간행물
한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집
- 발행기관 한국도로학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 반년간
- 수록기간 1999 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 534DDC 625
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2016년도 제18회 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 (2016년 6월) 127건
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2016.06
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최근 우리나라에서는 기후변화에 의한 집중호우와 국지성 폭우 및 결빙 등으로 토석류의 발생이 증가 하고 있어 이에 대한 대책으로써 여러 종류의 방호시설들이 설치되고 있다. 이들의 토석류 방호시설을 설 치하기 위해서는 이들의 성능에 대한 적정한 평가가 필요하다.
일반적인 구조물은 하중의 크기와 형태가 정해져 있어 설계하중을 산정하여 구조물 단면 설계에 반영 할 수 있다. 그러나 토석류 방호시설과 같은 충돌형태의 외력에 저항하는 구조물은 토석류의 흐름을 정적 하중으로 변환하기가 어렵다. 이에 토석류 방호시설의 성능평가는 충돌현상을 에너지보존 개념으로 접근 하여 충돌에너지 < 내적 변형에너지 조건이 만족하는지를 평가하고 있다. 따라서 토석류 방호시설의 성능 평가를 위해서는 토석류의 충돌에너지와 토석류 방호시설의 내적 변형에너지에 대한 보다 편리하고 정밀 한 평가가 필요하다.
본 연구는 코일스프링이 압축작용을 일으키도록 개발되어 스프링의 피로하중에 대한 영향이 없고 스프 링이 큰 변형을 일으켜 충돌 시 변형 시간 지연으로 보다 향상된 충격에너지 흡수효과를 얻을 수 있도록 개발된 압축코일 스프링을 이용한 완충형 토석류 방호시설에 대해 실물 충돌실험과 해석 및 이들의 비교 분석을 실시하여 성능을 평가하고 보다 편리하고 안전한 성능 평가방법을 제안하는 것이다.
이번 수직낙하 실험에 의한 실물 충돌실험 결과와 충격에너지로부터 정적 구조해석에 사용할 하중을 에너지 보존의 법칙인 충격에너지 = 정역학적에너지로 산정하고 케이블은 기하학적 비선형성을 고려한 유한요소로, 스프링도 유한요소의 연속성을 위해 케이블로 모델링하여 FEM해석한 내용을 상호 비교 분 석한 결과, 이들의 결과가 잘 일치하였으며 방호시설의 충돌에너지 흡수능력 평가 시, 와이어로프의 항복 응력을 기준으로 성능을 분석하면 편리하고 안전하게 평가할 수 있음을 알 수 있었다.
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2016.06
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수도권의 경우 전국대비 12%의 면적에 인구 49.4%가 거주하고 있으며, 도로율이 전국대비 22.4%인 반 면 자동차 등록률이 44.5%로 상습 지정체가 심각한 수준이다. 상습 지정체로 인한 수도권 교통혼잡비용 이 전국대비 57%를 차지하고 있어 혼잡구간 관리가 절실히 필요하다. 또한, 간선도로의 밀도가 타 지역 에 비해 높아 다양한 선택경로가 존재하고 있어 교통혼잡 관리를 위한 대책 수립이 필요한 실정이다. 다 양한 선택경로의 교통정보를 민간교통정보를 활용하여 교통정보를 제공할 수 있는 구간이 확대됨에 따라 다양한 우회경로를 제공할 수 있는 기틀이 마련되었다. 우회경로 정보제공을 위해 서울지방국토관리청에 서 운영하고 있는 ITS 운영구간 총 835.5km를 대상으로 우회가능 도로구간 선정 기준에 따라 우회도로 로 활용이 가능한 34개 구간을 선정하였다.
우회도로 구간을 선정한 후 우회경로의 수, 진행방향(직/좌/우) 인지성, 정보제공 유연성, 도로선형, 운 전자 인지성 등을 검토하여 교통정보제공 수단인 도로전광표지(VMS)의 형식을 검토하였다.
현재 민간교통정보를 활용하여 우회경로 안내를 위한 시스템을 개선하고 있으며, 2016년 하반기 이후 본격적으로 다양한 우회경로를 제공하여 본선도로와 우회도로에 대한 정보제공을 통한 도로망의 효율적 인 이용으로 교통체증 완화 및 교통량 분산 유도 등 통행속도 개선에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.
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2016.06
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1993년 수립된 국가기간간선도로망 계획(7×9)에 따라 추진되어온 우리나라의 국토간선망 건설은 국민 의 교통애로 해소와 경제성장 및 지역 균형 발전에 크게 기여하여 왔다. 그러나, 최근 들어 사회의 요구가 사회복지 등에 초점이 맞추어지면서 도로건설을 둘러싼 주위환경은 더욱 엄격한 경제적 타당성을 요구하 고 있다. 이러한 사회적 분위기에 따라 국토간선도로망이라 할지라도 과거와 같이 고규격 도로인 고속도 로 건설만으로는 소기의 성과를 달성하기 어려워지고 있으며, 다양한 사업추진 방안 마련이 필요하게 되 었다. 따라서, 본 연구에서는 지역주민의 요구사항을 반영하면서 기존 국도를 활용하여 국가기간망을 건 설함에 따른 효과를 분석하고자 하였다.
국토간선망 중 동서5축의 일부에 해당하는 증평~괴산 구간을 대상으로 고속도로 건설시와 기존 국도를 활용한 자동차 건설시의 공사비, 용지비, 부대비 등의 사업비를 비교하였으며, 지역주민 설문조사를 통해 지역주민이 요구하는 간선도로 수준에 대하여 조사하였다. 연구 결과, 고속도로 건설시 42.7km에 16,914 억원에 이르는 공사비는 자동차전용도로 건설을 통해 1,295억원으로 절감이 가능하였으며 지역주민들은 통행료가 없는 자동차전용도로 건설을 더욱 선호하고 있는 것으로 나타나 향후 국가기간망 건설시 교통수 요가 적은 오지 지역의 경우 기존 국도 활용을 적극적으로 검토하는 것이 필요할 것으로 판명되었다.
