국내의 고속국도와 일반국도는 특성상 넓은 지역을 관통하게 되어 해당지역에 생활권의 분할과 지역주민들의 소통, 이동간의 불편 등의 영향을 미치게 된다. 이로 인한 불편을 해소하고자 부체도로(附替道路)를 설계·시공하고 있다. 그러나 부체도로의 특성상 교통량이 기존 도로에 비해 현저히 낮은 수준으로 기존의 시멘트콘크리트 슬라브 20cm, 보조기층 20cm의 포장두께가 다소 과하다는 의견이 빈번하다. 이에 따라 본 연구에서는 부체도로의 교통량에 따른 등급을 설정하고 단면두께를 제안하였으며, 포장구조해석 프로그램을 통한 공용성 분석을 실시하였다. 전라북도 전주시 및 수도권의 부체도로 13개소 교통량 조사결과 일평균 약 40대로 국형포장설계법의 교통량 C1등급에 해당되는 교통량으로 조사되었다. 따라서 기존의 KPRP(한국형포장설계법) 카달로그 설계등급3의 포장두께가 다소 과다할 것으로 추정되며, 인근 공장에 의한 중차량하중이 발생하게 되는 것을 고려하여 기존의 한국형포장설계법의 포장두께를 수정하였다. 수정된 아스팔트포장 단면두께는 1∼100대 : C1(표층5cm·기층7cm·보조기층15cm), 101∼500대 : C2(5·8·17), 501∼1500대(중차량·농기계 주행고려구간) : C3(5·10·20)로 분류 하였다. 콘크리트포장과 아스팔트포장의 KPRP 비교·분석 시 콘크리트포장의 설계는 기준대비 균열율(%), 종단평탄성(m/km) 발생량이 비교적 낮은 값으로 나타났으며, 아스팔트포장의 경우 기층 10cm미만은 분석이 불가하여 C3단면을 분석한 결과 설계기준 값을 모두 만족하였다. 또한 KENLAYER(다층탄성해석 프로그램)와 ABAQUS(유한요소해석 프로그램)로 잔존수명 분석결과 콘크리트포장의 잔존수명은 사용 교통량에 비해 높은 값으로 나타났으며, 아스팔트포장의 경우 각 단면두께에 대해서 도로포장구조설계해설서(2011)의 층별 탄성계수를 사용하여 공용성을 분석한 결과 각각의 잔존수명이 유사하게 예측되었다. 세 가지 해석 프로그램의 분석결과 설계기준 충족 및 적정한 잔존수명을 나타내는 것으로 보아, 앞서 제안한 아스팔트 단면두께가 부체도로의 콘크리트포장 설계의 대안으로 적절하다고 판단된다. 따라서 부체도로 포장 설계 시 교통량, 중차량하중 등의 현장여건을 고려한 부체도로 설계를 반영한다면 기존 부체도로 포장에 비해 보다 합리적인 설계가 가능할 것으로 판단된다. 또한, 일반도로와 달리 단면두께가 최소화된 부체도로에 대한 공용석 분석 방안 및 도로포장에서 환경요인에 의한 파손유형 연구가 필요 할 것으로 판단된다

국내 항공교통량은 매년 지속적으로 증가하여 2016년에 역대 최고치를 기록하였으며, 앞으로의 항공수요는 지속적으로 증가 할 것으로 예측된다. 하지만 국내 주요 공항시설의 노후화가 지속되어 설계공용수명20년을 초과한 활주로가 증가하고 있으며, 공항포장의 품질관리 및 유지보수의 중요성이 증대되고 있는 시점이다. 따라서 본 연구에서는 공항포장의 재료적으로 보완된 기준을 제시하기 위해 대표 공항 3곳을 선정하여 배합비, 골재특성 및 재령별 포장파손종류를 검토하여 개선된 배합범위를 제시하였으며, 12가지의 배합 Case를 선정하여 동결융해시험을 통한 내구성능을 검증하는 단계에 있다. 각 공항의 배합설계기준, 시방배합표, 골재의 특성을 비교 및 분석하였으며, 주요파손의 종류를 파악하여 주요파손이 나타내는 재료적 특징과 원인을 조사하였다. 또한 포장의 내구성저하에 영향을 미치는 인자를 중점으로 3개 대상 공항의 배합비 및 골재특성을 비교하였다. 그 결과 콘크리트 포장의 내구성 증진을 위해 시멘트사용량 및 혼화제사용량을 증가하고, 잔골재의 0.08mm체 통과율(미립분)을 감소하는 방향의 개선배합을 제시하였다. 표 1과같이 단위 시멘트량, 혼화제 사용량 및 잔골재 미립분 함량을 각각 변수로 설정하였으며, 단위수량을 169kg/m3, 잔골재율을 35.9%로 고정하여 12가지 Case를 선정하고 각 Case별로 2개의 공시체를 제작하여 동결융해실험을 진행중에 있다. 현재 실험은 12가지 Case중 6개의 실험을 진행하고 있으며 추후 나머지 6개를 더 진행하여 배합변수와 내구성간의 관계를 분석할 예정이다. 또한 내구성이 높은 Case를 선정하여 압축강도, 포아송비 및 탄성계수의 실험을 추가적으로 진행하여 적정 개선배합범위를 제시 할 것이다.

