이 있다.
2. 이론적 고찰
2.1. 차로폭에 대한 설계기준
차로폭에 대한 설계기준은 도로의 구조₩시설기준에 관한 규칙에서 제시하고 있는데 도로의 구분, 설계속도 및 지역에 따라 적정 차로폭을 제시하고 있다.
고속도로에서는 차로폭을 3.5m 이상으로 하고 있으며 일 반도로의 경우 설계속도 80kph 이상의 경우 3.5m 이상, 60~80kph에서는 3.25m 이상, 60kph 이하에서는 3.0m 이상을 적용하고 있다. 물론 본선차로가 아닌 부가차로에서 는 2.75m 이상도 예외적으로 허용하고 있다.
미국은 우리나라와 거의 유사한 차로폭 기준을 가지고 있 으며 AASHTO에서는 고규격 도로에서는 3.6m 이상의 차로 폭을 사용하고 일반적으로 2.7m~3.6m의 차로폭을 제시하 고 있다.
독일과 일본의 경우에는 우리나라보다 좀 더 세분화되고 폭넓은 기준을 가지고 있다. 독일의 경우에는 표준횡단면을 9개로 구분하여 2.75m~3.75m까지 다양한 차로폭을 제시 하고 있으며 일본의 경우에도 설계기준의 표준과 특례를 동 시에 제시하여 설계기준을 유연하게 적용하고 있다.
국내의 차로폭 설계기준은 너무 경직되어 있어 도로 이용 자의 다양한 요구를 수용하기 위해 적극적으로 설계하기에 어려움이 있는 실정인 것으로 나타났다.
2.2. 평면곡선부 선형의 특성
도로의 선형은 직선구간과 곡선구간으로 구분할 수 있으며 곡선구간은 직선구간과는 다른 특성을 가진다. 곡선부는 평면 곡선과 종단곡선으로 나눌 수 있으며 차로폭과 관련된 곡선은 평면곡선이다. 직선부와 달리 평면곡선부에서 고려하여야 할 사항은 곡선반경, 곡선의 길이, 편경사, 확폭 등이 있다.
곡선반경과 편경사는 도로의 곡선부를 주행하는 차량에 발 생하는 원심력 등의 횡방향력이 타이어와 노면의 마찰 등 저 항력을 초과하지 않도록 하여 차량의 주행안정성을 확보하는 데 필수적으로 요구되는 요소이다.
곡선반경과 편경사는 설계속도에 따라 설계기준이 제시되 어 있으며 설계속도가 빠를수록 곡선반경은 커져야 하며 설 계속도에 충분히 대응되는 곡선반경의 설치가 어려울 경우에 는 편경사를 설치하여 주행차량의 원심력 등 횡방향력에 저 항할 수 있도록 하여야 한다. 편경사는 클수록 횡방향 저항력 측면에서 유리하지만 너무 크면 설계속도보다 느린 속도로 주행할 때 내측으로 쏠리는 힘이 발생하기 때문에 우리나라 에서는 최대 편경사의 제한값을 경우에 따라 제시하고 있으 며 일반적으로 8% 이하의 값을 적용하고 있다.
평면곡선구간의 길이는 곡선구간의 도로 중심선의 길이가 되며 곡선의 길이가 충분하지 못하면 운전자는 핸들 조작을 급하게 하여야 하기 때문에 주행차량의 횡방향력이 커져 차 량의 전도 위험이 높아진다.
본 연구와 연관성이 높은 확폭의 경우 시거를 확보하기 위 한 확폭과 차량의 주행궤적를 확보하기 위한 확폭으로 나누 어 볼 수 있다. 차량이 평면곡선부를 주행할 때 설계기준자동 차 중 대형자동차나 세미트레일러의 경우에는 주행궤적이 다 른 차로를 침범하는 현상이 발생할 수 있으며 이로 인한 차량 의 주행안전을 확보하기 위해 평면곡선부에서 차로폭을 확대 해 주는 것이 확폭이다.