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2016.06
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몽골은 지역간에 경제교류 활성화 및 국민에 삶에 질을 높이기 위해 기초 기반시설인 도로 건설에 많은 예산을 투자하고 있다. 하지만, 급격한 교통량 증가 및 도로포장 기술의 부재로 인하여 도로포장이 공용 수명에 이르지 못하고 조기에 파손이 발생하고 있다. 특히, 년 중 5개월 이상이 영하에 온도를 나타내는 환경하중과 중차량에 의해 몽골에 아스팔트 포장에서는 시공 후 1~2년 후에 저온균열이 발생하고 있으나 이에 대한 해결방안을 찾지 못하고 있는 실정이다. 또한, 겨울철이 상대적으로 길어 일 년 중 아스팔트 포 장을 시공할 수 있는 기간이 약 4~5개월에 불과해 몽골 도로건설 확장에 큰 장애가 되고 있다. 본 연구에 서는 극한지역인 몽골에 기후조건, 차량하중 조건 및 시공조건을 고려한 극한기후 맞춤형 중온화 개질 첨 가제를 개발하여 현지에 적용하는 연구를 수행하였다.
현재 몽골에서 사용하고 있는 아스팔트 바인더에 공용성 등급은 PG 58-22로서 저온에서 아스팔트 바 인더의 유연성을 확보하기 위해 극저온 오일과 폴리머 첨가제를 사용하였으며 아스팔트 포장 시공 시 작 업성과 다짐도를 확보하기 위해 중온화 첨가제를 함께 사용하여 극한기후 맞춤형 중온화 개질 첨가제를 개발하였다(그림 1). 그 결과 극한기후 맞춤형 중온 개질 아스팔트 바인더의 공용성 등급이 PG 64-34로 향상되어 몽골 아스팔트 포장에서 발생하는 저온균열에 대한 저항성이 우수할 것으로 평가되었다.
극한기후 맞춤형 중온 개질 아스팔트 바인더의 작업성 및 현장 다짐도를 평가하기 위해 몽골 현지 울란 바토르 시의 외곽도로 시험 시공을 성공적으로 완료하였다(그림 2). 현장 배합설계 결과, 극한기후 맞춤 형 중온 개질 아스팔트 혼합물의 최적 아스팔트 함량은 6.4%로 결정되었으며 공극률은 4.5%로 나타났다. 극한기후 맞춤형 중온화 개질 첨가제는 아스팔트 함량에 4.0%(무게비)를 첨가하였다. 극한기후 맞춤형 중온 개질 아스팔트 혼합물의 생산 및 다짐온도는 가열 아스팔트 혼합물보다 약 30℃ 낮은 온도에서 수행 되었다. 시공 완료 후, 비파괴 현장 다짐 밀도 측정 장비를 사용하여 다짐도를 측정한 결과 다짐도는 약 98%인 것으로 측정되었다. 향후 극한기후 맞춤형 중온 개질 아스팔트 포장에 대한 지속적인 추적조사를 실시하여 저온균열 발생 및 기타 포장 파손에 대한 공용성 평가가 필요할 것으로 판단된다.
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2016.06
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연구에서는 메조스코픽 교통 시뮬레이션 모형인 DTALite와 대기오염 배출량 산정 모형인 MOVES Lite-K를 활용하여 교통운영 전략 수행시의 이동성 변화와 대기 오염물질 배출량 변화를 평가하는 연구 를 수행하였다. 수원시를 대상으로 DTALite으로 교통 네트워크를 구축한 후, 첨두율 완화, 차량 교체, 재 차인원 증가 전략을 시행하는 시나리오를 시뮬레이션을 각각 수행하여 미시행 시나리오인 Baseline 시나 리오와 비교분석한 결과를 나타내었다. 본 논문에서는 이동성 지표인 속도와 오염물질 배출량에 대하여 비교 평가한 결과를 제시하였다.
그림 1에서 보는 바와 같이 네트워크 평균 통행 속도는 22.4 mph에서 첨두 집중율 완화, 재차인원 증 가의 시나리오에서는 평균 통행 속도가 각각 약 5 mph, 1.9 mph 증가하였다. 차량 교체 시나리오의 경 우는 교통수요가 동일하기 때문에 시행전과 유사한 평균 속도를 보이는 것으로 나타났다.
표 1에는 Baseline 시나리오 대비 대기오염 배출량의 변화율이 정리되어 있으며 시나리오별로 다음과 같은 감소 효과를 보이는 것으로 분석된다.
‧ 첨두율 완화 시나리오 : 교통혼잡을 완화시킴으로 인해 오염물질 배출량이 약 6~9% 감소
‧ 차량 교체 시나리오 : 18%의 CO2 감소, 28%의 CO 감소. 교체된 차종인 휘발유 소형 승용차가 기존 차종인 휘발유 중, 대형 승용차 보다 CO2, NOx, CO, PM 배출율은 낮지만 HC 배출율이 높기 때문에 다 른 오염물질은 감소하였으나 총 HC 배출량은 증가하였음
‧ 재차 인원 증가 시나리오 : 10%의 재차 인원 증가율을 적용하였기 때문에 차량 수요가 약 9% 감소하였고 오염물질 배출량도 수요 감소와 유사한 수준의 7~10% 감소를 보임
본 연구의 분석 결과를 통해 교통정책 대안별 네트워크 평균 속도 및 오염물질 배출량 변화를 분석할 수 있었다. 본 연구에서 적용한 방법론이 교통운영전략, 교통정책, 교통사업 평가 시 활용된다면 이동성 과 환경적 측면을 함께 고려할 수 있는 주요 판단 지표를 의사 결정자에게 제공할 수 있을 것으로 보인다.