콘크리트에 발생하는 건조수축은 콘크리트 구조체 내부에 존재하는 수분의 이동에 의해 발생하며 강도발현시점 이후부터 점진적으로 그 크기가 커진다. 콘크리트에 발생할 수 있는 건조수축의 크기는 골재나 시멘트 등의 특성에 따라 다르나 약 40-1000 의 범위에서 발생하므로 그 크기는 무시할 수 없는 수준이다. 많은 연구자들은 콘크리트의 건조수축의 약 20-25%가 재령 2주내에, 약 50-60%가 3개월 내에, 80% 이상이 재령 1년 이내에 발생하는 것으로 판단하고 있다. 다만 콘크리트 포장에서는 깊이에 따라 건조수축의 발생의 진행정도가 다르며 이로 인해 포장체 상부와 하부에서의 수축차이가 생기는 부등건조수축이 발생하므로 단순히 구조체 전체가 동등하게 수축한다고 가정할 수 없다. 본 연구는 공항 콘크리트포장을 대상으로 한 유한요소해석 모형에 실제 현장에서 약 9개월간 계측한 슬래브 깊이별 실측 온도를 적용하여 계절적 온도변화에 의한 포장체의 거동을 해석하였다. 유한요소해석 결과와 실제 현장에서 계측한 슬래브 위치별, 깊이별 변형률을 비교 분석하였으며, 온도의 영향만을 반영하여 해석을 실시한 결과와 건조수축이 발생하는 실제 슬래브의 거동사이에 차이가 발생함을 확인하였다. 상대적으로 재령 초기에 건조수축의 발생이 작은 슬래브 바닥면을 기준으로 보정계수를 추정하여 해석결과를 보정하였으며 슬래브의 재령에 따른 깊이별 건조수축의 발생 경향을 확인할 수 있었다.

공항 콘크리트 포장 슬래브는 온도와 습도 등 환경요인의 복합적인 영향으로 수축과 팽창을 반복한다. 하지만 슬래브 상·하부간의 비선형적인 온도구배로 인해 깊이에 따른 열팽창률이 다르며, 슬래브 표면에서의 증발로 인한 수분 손실로 인해 부등건조수축이 발생하여 위아래로 뒤틀리는 컬링(Curling)거동을 야기한다. 이처럼 환경요인에 의한 슬래브의 거동은 단기적으로 일주기의 대기 온도변화에 의한 거동특성을 보이며, 장기적으로 건조수축 및 계절적인 온도변화에 의한 거동특성을 보인다. 본 연구에서는 인천국제공항 현장에서의 HWD실험을 통하여 단기 및 장기적인 콘크리트 포장 슬래브의 거동을 예측하고자 하였다. 본 연구를 위해 2016년 11월부로 인천국제공항의 4단계 건설사업 중 3단계 건설사업이 진행중인 여객계류장 현장에 정적 및 동적 계측기를 설치하였으며, 상시적으로 정적변형률을 계측함과 동시에 정기적으로 HWD실험을 통해 동적변형률을 계측하였다. 계절별 거동특성을 분석하기 위해 2017년 3월, 5월, 8월 3차례에 걸쳐 HWD실험을 실시하였으며, 일주기 거동특성을 분석하기 위해 매 실험마다 3시, 7시, 11시, 15시, 21시에 걸쳐 총 5회의 실험을 실시하였다. HWD 실험을 통해 그림 1과 같이 슬래브의 중심, 모서리, 우각부의 내측 및 외측을 대상으로 타격하였으며, 처짐량, 충격강도계수(ISM), 하중전달률(LTE), 포장체 내 변형률, 역산 탄성계수를 조사하여 분석하였다. 현재까지의 HWD실험을 통해 슬래브 거동특성을 분석한 결과 초기상태의 슬래브는 부등건조수축으로 인한 Curl-up이 발생하며, 우각부와 보조기층이 분리된 것으로 예측되었다. 하지만 재령이 지날수록 일정한 Curl-up상태를 유지한 체 보조기층의 침하가 동반되어 Curl-up이 완화되는 거동이 예측되었다. 본 연구진은 추후 추가적인 HWD실험을 실시하여 슬래브 거동 예측결과를 검증 할 예정이다.