확폭량은 차로의 평면곡선반경에 따라 다르며 도로중심선 의 평면곡선반경이 매우 작은 경우와 도시지역 도로의 확폭 을 구분하여 규정하고 있다.
도시지역 도로의 경우 부득이한 경우에 확폭량을 축소하거 나 확폭을 생략할 수 있도록 하고 있다. 그러나 대형차량의 교통이 예상되는 도로에 대해서는 차로폭을 대형 자동차의 차량폭에 산정된 확폭을 더한 폭 이하로 해서는 안된다고 규 정하고 있다. 따라서 도로의 곡선부에서 차로폭을 산정하는 데 확폭은 절대적인 영향을 미친다고 할 수 있다.
2.3. 선행 연구의 고찰
본 연구의 선행연구인 도충현 외 1명(2010)에서는 도시부 직선구간을 연구대상으로 차량주행궤적 분석을 통해 차로폭 의 설계에 대한 연구를 수행하였다.
연구결과를 살펴보면 조사대상 도로의 차로폭이 넓을수록 여유폭도 같이 커지는 것으로 분석되어 차로폭이 넓은 경우 에도 주행차량은 차로의 중심선을 기준으로 횡방향으로 차로 의 일정구간만을 이용하여 주행하는 것으로 분석되었으며 조 사대상 차량의 85%를 기준으로 여유폭을 산정한 결과 소형 차의 경우 조사대상 차로폭별로 0.52~0.79m, 대형차의 경 우 0.18~0.48m의 여유폭을 가지는 것으로 제시하고 있다.
주행차량의 횡방향 이격량을 산정하고 설계기준자동차의 차량폭을 적용하여 차로폭을 산정한 결과 소형차의 경우 2.40~2.70m, 대형차의 경우 2.78~3.01m로 분석결과를 제시하였으며 최종적으로 차로폭의 설계기준으로 소형차의 경우 2.25m 이상, 대형차의 경우 2.75m 이상으로 차로폭 설 계기준을 완화하는 것이 가능할 것으로 제시하고 있다.
도충현 외 1명의 연구는 도시부 도로의 직선구간을 대상으 로 한 연구로 평면곡선반경, 편경사, 곡선길이, 확폭 등 다양 한 설계요소들이 반영되어야 하는 곡선부에 적용하기에는 한 계를 가지고 있다.
본 연구는 이러한 도충현 외 1명의 연구한계를 보완₩발전시 키기 위해 도시부 도로의 곡선구간을 대상으로 후행연구를 수 행하여 평면곡선부의 차로폭 설계기준을 제시하고자 하였다.
본 연구와 유사한 연구로 서정남 외 2명(1997)은 다차로 고속도로를 대상으로 주행차량의 횡방향 주행궤적을 분석하 여 차로별 적정 차로폭을 제시하였다. 이 연구에 의하면 외측
차로의 횡방향 이격거리는 평균 0.38m이고 내측차로의 횡방 향 이격거리는 평균 0.34m로 분석되었다고 제시하고 있다.
서정남 외 2명의 연구는 연구대상이 다차로 고속도로로서 본 연구의 연구대상인 도시부 도로와 다른 특성이 있으며 도 충현 외 1명의 연구와 마찬가지로 직선구간에 대한 연구에 국한되어 있다. 그러나 현장조사를 위해 비디오 촬영을 이용 하고 주행차량의 횡방향 이격거리를 산정하여 연구를 수행한 점에서는 본 연구에 많은 참고가 되었다.
차로폭의 축소와 관련된 선행연구로 김태희(2000)의 연구 가 있다. 도시가로를 대상으로 표준횡단면에 관한 연구를 수 행하였는데 현재 운영 중인 서울시 도시가로의 차로폭에 대 한 조사결과 다양한 차로폭이 존재하며 최소 2.0m의 차로폭 도 있는 것으로 조사결과를 제시하고 있다. 김태희에 의하면 동일한 도로폭에서 차로수가 다르게 구성되고 일부 도시부 도로에서 차로폭이 매우 협소하게 설치되어 운영되는 것은 도로폭 설계시 교통수요를 적절하게 반영하지 못하고 일정한 폭원을 적용한 문제점으로 인한 결과라고 언급하고 있다.