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2016.06
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인도네시아는 전체 도로의 약 96%가 아스팔트 포장으로 되어 있으며, 최근 지역 간의 경제교류 활성화 및 국민에 삶에 질을 높이기 위해 기초 기반시설인 도로 건설에 많은 예산을 투자하고 있다. 하지만 년 중 약 6개월 동안 비가 내리는 몬순기후 및 과적차량, 그리고 급격한 교통량 증가로 인해 소성변형과 포트홀, 골재 박리와 같은 수분에 의한 조기 파손이 빈번히 발생하고 있다. 또한 인도네시아는 아스팔트 플랜트가 인도네시아 전역에 고르게 분포되어 있지 않아 원거리 공사의 경우, 아스팔트 혼합물의 포설 및 시공온도를 관리하는데 어려움이 있다. 본 연구에서는 인도네시아의 기후 및 교통하중을 고려하여 아스팔트 포장의 성 능 및 공용수명을 향상시키고, 특히 수분에 대한 저항성을 증진시켜, 몬순기후에 적합한 중온 개질 첨가제 를 개발하였으며, 인도네시아 현지에 적용하여 현장 적용성 평가를 수행하였다. 본 연구는 한국건설기술연 구원과 인도네시아 국가 연구기관인 도로연구소(IRE, Institute of Road Engineering)와 국제 공동연구로 추진되었으며, 연구 결과, 몬순기후용 중온 개질 아스팔트 포장 기술은 인도네시아의 고온다습한 기후에서 아스팔트 포장의 소성변형 및 포트홀과 같은 수분에 대한 저항성이 높은 것으로 평가 되었다.
인도네시아에서 사용 중인 일반 아스팔트 바인더는 고온 등급이 64℃이며 수분에 대한 저항성이 낮아 인도네시아에 적용하기에는 한계가 있다. 이를 극복하기 위해 본 연구에서는 인도네시아 일반 아스팔트 바인더에 수분에 대한 저항성 증진을 위한 화학적 요소와 폴리머 그리고 중온화 첨가제를 혼합하여 고온 및 수분에 대한 저항성이 높은 기술을 개발하였다(그림 1). 개발 기술의 현지 적용성 평가를 위해 WEST JAVA 섬에 위치한 Jatibarang 및 Subang 지역에 시험포장을 수행하였으며, 동시에 인도네시아 현지에 서 품질평가를 수행하였다. 인도네시아 현지 품질 평가 수행 결과 몬순기후용 중온 개질 아스팔트 기술이 인도네시아 현지 개질 아스팔트 품질기준에 부합하였으며, 시험포장 또한 성공적으로 수행되었다. 시험포 장 배합설계는 아스팔트 함량이 5.2%,시, 생산온도 144℃, 다짐온도 120℃였다. 향후 지속적인 추적조사 를 통해 소성변형, 포트홀 등 수분에 대한 파손에 대한 평가가 필요할 것으로 판단된다.
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2016.06
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시멘트 페이스트의 동적인 거동을 수치적으로 해석하는 방법으로는 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)를 이용하는 방법과 이산요소법(Discrete Element Method, DEM)을 이용하는 방 법이 있다. 그러나 시멘트 페이스트와 같이 입자의 크기가 작은 건설재료에 대하여 이산요소법을 활용하 기 위해서는 매우 작은 입자(particle)를 적용해야하는데, 이때 필요한 해석시간은 급격하게 증가하기 때 문에 실제 적용에 어려움이 많다. 따라서 합리적인 수치해석 도구로서 이산요소법을 효율적으로 활용하기 위해서는 재료의 동적 특성에 대하여 상사성을 최대한 유지하는 조건에서 최대 입자크기를 합리적으로 결 정하는 것이 가장 현실적인 방법이라 할 수 있다. 이러한 결정조건을 활용하면, 이산요소법 또는 이산요 소법과 전산유체역학과의 결합(Coupling)을 통하여 도로하부의 동공의 발생이나 함몰의 발생, 자가다짐 콘크리트(Self-Compacting Concrete, SCC), 사면에서 흙의 전단파괴 및 3D 프린터에서 사용되는 유동 적 건설재료의 거동을 합리적으로 예측하거나 수치해석을 기반으로 조건에 맞는 재료의 조성을 결정할 있 는 가능성이 매우 높아진다. 영국의 Swansea 대학의 Feng 교수는 상사적 특성(Similarity)를 이용하여 해석시간을 단축시키기 위한 이론적인 접근 방법을 제시하기 위하여 기하학적 변수, 운동학적 변수 및 역 학적 물성 모두에 조정계수를 적용하는 완전 조정법(Exact Scaling Approach)과 특정조건에서 얻어진 역학적 물성을 상수로 취급하고 기하학적 변수와 운동학적 변수에만 조정계수를 적용하는 부분 조정법 (Partial Scaling Approach)을 제시하였다.
본 연구에서는 정적 액체 가교 모형(Static Liquid Bridge Model)에 부분 조정법을 적용하였으며, 이 산요소법을 이용하여 시멘트 페이스트에 대한 미니콘 실험(Mini-Cone Test)을 모사하고자 하였다. 해석 시간의 단축과 결과의 합리성을 판단하기 위하여 입자의 크기를 변화시키기고 이에 대하여 재료의 물성을 역학기반 이론으로 조정하여 모사를 수행하였다.