시멘트 콘크리트 균열은 수화 반응에 의한 경화수축이 하부 마찰과 같은 구속으로 의해 인장응력을 발생시키고 콘크리트의 인장강도를 초과할 때 발생한다. 이러한 이유로 줄눈 콘크리트 포장은 줄눈 절단을 통해 균열의 위치를 인위적으로 결정하지만 연속철근 콘크리트 포장은 균열을 허용하되 내부 철근을 통해 균열의 폭을 제어하여 포장의 기능을 확보하게 된다. 포장의 균열은 수분이 포장 내부로 침투할 수 있게 하므로 하부 층에 영향을 미치고 철근의 부식을 발생시키며 골재 맞물림에도 영향을 미치기 때문에 설계자는 적정 균열 폭을 얻기 위한 철근의 양을 결정하고 우리나라 고속도로의 경우 일반지역은 0.68∼0.70%, 특수 환경은 0.73∼0.74%를 표준설계 세목으로 제시하고 있다. 균열이 발생한 이후에는 온도에 따라 수축․팽창이 발생하면서 균열 폭의 변화가 발생하며 밤에 대기 온도가 떨어져 콘크리트가 수축하면 균열의 폭은 넓어지고 낮에 대기 온도가 올라가 콘크리트가 팽창하면 균열의 폭은 좁아진다. 본 연구는 연속철근 콘크리트 포장 균열 폭에 대한 정량화된 움직임을 관찰하기 위해 콘크리트에 균열이 발생한 후 균열 게이지를 설치해서 초기 1년 동안 발생한 균열 폭을 계측한 데이터를 분석하였다. 과거 균열 거동은 공용 구간에 짧은 기간 동안 계측하여 얻은 결과를 통해 중간정도 공용기간의 일일 변화에 초점을 두었으나 본 계측은 계절적으로 어떻게 변화하는지를 관찰하는데 중점을 두었다

한국건설기술연구원은 국도 3호선 회천-상패 구간에 콘크리트포장의 장기공용성을 관측하기 위해 시험시공을 실시하였다. 포장단면은 JCP(줄눈콘크리트포장)와 CRCP(연속철근콘크리트포장)로 구성하였으며, JCP는 슬래브 두께를 20cm～30cm로 변화를 두어 3개 단면으로 구성하였고, CRCP는 슬래브 두께를 20cm, 25cm로 하여 2개 단면으로 구성하였다. 본 논문에서는 이 구간에 FWD(falling weight deflectometer)시험을 통해 단면별 처짐량 및 LTE(load transfer efficiency)를 분석하였다. 재하하중은 4.5ton으로 하였으며, 재하위치는 슬래브 중앙부와 줄눈부(또는 균열부)로 하였다. 또한 측정시간을 7시, 11시, 14시, 17시로 나누어 실험을 수행하였다. FWD 실험결과, CRCP 4단면(슬래브 두께 25cm)은 전체 5개 단면 중 시점에 따른 처짐량 변동폭이 가장 작았으며, 또한 균열사이 중앙부와 균열부의 처짐량 차이도 가장 작게 나타났다. 해당 단면의 경우 전체적으로 슬래브 중앙부 D0 처짐량이 약 70～80 ㎛를 나타내었다. JCP 1단면(슬래브 두께 30cm)의 슬래브 중앙부 처짐량은 약 60～90㎛을, JCP 2단면(슬래브 두께 25cm)는 약 80～100㎛을, JCP 3단면(슬래브 두께 20cm)은 120～220㎛ 정도를 나타내고 있어, 슬래브 두께가 얇아질수록 슬래브 중앙부 처짐량은 증가하는 것으로 나타났다. CRCP 단면의 균열 사이 중앙부 처짐량 변동이 재하시점에 따라 최대 약 10㎛ 정도로 나타났는데, 상대적으로 JCP의 슬래브 중앙부 처짐량 변동은 CRCP 보다 더 큰 것으로 나타났다. 특히 JCP 슬래브 두께가 얇을수록 변동폭이 더 증가하는 것으로 나타났다. CRCP 균열부의 LTE가 모든 시점에서 90% 이상을 나타내어 상당히 우수한 것으로 평가되었으며, JCP 줄눈부의 경우 대체적으로 약 80% 이하를 나타내었다. 또한 JCP의 경우 줄눈부에 따라 LTE가 크게 변동하는 것으로 나타나 줄눈부 시공품질의 변동성이 큰 것으로 분석되었다. 또한 재하 시점에 따른 LTE 변동은 크지 않은 것으로 분석되었다. 이와 같은 결과를 볼 때, JCP의 경우 슬래브 상하단 온도 차이에 따른 상향컬링과 하향컬링이 슬래브 처짐량에 영향을 크게 미치지만, 이것이 LTE에 영향을 미치지 않는 것으로 나타났다.