도로의 평면곡선부의 확폭과 관련된 선행연구로는 최재성 (2000)에 의한 연구가 있다. 이 연구는 평면곡선부 확폭량 재설정에 관한 연구로 평면곡선부의 확폭량 설정시 차로폭에 대한 고려가 이루어지지 않고 있다고 서술하고 있으며 설계 기준자동차의 제원과 곡선반경의 관계에 의한 확폭의 개념이 아니라 직선부에서 필요한 차로폭에 비해 곡선부에 추가적으 로 필요한 차로폭의 개념을 적용한 확폭량은 대형자동차, 세 미트레일러 모두 현재의 확폭량 기준값보다 큰 값이 산정되 는 것으로 제시하고 있다.
김응철 외 3명(2004)의 연구를 살펴보면 도시부 도로의 구조시설₩기준 작성 기초연구에서 도로횡단면을 중심으로 미 국, 일본, 독일 등의 기준을 국내 설계기준과 비교₩분석하여 우리나라 실정에 맞는 횡단면 설계기준의 제정에 반영하고자 하였다.
외국의 횡단면 설계기준을 살펴보면 기본적으로 다양한 횡 단면 설계가 가능하도록 설계지침서가 제공되고 있으며 각 설계요소별로 최소값, 중간값, 최대값 등을 제공하는 등 설계 자가 도시특성에 맞게 도로를 설계할 수 있도록 하고 있음을 알 수 있다.
김응철 외 3명의 연구결과는 현재 제시되고 있는 차로폭의 최소값을 하향 조정하고자 하는 본 연구가 의미를 가질 수 있 음을 뒷받침하고 있다.
3. 현장조사
실제 도로를 주행하는 차량은 운전자의 운전행태에 따라 주행특성이 다르게 나타날 수 있으며 차량의 종류, 도로의 선
형 등 도로의 기하구조에 따라서도 다르게 나타날 수 있다.
본 연구에서는 도시부 도로의 평면곡선부를 주행하는 차량 의 주행특성을 분석하고 적정한 차로폭 설계기준을 산정하기 위해 현장조사를 실시하였다.
현장조사방법은 도시부 도로의 평면곡선 구간의 특정지점 을 대상으로 촬영각도에 따른 오차를 최소화하기 위해 차량 의 정면에서 촬영이 가능한 위치에 비디오카메라를 설치하여 촬영하였다. 실내분석을 통해 차로내에서 차량의 주행위치를 분석하여 차로 중심에서부터 실제 주행차량의 이격거리를 측 정하였으며 측정은 전자스케일을 이용하여 정밀도를 확보하 기 위해 노력하였다.
비디오 촬영이외의 현장조사 항목으로는 조사대상 도로의 기하구조 항목으로 차로수, 차로폭, 회전반경 등을 조사하였 으며 교통량, 설계속도 등 교통조건도 조사하였다.
조사의 정확도를 높이기 위해 우천이나 안개 등의 기상여 건을 고려하였으며 노면상태는 건조상태를 기준으로 조사하 였다.
조사지점의 선정은 도충현 외 1명(2010)의 선행연구와의 비교₩분석을 위해 선행연구의 조사대상 도로와 동일한 도로 의 곡선부를 선정하여 조사를 실시하였다. 조사대상 지점의 조사결과는 표 1과 같다.
현장조사 결과 차로수는 조사대상 모두 4차로였으며 차로 폭은 실측한 결과 2.79~3.40m로 조사되었으며 곡선반경은 200~300m로 조사되었다.
현장조사 대상은 도시부 도로의 곡선구간을 대상으로 하였 으며 조사샘플의 수를 충분히 확보하기 위해 노력하였다. 조 사결과 조사지점 Ⅰ에서는 승용차 753대, 버스 92대, 트럭 57대 조사지점 Ⅱ에서는 승용차 1,233대, 버스 55대, 트럭 196대 조사지점 Ⅲ에서는 승용차 488대, 버스 61대, 트럭 48대로 조사되었다.