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최근 도로하부에 생성된 동공으로 인한 도로함몰이 빈번하게 발생되고 있다. 동공의 주요 발생 요인으 로는 굴착복구 시 다짐불량, 노후 하수관 파손, 대형공사장 지하수처리 미비 등으로 알려져 있다. 서울시 에서는 도로함몰을 사전에 예방하기 위하여 지표투과레이더(GPR, Ground Penetrating Radar)를 이용 한 동공탐사를 2015년부터 본격적으로 실시하였다. GPR 시험에서는 전자기파가 유전율이 상이한 재료 경계부에서 반사되는 특성을 이용하여 포장층 두께, 지하매설물의 위치 등을 탐지할 수 있다. GPR 안테 나는 주파수 대역, 채널 수, 설치방법 등에 따라 다양한 형식을 가진다. 서울시의 경우 도로함몰로 발전할 확률이 높은 1.5m 내외의 얕은 심도의 동공을 탐지하기 위하여 250MHz 또는 500MHz 접촉식 안테나를 사용하고 있다. 조사연장이 긴 차도에는 조사 효율성이 높은 16채널 안테나를 사용하고, 좁은 폭의 차도 및 보도에는 단채널 안테나를 사용하고 있다. 본 연구에서는 서울시에서 실시한 GPR 시험으로부터 획득 한 GPR 신호로부터 동공 및 지하매설물, 자갈 등을 구분하기 위한 정성적 패턴 분석을 실시하였다. 일반 적으로 원형, 연속적인 형태를 가지는 하수관에서 반사된 GPR 신호는 위로 볼록한 포물선 형상으로 되어 있고 반사강도가 크게 나타난다. 반면 동공 대부분은 비정형, 불연속 형태이므로 신호패턴이 찌그러진 비 대칭형 포물선으로 나타내고, 반사파의 강도가 약하거나 (+)신호와 (–)신호가 뒤바뀌는 경향으로 나타났 다. 또한 지하매설물은 1.0~1.5m 사이에 위치하므로 약 30cm 두께의 아스팔트 포장층에서 1.0m 이상 깊은 곳에서 신호가 나타난다. 반면 동공의 경우 포장층 직하부에 주로 존재하므로 포물선의 상부가 포장 층에 가까이 나타났다. 그러나 포장하부에 존재하는 건설폐기물, 자갈 등도 동공신호와 유사하게 나타나 므로 탐지율을 향상시키기 위해서는 더 많은 GPR 신호 패턴이 필요하다.
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2016.06
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창조경제 정부에서 교통안전 선진화를 국정과제로 추진하고 있을 만큼 도로안전은 사회적 주요 관심대 상이다. 그러나 현재 우리나라에서는 도로안전사업 대상 지역의 선정기준이 되는 도로안전 취약 및 위험 구간을 도출하는 방법이 객관적으로 마련되어 있지 않다. 따라서 이러한 국내 상황을 극복하기 위해서는 도로 안전성 여부를 과학적으로 분석할 수 있는 평가기법 개발이 필요하다. 이를 위한 최적의 방안으로는 한국 현지 도로 여건에 맞는 사고예측모형을 개발하는 것이다. 그러나 사고예측모형 개발에 필요한 모형 입력 자료를 생성하기 위해서는 현장조사와 DB 구축 등에 많이 비용이 소요된다.
따라서 본 연구에서는 사고예측모형 개발에 필요한 자료 중 도로 기하구조 요소(곡선반경 등)를 수집하 기 위해 직접 현장조사를 하지 않고 엑셀 형태로 작성된 도로대장을 활용할 수 있는 방안에 대해 연구하 였다. 또한 사고예측모형을 공간정보 기반으로 개발하여 Network Screening과 개선대안 효과분석 등의 작업을 직관적이며 효과적으로 수행하고 사고예측을 정확하게 판단할 수 있는 장점을 확보하기 위하여 모 형입력 자료를 공간정보 DB로 구축하는 방안을 도출하였다.
따라서 본 연구에서는 임의로 설정한 기준점에서부터의 누적거리를 이용하여 시설물 위치와 도로 기하 구조 정보를 표현하는 도로대장을 도로망 수치지도(교통주제도)를 따라 선형 객체의 공간정보로 변환할 수 있는 기능을 개발하였다. 또한 사고발생 자료의 경우 수집된 자료의 지구좌료를 이용하여 점형 객체의 공간정보를 생성하였으며, 교통량조사 자료는 동일한 교통량으로 구분되는 선형 객체의 공간정보를 생성 하였다.
본 연구에서 제시한 모형 입력 자료 생성 방법은 교통주제도의 차로수에 따라 도로중심선을 1차 분할 한 후, 공간정보로 생성된 종단경사, 곡선반경, 중앙분리대 등으로 도로중심선을 2차 분할하였으며, 이를 토대로 GIS 공간분석을 수행하여 접도구역(면형객체), 사고위치(점형객체), 교통량(선형객체), 가로등의 정보를 분할된 동질구간에 매핑하는 방안을 도출하였다.
본 연구를 통하여 교통사고, 교통량 및 도로대장 자료를 모형 입력 자료 형식에 맞게 공간정보 DB 형태 로 구축하고, 이를 통해 GIS의 공간분석을 수행함으로서 정확한 사고건수 추출, 동질성 구간에 대한 체계 적인 분석과 과학적인 분할 등을 매우 신속하고 다양하게 시뮬레이션을 할 수 있음을 확인할 수 있었다.
90.