단위 바인더량을 400과 420으로 결정하였으며, 잔골재율 58%, W/B를 38%로 결정하였다. 혼화재료의 경우 현장 투입을 위해 추가 첨가하는 개념으로 실리카퓸을 중량대비 3% 첨가, 라텍스를 5% 첨가 하였고, 속경성 혼화재료의 경우 10∼40% 까지 첨가하여 첨가량에 따른 강도를 확인 하고자 하였다. 표1은 실험에 사용된 배합표이다. 기본적으로 속경성 혼화재료의 혼입량이 증가할수록 강도는 점차 증가하는 것으로 나타났으나, 12시간 강도에서는 바인더량에 따라 강도 차이가 크지 않았다. 그러나 24시간 강도에서는 혼입률이 적은 변수(10∼20%)구간 보다 혼입률이 높은 변수(30∼40%)구간에서 강도 증진이 크게 나타났다. 그림1은 변수별 강도 시험 결과 이다.

교면포장이라 함은 교통하중의 반복재하, 충격작용, 우수, 기타 환경하중으로부터 교량의 구조물(상판)을 보호함과 동시에 사용자를 위한 쾌적한 주행성 및 안정성 제공을 목적으로 시공되는 포장체를 의미한다. 이에 따라 교면포장은 높은 내구성, 시공 및 공정관리를 필요로 하며, 우수한 구조적 성능유지를 위해 우선적으로 신・구 콘크리트 간의 완전부착을 통한 일체거동이 확보되어야 한다. 일반적으로 국내 고속도로의 신설 교면포장을 시행함에 있어 신・구 콘크리트간의 부착성능을 향상시키기 위해 바닥판 콘크리트의 레이턴스 제거 공정을 시행하고 있으며, 이에 해당되는 경계면처리 방식에는 인력파쇄, 로드커터, 워터블라스트, 숏블라스트, 샌드블라스트, 평삭기, 워터젯 등 다양한 면처리 방법이 적용되고 있다. 상기 파쇄장비들의 사용목적은 복합 구조체를 형성함에 있어 접합면의 이물질 및 바닥판 콘크리트 표면의 취약부에 의한 부착성능 저하 요소를 제거하고자 함에 있으나, 각 파쇄장비의 적용에 따른 경계면처리 시 높은 파쇄에너지로 인해 바닥판 콘크리트 표면에 손상을 주어 오히려 신・구 콘크리트간의 부착성능이 저하되는 요인이 될 우려가 있다. 따라서 본 연구에서는 신설교면포장의 경계면처리 방식에 사용되는 장비 중 로드커터, 숏블라스트, 평삭기 적용구간을 시험변수로 선정하여 경계면처리 시행구간에 대한 코어채취를 시행, 파쇄장비의 적용에 따른 바닥판 콘크리트의 균열발생 유무 및 균열크기 등에 대해 분석하였다. 파쇄장비 적용에 따른 균열특성을 분석하기 위하여, 장비사용에 따른 4가지 변수(로드커터, 평삭, 블라스팅, 무처리)에 해당하는 현장코어를 사용하여 전자현미경(HT003C)을 통한 표면 균열발생 여부 및 균열크기 분석을 시행하였고, 바닥판 콘크리트에 사용된 쇄석골재(20EA) 또한 표면 균열특성 분석을 시행하였다