4. 차로폭 설계기준 산정 4.1. 곡선부 횡방향 주행궤적 분석
도로의 곡선구간을 주행하는 차량의 차로내에서의 주행특 성을 분석하기 위해 차량의 횡방향 이격량을 측정하였다.
차량의 폭에 따라 횡방향 여유폭에 차이가 발생하기 때문 에 횡방향 이격량이 달라질 수 있다. 따라서 조사대상 차량의
차량폭을 군집분석한 결과 2.0m를 기준으로 군집이 분류되 어 본 연구에서는 소형과 대형 두 종류로 구분하여 횡방향 이 격특성에 대한 분석을 실시하였다.
그림 1~그림 3은 조사지점별, 차종별 횡방향 이격량 분포 를 분석한 것으로 진행방향을 기준으로 우측(+)을 길어깨 쪽으로 좌측(-)을 중앙선쪽으로 나타내었다.
차로폭이 2.79m인 조사지점Ⅰ에서의 주행차량의 횡방향 이 격량을 분석한 결과인 그림 1을 살펴보면 소형차량의 경우 이격 량이 -`0.64m~+0.56m, 대형차량의 경우 -0.30m~+0.26m 의 횡방향 이격량 범위를 나타내는 것으로 분석되었다.
분포특성을 살펴보면 전반적으로 차로내 중심선에서 중앙선 쪽(-)으로 치우쳐진 분포를 나타내고 있었으며 대형차량에 비 해 소형차량에서 이러한 분포특성이 더욱 뚜렷하게 나타났다.
차로폭이 3.40m로 다소 넓은 조사지점Ⅱ에서의 횡방향 이격 량을 분석한 결과는 그림 2와 같으며 분포범위가 소형차량의 경 우 -`0.87m~+0.57m, 대형차량의 경우 -`0.53m~+0.33m의 범위로 나타났다.
조사지점 Ⅱ의 이격량범위가 조사지점Ⅰ에 비해 큰 이격범 위를 가지는 것으로 분석되었는데 이는 상대적으로 큰 차로 표 1. 현장조사 결과
조사지점 차로폭 길어깨폭 곡선반경 제한속도
Ⅰ 상림리 2.79m 0.57m 250m 60km/h
Ⅱ 남하리 3.40m 0.79m 300m 80km/h
Ⅲ 대구대 3.07m 1.93m 200m 60km/h
그림 1. 차종별 횡방향 이격량 분포(조사지점 Ⅰ)
그림 2. 차종별 횡방향 이격량 분포(조사지점 Ⅱ)
폭으로 인해 여유폭이 크기 때문으로 판단된다. 그러나 차로 내 중심선에서 중앙선쪽(-)으로 치우쳐진 분포특성은 유사하 게 나타났다.
조사지점 Ⅲ에서 주행차량의 횡방향 이격량 분석결과는 그림 3과 같으며 이격량 범위가 소형차량의 경우 -`0.90m~+0.75m, 대형차량의 경우 -`0.60m~+0.55의 분포범위를 나타내었다.
조사지점 Ⅲ은 전반적인 분포가 중앙선쪽(-)으로 치우치는 현상이 나타나긴 하였으나 조사지점Ⅰ, Ⅱ에 비해서는 뚜렷 하지는 않았다.
조사지점 Ⅲ은 길어께폭이 넓어 충분한 측방여유폭이 확보 되어 있기 때문에 분포범위도 차로폭에 비해 상대적으로 크 게 나타났으며 곡선부 안쪽으로 치우는 현상도 뚜렷하지 않 은 것으로 판단된다.
4.2. 횡방향 주행궤적의 비교₩분석
도로의 곡선구간에서의 주행궤적을 분석한 결과 횡방향 이 격특성이 직선구간과 상이한 특성이 있는 것으로 나타났다.