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정보통신과 스마트 기기의 급속한 발전은 정보제공 서비스 산업의 발전을 견인해왔고, 이에 따라 다수 의 교통정보 제공 업체(ISP, Information Service Provider)가 시장에 등장하였다. 운전자들은 ISP로부 터 제공받은 교통정보를 기반으로 목적지까지 합리적인 경로를 선택하여 통행을 한다. 교통운영기관 (TMC, Traffic Management Center)은 교통수요정책과 같은 적극적(active) 방법뿐만 아니라 최적 신호 제어와 같은 소극적(passive) 방법을 통해 교통혼잡을 완화하기 위해 노력한다. 이와 같이 도로교통망에 서는 TMC와 ISP, 운전자들이 개별적으로 최적의 선택을 하지만, 서로 상호작용하며 종국의 교통상황을 만들어낸다. 그동안 개별적인 통행 주체에 대해서는 많은 연구가 수행되어 왔지만, 이들 세 주체 간의 상 호작용에 대해서는 많은 연구가 이루어지지 않았다. 이에 본 연구에서는 교통운영기관과 교통정보제공업 체, 운전자 경로선택 간의 상호작용을 분석할 수 있는 통합 모델링 프레임워크를 개발하였다. 그림 1은 통합 모델링 프레임워크의 개념도를 나타낸다. 운전자는 ISP 가입자와 비가입자로 구성되고, 가입자는 제공받은 교통정보를 기반으로 경로를 선택하는 반면, 비가입자는 스스로의 경험에 따라 경로를 선택하는 데, 경로선택 모형으로는 Boundedly Rational 모형을 채택하였다. 교통정보제공서비스는 가입자를 통해 수집된 교통정보와 예측된 정보를 혼합하여 가입자들에게 최적의 경로를 안내해 준다. 교통운영기관은 실 시간 교통 모니터링 시스템을 통해 수집된 교통정보와 예측된 정보를 혼합하여 최적의 실시간 교통신호제 어를 수행한다. 교통신호제어는 두 가지 방식이 제안되었는데, 첫 번째 방식은 실시간 교차로 접근 교통 량 기반의 신호제어 방식(R2CFNet)이고, 두 번째 방식은 예측된 경로 기반으로 신호를 제어하는 방식 (R2CFNet)이다. 제안된 프레임워크를 활용하여 ISP의 시장점유율별 도로교통망 성능(performance)을 분석한 결과, 시장점유율이 증가함에 따라 R2CFNet 신호제어 방식이 더 효율적인 것으로 나타났다.
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최근 IT 기술의 발전으로 인하여 스마트폰을 이용하여 GPS 데이터를 취득하는 것은 그리 어려운 일이 아니다. 그러나 대부분의 위치 정보를 활용한 분석은 일정 거리로 표현되는 구간(section)을 기준으로 이 루어지기 때문에 GPS를 통해 취득되는 단위시간 기준의 위치 정보는 단위거리 기준의 데이터로 변환되어 야 한다. 이에 본 연구에서는 동일한 구간에 대해 단위시간(e.g. 1초) 기준으로 저장된 다수의 GPS 궤적 정보를 단위거리(e.g. 500m) 기준으로 변환하는 알고리즘을 개발하였다. n개의 단위시간 궤적 정보를 단 위거리 기준으로 변환하기 위해 먼저 기준이 되는 도로의 중심선을 추출하였다. 도로중심선은 기존 전자 지도를 활용하는 것도 방법일 수 있으나, 정밀도가 낮을 경우 정확한 기준점 산정 및 단위거리 기준의 궤 적 정보를 계산하기 어렵기 때문에 궤적 정보 중 가장 좌표 개수가 많은, 즉, 가장 정밀하게 관측된 정보 를 이용하여 도로중심선을 추출하였다. 직각투영법(orthogonal projection)을 이용하여 시종점 좌표를 찾았고, 이때 두 개의 GPS 좌표 간 거리계산은 Andoyer’s approximate 방법을 이용하였다. 도로중심선 추출이 완료되면, 이를 활용하여 단위거리 기준점 위치를 산정하는데, 기준점은 시점으로부터 단위거리 (또는 등간격)에 위치한 점을 의미한다. 단위거리 기준점의 좌표열이 계산되면, 직각투영법을 이용하여 n 개의 단위시간 궤적 정보를 단위거리 궤적 정보로 변환한다. 그림 1은 단위시간 궤적과 단위거리 궤적을 비교한 것으로, 두 대 차량의 1초 간격 궤적을 단위거리를 표현하는 기준점(anchor point)에 따라 단위거 리 기준 궤적으로 변환한 예비 결과를 보여준다. 본 연구에서 개발된 알고리즘은 GPS 좌표 기반의 구간 통행속도 분석 등에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
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2016.06
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차량간의 차두시간(Time Headway)은 도로의 안전성과 서비스수준(LOS), 용량(capacity) 등을 평가할 수 있는 가장 중요한 지표중의 하나로 인지되고 있다. 앞차량과 뒷차량의 시간적 간격인 차두시간은 급정 거를 할 경우 교통사고로 연결된다는 점에서 중요한 안전 지표이며, 용량과 서비스수준 역시 도로의 설계 와 소통 등에 영향을 미치는 지표이다. 이런 이유로 도로설계와 교통운영 분야에서는 차두시간과 차두시 간 분포에 대한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 특히 도로구간별로 실제 차두시간을 측정하여 분석 함으로써 도로설계와 교통정책 수립에 적용하고 있다. 그러나 자전거에 대한 차두시간 연구는 국내뿐만 아니라 국외에서도 거의 이루어지지 못하고 있다. 자전거인구는 국내에서도 이미 누적기준 1,000만 명이 넘는 것으로 추산하고 있으며, 기존의 자전거교통이 활성화된 덴마크와 네덜란드뿐만 아니라 미국과 일본 등 대부분의 나라에서 자전거수단분담률이 증가하고 있다. 급증하는 자전거수요에 따라 자전거 교통사고 역시 증가하고 있어, 자전거도로 등의 인프라구축 및 자전거교통류 처리 등의 정책이 시행되고 있으나, 정작 기본적인 자전거 차두시간 및 용량분석조차 이루어지지 못하고 있다. 본 연구에서는 자전거교통류의 차두시간 분포모형을 현장조사를 통해 개발하고자 하였다. 대상구간은 연속류로 운영되는 강변 자전거도 로를 선정하였으며, 관측된 데이터를 교통량(Low, High)과 분석단위(0.5초, 1초, 3초)에 따라 4가지 분 포(음지수, 전이된 음지수, 정규, 피어슨 Ⅲ)와의 적합성을 분석하였다. 분석결과 낮은 교통량 수준에서는 음지수분포와 전이된 음지수분포가 적합한 것으로 나타났다. 그러나 높은 교통량 수준에서는 음지수분포 와 전이된 음지수분포가 조금씩 차이가 나는 것으로 나타났다.