고속도로 포장의 불량연장은 지속적으로 증가하고 있는 반면 예산한계, 성능 저하로 인하여 포장상태가 고객 기대수준에 미치지 못하고 있는 실정에 대한 대책의 일환으로 고속도로 유지보수에 적용하고 있는 다양한 종류의 포장공법과 재료에 대한 장기공용성 관측구간을 운용하고 있다. 국내 고속도로 장기공용성 관측구간은 포장층의 구성, 환경인자, 교통하중 등과의 상관관계를 고려하여 총 292개소를 선정하였으며 매년 기본조사(자동조사장비를 이용한 파손정량화 및 현장도보조사)와 정밀조사(구조적 상태조사, 소음 및 미끄럼저항성 조사, 코어채취를 통한 실내시험)등의 추적조사를 수행하고 있다. 본 연구에서는 주행쾌적성이 확보되고 구조적으로 오래가는 장수명 복합포장공법 도입을 위해 장기공용성 관측구간 중 콘크리트 포장 위 아스팔트 덧씌우기 구간의 하부포장형식에 따른 공용성 변화추이 분석을 통하여 기존 복합포장구간의 문제점 도출 및 장수명 복합포장공법의 타당성을 확인하고자 한다. 콘크리트 포장 위 아스팔트 덧씌우기 구간의 하부포장형식에 따른 공용성 변화추이 분석을 위하여 크게 CRCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간과 JCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간을 선정하여 하부포장형식 및 덧씌우기 재료에 따른 공용성 변화추이를 분석하였다. 분석 결과 그림 1 및 그림 2에서 보는 바와 같이 전체구간(AC구간 : SMA구간 + 개질 아스팔트 구간) 및 재료별 분류에서도 JCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간에 비해 CRCP 위 아스팔트 덧씌우기 구간의 공용성이 우수한 것으로 분석되었다. 이는 콘크리트 포장 위 아스팔트 덧씌우기 구간에서 하부포장형식이 공용성에 크게 영향을 미치는 것으로 사료되며 CRCP위 아스팔트 포장으로 구성된 복합포장 형식의 구조적 타당성을 확인할 수 있었다. 그러나 현재 공용중인 CRCP 복합포장의 경우 CRCP구간의 유지보수 개념으로 시공되어 기존 하부포장과의 부착문제 및 반사균열에 의한 조기파손 등에 취약하며 장수명 복합포장과 단면 구성이 상이하기 때문에 현재 시험시공중인 구간의 장기공용성 관측구간으로의 편입 및 추적조사가 필요할 것으로 사료된다.

신개념 철근콘크리트 포장(ARCP: Advanced Reinforced Concrete Pavement)은 균열유도장치를 이용하여 원하는 위치에 균열을 유도하고 연속철근 콘크리트 포장(CRCP)의 거동에 영향을 미치지 않는 균열 사이의 종방향 철근을 다수 제거하여 철근 사용량을 대폭 감소시키는 포장 공법이다. ARCP 공법의 주요 요소 기술의 하나인 균열유도는 균열유도장치의 형상, 설치깊이, 콘크리트와의 부착유무에 따라 균열의 진전 및 거동에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 최적의 균열 유도를 위한 방안을 마련하고자 균열유도장치의 형상, 설치깊이, 콘크리트와의 부착 유무에 따른 유도균열을 형성하여 각각의 거동을 계측 및 분석하였다. 그림 1과 같은 야드 실험체에 7종류의 서로 다른 균열유도장치를 설치하였으며 유도균열의 거동 측정을 위한 균열게이지를 설치하였다. 거동 계측은 균열발생 초기부터 균열폭 및 슬래브 온도를 측정하였으며, 계측 10일차부터 20일까지의 데이터를 분석하였다. 균열폭 거동을 그림 2에 나타내었다. 균열폭 거동이 크게 발생하는 균열유도장치는 균열유도장치와 콘크리트가 부착되지 않은 경우(C4)와 콘크리트 다짐을 위하여 균열유도장치의 면적이 작은 경우(C5)인 것으로 나타났으며, 가장 작은 균열폭 거동이 나타나는 것은 비닐을 삽입하였던 경우(C6)인 것으로 나타났다. 균열유도장치의 형상 및 설치깊이, 콘크리트와의 부착 유무에 따라 균열폭 거동에 다소 차이는 발생하지만 모든 경우에서 균열폭이 0.1mm 이하의 작은 거동이 발생하는 것으로 보아 계획한 균열유도장치는 모두 사용이 가능한 것으로 분석되었다.