선행연구인 도충현 외 1명(2010)의 연구결과를 살펴보면 도로의 직선구간에서의 횡방향 이격량은 정규분포에 가까운 형태를 나타내는 것으로 제시하고 있으나 곡선구간에서는 차 로내 중심선에서 한쪽방향으로 치우진 분포를 나타내는 것으 로 분석된 본 연구결과와 상당한 차이를 보이고 있다. 도로의 기하구조에 따라 곡선구간과 직선구간의 횡방향 이격량 분포 를 비교₩분석한 결과는 그림 4~그림 5에 나타내었다.
그림 4는 소형차량을 대상으로 곡선구간과 직선구간으로 구분하여 횡방향 이격분포를 나타낸 것으로 본 연구결과인 곡선구간에서는 대부분의 차량이 차로내 중심선에서 한쪽방 향으로 치우쳐져 주행하고 있는 것을 알 수 있으며 직선구간 에서는 차로내 중심선을 중심으로 좌우 이격량의 비율이 거 의 유사한 것을 알 수 있다.
그림 5는 대형차량을 대상으로 곡선구간과 직선구간으로 구분하여 횡방향 이격량 분포를 나타낸 것이다. 대형차량의
그림 3. 차종별 횡방향 이격량 분포(조사지점 Ⅲ)
그림 4. 도로선형에 따른 횡방향 이격량(소형차량) (a) 곡선구간
(b) 직선구간
그림 5. 도로선형에 따른 횡방향 이격량(대형차량) (a) 곡선구간
(b) 직선구간
경우 본 연구결과인 곡선구간의 경우 한쪽방향으로 치우진 분포를 나타내고 있으나 소형차량에 비해 뚜렷한 경향을 나 타내지는 않았다. 직선구간의 경우에는 조사지점에 따라 다 른 것으로 나타났다.
대형차량의 경우 차량의 크기로 인해 차로내에서 좌우 여 유폭이 크지 않기 때문에 최대한 차로 중심선을 따라 주행하 려는 경향으로 인해 분포의 편중현상이 뚜렷하게 나타나지 않는 것으로 판단된다.
도로의 기하구조에 따라 곡선구간과 직선구간의 이격량 분 포특성을 비교₩분석한 결과 곡선구간에서는 대부분의 차량이 중앙선(-)쪽으로 이격되어 주행하는 것으로 분석되었는데 본 연구의 조사대상 지점 모두 중앙선쪽(-)이 곡선의 안쪽이었 다. 즉, 곡선구간을 주행하는 차량은 대부분 곡선부 안쪽의 제한적인 일부공간을 이용하여 주행하는 것으로 나타났으며 이러한 특성은 곡선부 주행시 회전반경을 최대로 하고 운전 자가 심리적으로 off-tracking 현상을 방지하기 위한 결과로 판단된다. 직선구간에서는 특정한 방향으로 이격되어 주행하 는 특성이 나타나지 않았다.
4.3. 곡선구간에서의 차로폭 설계기준
도로의 곡선구간을 대상으로 한 주행차량의 횡방향 이격량 을 분석한 결과를 바탕으로 곡선구간에서 차량의 주행에 필 요한 최소한의 소요차로폭을 산정하였다.
조사대상 차량 중 이격방향에 따라 중앙선쪽(-), 길어깨쪽 (+)으로, 차종에 따라 소형과 대형차량으로 구분하여 횡방 향 이격량의 누적분포 85%를 기준으로 최소 소요차로폭을 산정하였다. 각 조사지점별, 차종별 횡방향 누적분포를 분석 한 결과는 그림 6~그림 8과 같다.
조사지점 Ⅰ의 횡방향 이격량 누적분포를 분석한 결과 누 적분포 85%를 기준으로 소형차량의 경우 이격범위가 -`0.44m~+0.25m로, 대형차량은 -`0.28m~+0.19m로 분석되
었다.
조사지점 Ⅱ를 대상으로 횡방향 이격량 누적분포를 분석한 결과 소형차량의 경우 -`0.62m~+0.27m, 대형차량의 경우 -`0.58m~+0.32m로 분석되어 다른 조사지점에 비해 이격 범위가 가장 넓은 것으로 나타났다. 이는 조사지점Ⅱ의 차로 폭이 3.40m로 가장 넓기 때문으로 판단된다.