93.
2016.06
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자전거도로의 인프라 확대에 따라 주로 레저를 중심으로 자전거이용에 대한 관심과 이용이 활성화되고 있는데, 서울의 경우에도 주말에 한강이나 안양천, 중랑천 등을 이용하는 자전거 인구는 2006년도의 530 만 명에서 2010년에는 1,020만 명으로 약 2배 이상 증가하는 추세이다. 그러나 자전거이용자가 증가함에 따라 자전거사고 역시 증가하고 있는데, 서울시의 경우 사망자수는 2008년부터 2010년까지 3년 동안 108 명에 이르고 부상자도 9,108명이 발생하여 자전거이용의 안전성을 향상시키기 위한 노력이 요구되고 있 다. 그러나 국내뿐만 아니라 국외에서도 자전거교통류에 대한 기본적인 분석조차 이루어지지 못하고 있 다. 자전거교통류는 주행속도 분포가 낮게는 5~10kph에서 높게는 40kph 이상으로 이루어져 있어 보행 자보다는 자동차의 교통특성과 유사하다. 따라서 본 연구에서는 자전거교통류의 특성을 분석하기 위해 주 행속도와 차두시간(Headway)의 관계를 분석하였다. 자전거교통류의 기본적인 특성을 알아보기 위해 먼 저 이상적인 상태에서의 실험을 통해 자전거속도와 차두시간간의 기본관계를 분석하였다. 실험자는 연령 별로 총 5명으로 구성하였으며, 최소속도(5kph)와 최대속도(30kph)를 모의주행하면서 형성하는 차두시 간을 측정하였다. 맨 앞의 운전자는 속도계를 통해 각 실험단계별로 속도를 유지할 수 있도록 하였으며, 맨 앞의 운전자는 시작점에서 출발한 후 특정 지점에서부터 정해진 속도를 유지하도록 하며, 후발 운전자 들은 편안한 상태에서 앞 자전거와의 거리를 유지하며 주행하였다. 자전거의 주행방법은 일반적인 도로주 행과 앞 자전거와의 간격을 최소화할 수 있는 도로주행으로 구분하여 실험을 진행하였다. 주행속도에 따 른 차두시간 그래프가 제시되었으며, 이러한 관계를 통해 향후 주행속도와 차두시간에 따른 자전거도로의 안정성을 판단하는 기초자료로 사용이 가능할 것으로 판단된다.
94.
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일반국도의 자전거도로 또는 보행자도로가 설치되지 않은 구간이나 통행로 확보가 어려운 구간에서는 교통사고가 빈번하게 발생하고 있다. 그에 반면 국도의 자전거통행은 급격히 증가하고 있고 이에 따른 자 전거교통사고도 증가하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 일반국도의 자전거 안전성을 향상하기 위한 자전 거 노면표시를 제시하고 이에 따른 자전거이용자의 설문조사를 통해 적정성을 분석하였다. 설문대상은 자 전거 동호회원 및 자전거 전문가를 대상으로 하였으며, 유효한 응답자는 260명이었다. 조사방법은 온라 인 설문조사를 시행하였으며, 본 연구에서 제시한 자전거 노면표시의 색상 및 위치, 설치간격 등이다. 설 문결과 자전거 노면표시의 분홍색이 116명으로 가장 높게 나타났다. 다음으로 주황색(21%), 청색(17%), 녹색(11%). 연한녹색(3%) 등의 순으로 나타났다. 기타의견으로는 노랑, 빨강, 형광노랑 등의 답변을 하였 다. 자전거 안전시설의 위치 관련 설문조사 결과, 갓길 폭과 관계없이 차로내부에 설치하는 방안이 56% 로 가장 높게 나타났다. 다음으로 길 가장자리구역선을 따라(16%), 갓길 중앙부(10%) 등의 순으로 나타났 다. 갓길 폭이 1.2m 이상일 경우 갓길중앙부, 1.2m 이하일 경우 길 가장자리구역선을 따라 설치하는 경 우는 47명이 응답하였다. 자전거 안전시설의 설치방법 관련 설문조사 결과, 자전거의 연속적인 주행과 자 전거 안전시설의 인식을 위해 끊김없이 이어서 설치하는 방안이 80%로 가장 높게 나타났다. 다음으로 400m 간격으로 규치적으로 반복하여 설치하는 방안이 11%, 합류/분류 등 결절점 및 위험하다고 판단되 는 구간 전후 400m 간격으로 설치하는 방안이 9%의 순으로 나타났다. 여기에서 400m는 ʻ자전거 이용시 설 설치 및 관리 지침ʼ의 자전거전용도로 표지 설치 기준에 의거하였다.
95.