현재 지하에 매설되는 암거는 현장타설 형태보다 품질확보 및 유지관리에 우수하고, 특히 시공연장이 긴 경우 공기단축에 유리한 PC(Precast) 암거형태가 주로 시공되고 있다. 이러한 PC암거가 연약지반 위에 시공되거나 성토·절토 변곡부에 시공되는 경우 등 다양한 시공환경에 따라 배수암거의 부등침하가 예상될 수 있다. 이러한 부등침하가 발생되면 구조물에 균열 및 변형이 유발될 뿐만 아니라 나아가 구조물의 붕괴까지 초래할 수 있지만 실제 PC암거 구조물의 부등침하를 고려한 실험적인 연구나 평가는 어려운 실정이다(신창순, 2008). 따라서 PC암거 부재의 설계시 토피의 변화, 지반 및 하중조건 등 실제 시공조건을 면밀히 고려한 구조검토가 필요하다. 또한 도로에 작용하는 차량 활하중과 달리 일반적으로 항공기 활하중은 메인기어 각하중에 대한 접지폭에 따라 활하중을 산정하며(이경환, 2004), 이러한 Kogler의 근사해법에 따라 계산된 항공기의 하중 재하 구조는 일반적으로 암거의 매설깊이(토피고)가 증가함에 따라 비례하는 고정하중이나 토압과는 달리 <그림 2>와 같은 분포양상을 보이게 된다. 따라서 토피변화에 따른 항공기 하중에 대한 분포 특수성을 고려하여, PC암거의 구조안전성을 확보하는 것이 더 합리적인 부재설계가 될 수 있다. 본 연구에서는 설계항공기(b747-400)에 적합한 PC암거 부재설계를 위하여 범용 유한요소해석 프로그램인 Midas 2017를 이용하여 3D 구조해석을 수행하고, 토피 변화에 따른 항공기 하중분포를 적용하여 PC암거의 응력변화를 분석하였다. 분석결과, 지중에 매설되는 암거는 기타요인(콘크리트의 건조수축, 온도하중, 지반반력계수)에 의한 응력변화보다 토피고에 따른 항공기 활하중 분포<그림2>에 따라 응력변화가 주로 발생하게 된다. 특히 토피고 0.6m∼1.6m인 구간에서 항공기 활하중이 민감하게 변화되고, 1.6m 이상인 경우부터 토피고와 거의 반비례하는 것을 볼 수 있다. 따라서 항공기 활하중이 재하되는 PC암거 시공현장에서 토피고가 0.6m에서 1.6m사이 변화되는 구간에 PC암거 단면을 시공할 경우에는 최대 토피고를 고려하여 설계하기보다는 항공기하중이 최대인 지점에서의 하중을 고려하여 단면을 설계하는 것이 적정할 것으로 판단된다.

현재 전국 고속도로망에는 무인 과속단속장비인 구간 과속단속장비와 지점 과속단속장비가 설치 및 운영되고 있다. 일반적으로 무인 과속단속장비는 주행차량의 과속에 따른 교통사고 방지에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 교통사고 현황자료를 이용하여 무인 과속단속장비인 구간 과속단속장비 및 지점 과속단속장비 설치 지점에 대한 교통사고 현황자료를 통해서 효과를 분석하고자 한다. 분석 구간 전체를 대상으로 연간 단위 연장당 교통사고 건수를 산정하였다. 구간 과속단속장비의 경우 시종점부 전후 각각 1km 대상으로 연간 단위 연장당 교통사고 건수를 산정하였다. 지점 과속단속장비 설치 지점 또한 전후 1km를 대상으로 연간 단위 연장당 교통사고 건수를 산정하였다. 분석대상 구간은 영동선 신갈JCT(41.8k)∼강릉JCT(234k) 양방향으로 선정하였다. 분석기간은 2011년∼2016년이며, 분석 자료는 한국도로공사에서 수집 중인 고속도로 교통사고 정보 자료(D급 포함)를 이용하였다. 분석대상 구간 전체의 연간 단위 연장당 사고건수는 1.97건으로 나타났다. 해당구간에는 구간 과속단속장비가 4개소 설치되어 있으며, 지점 과속단속장비는 13개소에 설치되어 있다. 구간 과속단속장비 설치 지점에 대한 연간 단위 연장당 사고건수는 0.99건이며, 지점 과속단속장비 설치 지점의 경우 1.01건으로 나타났다. 구간 과속단속장비 및 지점 과속단속장비 설치 지점을 대상으로 전체 무인 과속단속장비 설치 지점에 대한 연간 단위 연장당 사고건수는 1.00건으로 전체 대상구간 비해서 무인 과속단속장비 설치 지점의 사고 건수가 더 낮은 것으로 분석되었다. 분석대상 구간에는 강릉방향과 인천방향에 각 2개소씩 총 4개소의 구간 과속단속장비가 설치되어 있다. 구간 과속단속장비가 설치된 구간 전체에 대해서 연간 단위 연장당 사고건수 산정결과 구간 과속단속장비가 설치된 4개소 전체 연장에 대한 연간 단위 연장당 사고건수는 0.59건으로 미단속 구간 및 지점 과속단속장비 설치 지점에 비해서 사고건수가 낮은 것으로 분석되었다