그림 8은 조사지점 Ⅲ에서 주행차량의 횡방향 이격량 누적 분포를 나타낸 것으로 소형차량의 경우 이격범위가 -`0.45m~+0.37m, 대형차량은 -`0.27m~+0.29m로 나타났다.
본 연구결과 차종에 따라 다소 다른 특성이 나타났다. 하나 는 이격량 누적분포를 분석한 결과 상대적으로 차량의 폭이 넓은 대형차량의 경우 소형차량에 비해 이격량이 작게 나타 난 것인데 이는 선행연구에서 나타난 직선구간의 이격량 분 포와 동일한 결과이다.
다른 하나는 한쪽방향으로 치우쳐진 이격량 분포가 대형차 량의 경우 소형차량의 분포에 비해 뚜렷한 경향을 나타내지 않 았다는 것이다. 이는 대형차량이 소형차량에 비해 주행 중 확 보할 수 있는 여유공간의 폭이 좁아 나타난 결과로 판단된다.
그림 6. 횡방향 이격량 누적분포(조사지점 Ⅰ)
그림 7. 횡방향 이격량 누적분포(조사지점Ⅱ)
그림 8. 횡방향 이격량 누적분포(조사지점Ⅲ)
이격량의 누적분포 분석을 통해 조사대상 차량 중 85%를 기준으로 산정된 이격량에 조사차량의 평균 차량폭 또는 설 계기준차량의 차량폭을 합산하는 방식으로 차량이 주행 중 필요한 최소 소요차로폭을 소형과 대형으로 구분하여 산정하 였다. 산정결과는 표 2와 같다.
4.4. 곡선부에서 최소차로폭 설계기준
도로의 곡선구간에서 주행차량의 횡방향 이격량 분석결과 를 바탕으로 산정된 최소 소요차로폭을 적용하여 곡선부에서 의 최소차로폭을 제시하였다.
먼저 도로의 기하구조에 따라 직선구간과 곡선구간의 소요 차로폭을 비교₩분석한 결과 소형차량의 경우 곡선구간에서 횡방향 이격량 분포가 한쪽으로 편중되는 특성이 나타나 직 선구간의 분포 특성과 차이가 있었으나 도로의 선형에 따라 이격량에서는 큰 차이를 나타내지 않아 소요차로폭은 유사한 결과를 나타내었다.
그러나 대형차량의 경우에는 소요차로폭 산정결과가 차이 를 나타내는 것으로 분석되었는데 이러한 결과는 대형차량이 주행시 앞₩뒤 바퀴의 서로 다른 주행궤적으로 인해 발생하는 곡선구간에서의 확폭량으로 인한 것으로 판단된다. 따라서 곡선구간의 차로폭 설계시 대형차량의 주행특성을 반영하여 직선구간에 비해 추가적인 차로폭을 확보하여야 할 것이다.
그림 9는 소형차량을 대상으로 직선구간과 곡선구간에서
필요한 소요차로폭을 비교한 결과로 직선구간과 곡선구간의 소요차로폭의 차이는 차로폭이 2.79m, 3.07m인 도로에서는 0.03m, 차로폭 3.40m에서는 0.12m로 나타나 곡선구간의 소요차로폭이 작은 것으로 나타났다.
이는 직선구간에 비해 곡선구간에서 심리적으로 차로이탈 에 주의하면서 주행함으로써 이격량이 작게 나타난 결과로 판단된다. 또한 그 차이가 미소하여 조사₩분석시의 오차 등을 고려할 때 통계적으로 유의한 차이로 보기에는 어렵다고 판 단되며 소형차량의 경우 도로의 선형에 따른 소요차로폭의 변화가 없는 것으로 보는 것이 타당할 것으로 판단된다.
이에 비해 대형차량의 경우에는 소형차량에 비해 도로의 선형에 따른 소요차로폭의 차이가 큰 것으로 나타났다. 대형 차량을 대상으로 선형별 소요차로폭을 비교한 결과는 그림 10과 같다.