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일반적으로 도로의 용량이라 함은 주어진 도로 조건에서 일정시간(15분)동안 무리없이 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값을 말한다. 용량을 분석하는 목적은 해당 도로의 용량을 명확 히 밝힘으로써 도로를 효율적으로 이해하고, 도로투자를 적절히 하도록 하는 데 있다. 도로용량을 산정하는 방법에는 크게 2가지가 있는데, 첫째는 차두시간 분포를 이용하여 구하는 방법이 있고, 두 번째는 실제 교 통량의 관측자료를 이용하여 구하는 방법이 있다. 앞에서 설명한 기존 용량분석 방법을 기초로, 자전거도로 의 용량분석을 위한 방법론을 선정하고자 한다. 기존의 용량분석 방법은 국내뿐만 아니라 국외에서도 많이 사용되는 일반적인 분석방법으로써 KHCM에서도 적용하는 방법이다. 그러나 자전거도로는 기존의 자동차 도로와 특성이 다르므로 기존의 방법을 사용하는 것은 무리가 있다. 그 이유는 기존 방법론에서 가장 중요 한 조사내용 중의 하나가 혼잡상태에서의 교통류가 관측되어야 한다는 것인데, 자전거도로는 현실적으로 혼 잡상태를 관측하기는 쉽지가 않다. 자전거도로를 주행하는 자전거운전자는 주행의 안전성을 고려하여 도로 의 혼잡 이전에 자전거도로의 진입을 포기하거나, 자전거도로 이외의 통행로(차도 혹은 비포장 여유공간 등)를 선택하기 때문이다. 이는 2차로자동차도로의 용량분석에서 현장의 용량상태를 관측하지 못하여 정확 한 용량을 산출하지 못하는 것과 유사하며, 국내뿐만 아니라 미국 HCM에서도 마찬가지이다. 따라서 본 연 구에서는 연속류 특성을 가진 자전거도로의 용량을 연속적으로 이동하는 자전거 교통류군(群)의 차두시간을 이용하여 산출하고자 하였다. 분석결과 연속류 자전거 교통류군(群)의 평균 차두시간은 1.01초로 조사되었 으며, 이에 따라 연속류 자전거도로의 용량은 약 3.600대/시인 것으로 나타났다.
96.
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저영향개발(Low Impact Development, LID)이란 개발로 인해 변화하는 물순환 상태를 자연친화적인 기법을 활용하여 최대한 개발 이전과 유사한 상태를 유지하도록 하는 개념을 의미한다. 최근에는 이러한 LID를 고려한 계획･설계에 대해 주목하고 있으며 여러 신도시를 중심으로 적용이 이루어지고 있지만 기 존도시에 LID를 적용하기 위한 계획･설계는 전무한 실정이다. 이에 본 연구는 기존도시에 전체강우의 약 85%이상을 저감을 목표로 LID 시범단지를 계획･설계 하였다. 현재 Retrofit 차원의 LID 설계프로세스는 정립되어 있지 않기 때문에 기존의 유사연구 내용을 종합분석하여 도출한 설계프로세스를 적용하였다. 하 지만, 시범단지규모가 협소하여 현장조사 외의 자료는 사용이 어려웠고, 1:5,000 도면을 활용한 우배수 현황 분석은 실제와 다른 결과를 도출하였다. 또한, 도입된 LID 시설별 소유역 선정이 매우 어려웠고, LID 시설의 표준 형태만으로는 경관개선 및 생태기능 향상에 다소 어려움이 발생하는 등 여러 가지 문제 점들이 도출되었다. 이에 본 연구에서는 이러한 문제점들을 보완하여 시범단지 설계를 개선하였고, Retrofit 차원의 LID 설계프로세스를 제시하였다. 설계된 LID 시범단지의 대상지 총면적은 42,170m2로 투수가 가능한 면적은 17,868m2이고, 불투수면적은 24,302m2로 전체 면적 중 불투수면이 약 57.6% 로 나타났다. LID 기법을 적용하였을 경우, 투수면적은 29,645m2이고, 불투수면적은 12,526m2로 약 29.7% 로 나타나 LID 기법적용 시 약 48.5%의 불투수면적이 감소하였다. 특히 차도(주차장) 및 보도에 적용된 투수블럭의 경우 불투수면적 감소면적의 약 80%를 차지하여 적용된 LID 요소기술 중 가장 중요한 역할을 하는 것으로 나타났다.
97.
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현 버스전용차로 정차대의 포장 형식으로는 연성포장 형식인 아스팔트 포장이 주를 이루고 있다. 그러 나, 버스전용차로 정차대 특성상 중차량의 반복적인 정지하중에 의해 포트홀 및 소성변형 발생으로 인해 반복적인 재포장을 실시하고 있으며, 이로 인해 폐기물 및 교통통제 등의 사회 간접비용 발생이 크게 증 가되고 있는 실정이다. 현 상황으로 보아 우수한 장기 공용성을 갖는 강성포장 형식의 콘크리트 포장 적 용이 시급한 상황이다.
강성포장 형식으로는 콘크리트의 수축･팽창에 의해 발생될 수 있는 균열에 대응하기 위해 줄눈을 두어 균열을 유도하는 줄눈 콘크리트 포장(JCP, Jointed Concrete Pavement)과 종방향으로 연속철근을 배치 하여 연속체로 거동하며, 자연적인 횡방향 균열의 발생을 허용하는 연속철근 콘크리트 포장(CRCP, Continuously Reinforced Concrete Pavement)이 있다. 본 연구에서는 CRCP 형식의 프리캐스트 콘크 리트 포장 공법을 개발하여 현장에 적용하고, 다년간의 유지관리 데이터 분석을 통하여 현장 적용성 및 공법 개선책 등을 판단하고자 한다.
본 공법은 교통통제 최소화 및 신속한 설치를 위해 공장에서 제작하여 현장에서 설치하는 방법을 선택 하였으며, 운반을 위해 분절된 패널간 연결부에는 루프이음 연결 방법을 적용하여 전체 패널을 일체화 될 수 있도록 하였다.
98.