지난 6월 30일 서울-양양고속도로의 마지막인 동홍천-양양 구간(71.7km)이 개통되었다. 이번 개통으로 서울에서 양양까지 이동거리는 25.2km, 주행시간은 40분, 사회적비용 약 2,000억 원 이상의 절감효과를 기대하고 있다. 그러나 개통 첫 주말 토요일, 새로이 선을 보인 국내 최초 상공형 휴게소인 내린천휴게소와 인제IC를 진출입하기 위한 차량들간의 엇갈림 발생(그림 1 참조)으로 강일기점 115k 지점 극심한 교통정체가 발생하였다. 약 두 시간의 교통정체는 본선 후방 약 6km까지 정체가 이어졌으며 그에 따른 원인부석 및 대책 마련이 대두되었다. 본 연구에서는 정체원인을 엇갈림 구간 병목현상, 본선 1차로 운행차량의 차로변경구간 길이 부족, 휴게소 진입부 혼잡으로 인한 대기행렬 발생 등으로 분류하였고 미시적 교통시뮬레이션 분석프로그램(VISSIM)을 활용하여 정체 개선방안을 도출하였다. 세부적인 정체 개선방안 도출을 위해 표. 1과 같이 분석하고 세부 시행방안을 검토하였다. 검토 및 분석결과 엇갈림구간 및 본선정체의 가장 큰 요인은 휴게소 진입 혼잡으로 확인 되었고, 휴게소 주차장 및 진출입동선 개선이 본선정체 개선에 상대적으로 높은 효과를 나타내었다. 또한 차로변경 사전유도(5km 전방부터 내린천휴게소 및 인제IC 진출차량을 2차로로 유도)의 정체개선 효과도 확인되었다.

고속도로 공사구간은 차로의 축소로 인한 병목구간이 존재하며, 공사작업의 영향으로 도로의 처리용량을 감소시켜 교통 혼잡을 야기한다. 공사구간으로 인해 발생하는 혼잡을 최소화하기 위해서는 공사구간의 교통관리가 매우 중요하며, 교통관리를 위한 전략을 수립하기 위해서는 공사구간에서의 혼잡상태를 분석하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 고속도로 공사구간에서 발생할 수 있는 다양한 조건의 혼잡상태를 구분하고 충격파이론을 통해 분석하고자 한다. 본 연구에서 분석한 공사구간은 편도 2차로 중에서 1개 차로를 차단한 형태로 구성하였고, 그림 1과 같이 공사구간을 4가지 구역으로 분류하여, 이 중에서 충격파가 발생할 수 있는 구간인 Transition area와 Work space의 용량에 따라 충격파를 분석하였다. 용량과 수요의 관계에 따라 다양한 조건으로 구분할 수 있으나, 본 연구에서는 가장 주요한 조건 2가지에 대해 중점적으로 다루었다. 첫 번째는 수요가   (Transition area의 용량)보다는 작고  (Work space의 용량)보다는 큰 조건으로 Work space에서만 충격파가 발생하는 조건이고, 두 번째는 수요가  , 보다 큰 조건으로 두 구간에서 모두 병목현상이 발생하여 대기행렬이 쌓이게 되는 조건이다. 충격파이론을 직접 적용하기 위해 Bongsoo Son, A Study of G.F. Newell's "simplified theory of kinematic waves in highway traffic"(1996)에서 예제로 활용한 교통류-밀도 관계곡선을 활용하였으며, 두 조건에 대하여 충격파이론을 적용하였을 때의 충격파는 그림2와 그림3과 같다.

고속도로 터널부에서 발생하는 교통사고는 일반부와 다른 도로환경으로 인해 대형사고 발생 위험이 높은 구간이라 할 수 있다. 국내에서는 고속도로 터널부 사고 감소를 위한 대책의 일환으로 2007년부터 구간과속단속 시스템이 도입·운영되고 있다. 구간과속단속 시스템은 속도제어가 필요하다고 판단되는 도로구간을 대상으로 차량의 평균주행속도를 측정하여 제한속도 위반여부를 판단하는 시스템이다. 구간과속단속 시스템은 단속 장비가 설치된 지점에서만 속도를 줄이고, 지점 통과 후 다시 가속하는 ‘캥거루 드라이빙’에 따른 사고위험을 완화하고, 교통류 안정화를 통해 사고를 저감하는데 효과적인 교통관리기법으로 알려져 점차 도입이 확대되고 있다. 하지만 그 효과를 정량적으로 분석한 연구사례는 그리 많지 않으며, 특히 터널부에서의 효과를 함께 검토한 연구는 거의 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 터널부를 포함하여 구간과속단속 시스템이 설치된 고속도로 6개 구간을 대상으로 시스템 설치 효과를 평가하기 위하여 시스템 설치 전·후의 교통사고, 교통량 및 속도 자료를 수집하여 분석을 실시하였다. 분석 결과 구간과속단속 구간 내에서는 평균속도와 속도 분산이 대부분 감소하여 구간과속단속이 교통류를 보다 안정된 상태로 형성하는데 기여하는 효과를 확인하였다. 또한 Empirical Bayes method와 Turning Point Analysis 기법을 적용하여 사고건수의 변화를 비교하고, Proportional Test를 통해 터널 내 사고 특성 변화를 관찰함으로써 구간과속단속 효과를 정량적으로 제시하고자 한다