대형차량을 대상으로 곡선구간에서 필요한 소요차로폭 산 정결과를 직선구간과 비교한 결과 차로폭이 2.79m인 도로에 서는 0.18m, 차로폭이 3.07m에서는 0.14m, 차로폭이 3.40m에서는 0.38m가 더 필요한 것으로 분석되었다.
확폭이 필요한 대형차량의 주행특성을 고려할 때 이러한 분석결과는 타당한 것으로 판단된다.
직선구간에 대한 도충현외 1명의 연구결과 실제 차로폭이 축소될 경우 차량이 주행 중에 실제 이용하는 차로폭도 같이 줄어들 것으로 가정하여 최소 소요차로폭의 설계기준을 제시 하였으나 본 연구결과 실제로 차로폭이 2.79m인 도로에서 산정된 소요차로폭이 2.80m로 분석된 결과에서 알 수 있듯 이 곡선구간에서는 실제 차로폭이 더 축소되더라도 주행 중 이용하는 차로폭의 축소를 더 이상 기대할 수 없는 것으로 나 타났다.
따라서 차로폭 설계시에 소형차량의 경우 도충현외 1명의 연구에서 제시하고 있는 2.25m를 최소 소요차로폭으로 적용 가능할 것으로 판단되며 대형차량의 경우에는 기존연구에서 제시하고 있는 2.75m에 곡선구간의 차량주행특성을 반영하 여 최소 0.15m의 확폭이 필요한 것으로 판단되어 최소 소요 표 2. 주행차량의 이격량 분석을 통한 소요차로폭 산정결과
구 분 조사지점Ⅰ 조사지점Ⅱ 조사지점Ⅲ
차로폭 2.79 3.40 3.07
소형
이격량(85%누적) -`0.44~+0.25 -`0.62~+0.27 -`0.45~+0.37
평균차량폭 1.62 1.68 1.70
소요차로폭 2.31(2.39) 2.57(2.59) 2.52(2.52)
대형
이격량(85%누적) -`0.28~+0.19 -`0.58~+0.32 -`0.27~+0.29
평균차량폭 2.33 2.37 2.40
소요차로폭 2.80(2.97) 3.27(3.40) 2.96(3.06) 주) ( )는 설계기준차량의 차량폭을 적용하였을 경우의 소요차로폭(소형 1.7m,
대형 2.5m)
그림 9. 선형별 소요차로 폭(소형차량)
그림 10. 선형별 소요차로 폭(대형차량)
차로폭이 2.90m 이상 필요할 것으로 판단된다.
본 연구결과를 바탕으로 볼 때 현재의 차로폭 설계기준은 다소 축소가 가능할 것으로 판단되며 지역적 특성, 설계자의 의도 등에 따라 유연하게 적용되고 있는 해외사례를 참고하 여 현재 획일적으로 제시되어 있는 차로폭 설계 기준을 차종 구성, 도로의 선형 등에 따라 도로다이어트 등 녹색교통의 도 입, 도로공사 중 교통처리 등을 위한 부득이한 경우에 유연하 게 적용하도록 차로폭 설계기준 적용을 검토할 필요가 있을 것이다.
특히, 소형차량을 대상으로 한 본 연구결과는 최근 도입이 검토되고 있는 소형차 전용도로 등의 기초연구로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
5. 결론
도로공간을 인간중심의 친환경 녹색공간으로 활용하고자 하는 노력은 필연적으로 차량의 통행로인 차도의 축소를 수 반하게 된다. 차도의 축소방법은 차로수의 축소 또는 차로폭 의 축소가 가장 일반적인 방법이다.
특히 차로폭의 축소는 차량주행의 안전성과 밀접하게 관련 되어 있어 신중한 접근이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 차 로를 주행하는 차량이 실제로 필요로 하는 최소한의 차로폭 에 대한 기준을 제시하고자 하였다.