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현재 아스팔트 포장 분야는 최근의 이상기후(집중호우 및 폭설)로 인하여 수분으로 인한 파손(점착력 약화로 인한 박리 및 포트홀)이 증가하고 있는 실정이다. 이에 국토교통부에서는 『아스팔트 혼합물 생산 및 시공 지침(2014)』의 재료 선정 과정에서 동적수침 시험을 통하여 피복잔류율이 50% 미만이면 박리방 지 재료를 사용토록 규정하고 있다. EN 12697-11에 규정되어있는 동적수침 시험은 골재와 아스팔트 사 이의 박리 저항성 평가하고 이 결과를 통해 아스팔트 혼합물의 수분 저항성을 평가하는 시험법으로, 피복 잔류율 평가는 검사자의 주관적인 육안 평가를 통해 이루어지기 때문에 시험결과의 객관성 및 신뢰성이 부족하다고 할 수 있다. 본 연구에서는 동적수침시험의 객관성 및 신뢰성 향상을 위하여, Digital Image Analysis(DIA)를 도입하였으며, Mesh Analysis를 통하여 DIA의 기준값을 선정하였다. Mesh Analysis 를 위하여 시험 후 건조된 시료를 동일한 조건에서 스캔하여 총 400(20×20) 개의 mesh로 나누어 각 셀 에 대한 피복율을 육안조사를 통하여 총 5 단계의 가중치를 적용하여 계산하였다. DIA는 이미지 파일을 화소(Pixel) 값을 기반으로 처리하는 기법으로, Mesh Analysis에 이용된 25비트 컬러 이미지 파일을 그 레이 이미지(화소값 0(검정색)~255(흰색))로 변환한 후 기준값을 바탕으로 변환된 흑백의 이미지를 이용 하여 피복율을 계산하는 분석방법이다. 보다 객관적인 피복율 비교를 위하여 BBS 시험을 수행하여 얻어 진 점착력을 피복율과 비교하였다. Fig. 1(a)는 피복율과 점착력의 비교결과, Fig. 1(b)는 AP-3를 기준으 로 계산된 피복율과 점착력의 재료에 따른 변동비율 결과를 보여준다.
Fig. 1에서 육안평가 결과의 경향은 다른 평가방법과 다른 경향을 나타냈으며 즉, 육안평가는 시료 종 류에 따른 피복율 경향 파악에는 적합한 방법이 될 수는 있으나, 객관적인 피복율 평가에는 미흡한 것으 로 판단된다. 반면에 DIA는 Mesh Analysis 및 BBS 결과와 비교적 유사한 경향을 보였으며, 동적수침시 험의 피복율 평가에 DIA를 적용하는 것은 결과의 신뢰성 및 객관성 측면에서 도움이 될 수 있을 것으로 판단된다.
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일반적인 콘크리트 구조물은 길이가 길 경우 수축에 의한 인장균열의 발생을 억제하기 위하여 수축줄 눈을 설치된다. 하지만 연속철근 콘크리트 구조물은 별도의 수축줄눈을 설치하지 않고 그 대신 자연적으 로 발생하는 횡방향 균열을 허용하며 이러한 횡방향 균열의 과도한 벌어짐을 구속하기 위하여 연속철근이 설치된다. 대표적인 연속철근 콘크리트 구조물은 도로포장에 사용되고 있는 연속철근 콘크리트 포장 (CRCP)와 연속철근 콘크리트 궤도(CRCT)가 있다. CRCP의 횡방향 균열은 대략 0.8 - 1.5m 간격으로 발 생하며, CRCT는 레일을 지지하기 위한 프리캐스트 침목이 슬래브 내에 설치되기 때문에 침목과 슬래브 의 분리에 의하여 0.325m마다 균열이 발생하게 된다.
본 연구에서는 현장실험을 통하여 CRCP와 CRCT의 균열폭 거동을 각각 계측하고 이에 대한 분석 및 비교를 수행하였다. 그림 1~4는 CRCP와 CRCT의 슬래브 깊이에 따른 온도와 균열폭을 나타내었다. 분석 결과 균열간격이 상대적으로 작은 CRCT의 거동이 CRCP의 균열폭의 거동과 비교하여 큰 차이가 발생하 지 않는 것으로 나타나 균열간격에 비례하여 균열폭이 거동하지 않음을 알 수 있다.
100.
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연속철근 콘크리트 포장(CRCP)에서 철근의 역할은 균열의 과도한 벌어짐을 구속하도록 하는 것이다. 따라서 본 연구에서는 그림 1(a)와 같이 슬래브 전체에 연속철근이 설치된 경우와 그림 1(b)와 같이 균열 부에만 부분적으로 철근이 설치된 경우의 거동을 비교함으로써 연속철근 콘크리트 포장의 철근감소를 위 한 기반을 마련하고자 하였다.
본 연구에서는 두 가지 실험을 통하여 연속철근과 부분철근이 설치된 시험체를 비교하였다. 첫 번째는 그림 1과 같이 시험체에 인위적인 온도하강을 통하여 균열을 발생시키고 이러한 균열의 거동 측정하는 것 이며, 두 번째는 각 시험체에 그림 2와 같이 하중재하를 함으로써 철근부착 정도를 비교하고자 하였다.
연속철근과 부분철근이 설치된 시험체에 대한 실내실험 결과 상부에만 균열이 발생 시의 균열폭 거동 을 측정한 결과 연속철근이 설치된 시험체와 부분철근이 설치된 시험체의 상부 균열폭 거동은 약 7%의 미소한 차이가 발생하여 두 시험체의 균열 거동은 유사한 것으로 확인되었다. 관통균열이 발생하였을 경 우에는 두 시험체의 상부 균열폭 거동이 2%의 미소한 차이가 발생하였다. 두 시험체에 하중을 재하함으 로써 철근부착실험을 진행한 결과 두 시험체의 파괴하중 차이가 10%로 미소하게 발생하여 두 시험체의 유도균열부에서 차량하중전달율은 유사할 것으로 판단되었다.