차로폭에 대한 연구로는 도충현외 1명(2010)에 의해 기존 연구된 바가 있으나 도로의 선형을 고려하지 않은 연구의 한 계를 가지고 있었다. 본 연구는 이에 대한 후속연구로 도로의 직선과 곡선구간으로 구분하여 선형에 따른 차량의 주행특성 을 분석하고 이를 바탕으로 주행차량이 필요로 하는 최소 소 요차로폭을 산정하여 제시하였다. 본 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
1. 도로의 곡선부 주행차량의 횡방향 이격량을 조사하여 분 석한 결과 차로의 중심선을 기준으로 좌우로 동일한 분포 를 나타내는 직선구간과 달리 곡선부 안쪽 방향으로 치우 친 분포를 나타내었다. 특히 소형차량의 경우 좌우 여유폭 이 충분해 이러한 특성이 대형차량에 비해 더욱 뚜렷하게 나타났다.
2. 차로폭에 따라 다소 차이가 있었으나 도로의 곡선구간에 서 주행차량의 횡방향 이격량은 조사대상 차량의 85%누 적분포를 기준으로 소형차량의 경우 차로 중심선에서 중 앙 선 쪽 (-)으 로 0.44~0.62m, 길 어 깨 쪽 (+)으 로 0.25~0.37m 이격되어 주행하는 것으로 분석되었며, 대 형차량의 경우는 중앙선쪽(-)으로 0.28~0.58m, 길어깨 쪽(+)으로 0.19~0.32m 이격량 분포를 나타내었다. 여
기서 조사대상 지점의 중앙선쪽은 모두 곡선부의 안쪽이 며 길어깨쪽은 곡선부의 바깥쪽이었다.
3. 주행차량의 횡방향 이격량 분석을 바탕으로 곡선구간에서 필요한 최소 소요차로폭을 산정한 결과 조사대상 지점의 차로폭에 따라 소형차량의 경우 2.31m~2.58m로 산정되 었으며 대형차량의 경우 2.80m~3.27m로 산정되었다.
4. 본 연구결과 산정된 도로의 곡선구간에서의 최소 소요차 로폭을 기존연구에서 제시하고 있는 직선부에서의 값과 비교한 결과 소형차량의 경우에는 도로의 선형과 관계없 이 소요차로폭의 차이가 없었으나 대형차량의 경우에는 직선구간에 비해 0.14m~0.38m 더 큰 차로폭이 필요한 것으로 나타났다. 따라서 대형차량의 경우 직선구간에서 필요한 최소 소요차로폭에 0.15m 이상 확폭하여 차로폭 을 결정하는 것이 바람직할 것으로 판단된다.
본 연구결과로 미루어 볼 때 차로폭의 축소는 도로의 선형, 차종의 구성 등 다양한 조건들을 고려하여 결정하여야 할 것 으로 판단되며 인간중심의 친환경적 녹색교통 도입을 위한 여유공간을 확보하기 위한 기초적인 연구로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
특히 최근 도입이 검토되고 있는 소형차 전용도로의 도입에 있어 소형차량의 주행에 필요한 최소 차로폭을 결정하는데 활 용될 수 있을 것이며 현재의 경직된 차로폭 설계기준에서 벗 어나 도로공사 등으로 인해 부득이하게 차로폭을 축소하여야 하는 경우에 유연하게 적용이 가능할 것으로 판단된다.
본 연구는 일부 한정된 조사대상 지점에 대한 분석으로 향 후 보다 다양한 곡선반경 등 선형에 따른 추가적인 연구가 필 요할 것으로 사료되며 특히, 본 연구에서는 좌로 굽은 도로가 연구대상으로 우로 굽은 도로 등 보다 다양한 기하구조를 대 상으로 한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.
또한 조사대상 지점별, 차종별 속도분포에 대한 분석 등 보 다 다양한 분석이 필요하며 차로폭 축소로 인한 주행속도의 감소 등으로 인한 도로의 효율성 등에 대한 연구도 추가적으 로 필요할 것으로 판단된다.
감사의 글
이 논문은 2010년 대구대학교 학술연구비가 지원되었으며 이에 감사드립니다.
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접 수 일 : 2011. 1. 3 심 사 일 : 2011. 1. 8 심사완료일 : 2011. 3. 10