최근 고속도로 터널부 대형사고의 발생으로 사회적 관심이 급증하고 있다. 고속도로의 터널부는 일반부와는 다른 터널부만의 주행특성을 가지고 있으며, 이에 따라 차량 주행시 고속도로 일반부와 터널부의 속도차이가 발생하게 된다. 이와 같은 현상은 터널 구간이 운전자의 차량 간 거리 감지능력과 급격한 명암 변화에 의해 암순응과 명순응의 시간이 일반구간과 달리 길기 때문에 발생하는 운전자의 자기방어 성격이라 할 수 있다. 이처럼 고속도로 터널부의 경우 고속도로 시설 중 사고에 가장 취약한 구간이라 할 수 있으며 이러한 구간에서의 속도의 변화는 대형 사고로 이어질 가능성이 크다. 본 연구의 목적은 터널 내 설치된 VDS 데이터 자료(속도, 교통량, 점유율)를 활용하여 터널 내 사고 발생시의 기존 대처방안을 보완하고, 터널 이전 지점의 교통량, 점유율 패턴을 통해 터널 내 사고 발생 가능성을 예측하며 사전에 터널 내 소통상황을 향상시키는 방안을 제시하는것이다. 이를 위해 본 연구에서는 각 터널 내 속도패턴, 터널 이전 지점의 교통량 , 점유율 패턴 등을 분석하고, 해당 패턴에서의 사고 발생 가능성을 파악하는 등 터널 부 사고시 신속한 대처 방안 및 터널 내 소통향상 기법 등을 제시한다.

2011년∼2016년 고속도로 교통사고 정보 자료에 따르면 고속도로에서는 매년 9,200건 이상의 교통사고가 발생하고 있는 것으로 나타났다. 이 중 봉평터널 버스 6중 추돌사고(2016년), 둔내터널 부근 버스 추돌사고(2017년)와 같은 중차량으로 인한 대형 교통사고는 사회적으로 큰 반향을 불러일으키고 있다. 이에 본 연구에서는 고속도로 교통사고 정보 자료를 이용하여 사고등급, 사고원인, 사고유형, 사고차량수 등 다양한 측면에서 터널부 교통사고에 대한 현황 분석을 수행하였다. 고속도로 터널 연장에 따른 교통사고 현황을 분석하기 위하여 터널 연장 1km를 기준으로 1km 미만 터널, 1km 이상으로 구분하여 분석을 수행하였다. 고속도로 전체 터널 중 터널 내에서 교통사고가 발생한 터널을 구분해 보면 ‘1km 이상’터널은 160개소 ‘1km 미만’ 터널은 369개소로 나타났다. 교통사고 발생 터널의 평균연장은 고속도로 전체 터널의 평균연장에 비해서 긴 것으로 나타났다. 고속도로 터널 연장에 따른 교통사고 현황은 ‘1km 미만’ 터널의 사고 건수가 ‘1km 이상’ 터널에 비해서 많은 것으로 나타났다. 그러나 A급 교통사고 건수, 사망자 수, 부상자 수의 경우 ‘1km 이상’ 터널이 더 많은 것으로 분석되었다. 교통사고가 발생한 터널의 평균 교통사고 건수, 평균 사망자 수 평균 부상자수는 ‘1km 이상’ 터널이 ‘1km 미만’ 터널에 비해서 많았으며 교통사고 당 평균 사망자 수 및 평균 부상자 수 또한 많은 것으로 나타났다. 고속도로 노선별 터널부 교통사고 건수는 ‘순천완주선’이 총 278건으로 터널부 교통사고가 가장 많이 발생한 노선으로 나타났으며, 터널부 B급 이상 교통사고 건수의 경우 ‘중부내륙선’이 22건으로 타 노선에 비해서 심각한 교통사고의 발생 빈도가 월등히 높은 것으로 파악되었다. 고속도로 일반부와 터널부 교통사고 분석결과 일반부에 비해서 터널부의 A∼C급 사고 비율이 높은 것으로 나타났다. 사고원인 중 운전자 요인 비교결과 일반부는 ‘과속’이 가장 높은 비율을 차지한 반면에 터널부는 ‘주시태만’과 ‘졸음’이 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 사고차량 수별 교통사고 비율은 일반부의 경우 차량 ‘1대’의 단독 사고 비율이 74.1%, ‘2대’가 18.7%인 반면에 터널부는 일반부에 비해서 ‘2대’인 경우가 6.8%p 높은 것으로 나타났다. 고속도로 터널부 교통사고 중 사고원인차가 화물차, 승합차, 트레일러, 특수차량 등 중차량에 해당하는 교통사고 자료 분석결과 터널부 교통사고 중 B급 이상 사고 비율은 3.5%인 반면에 중차량 교통사고의 비율은 5.6%로 중차량으로 인한 사고의 피해 정도가 더 큰 것으로 나타났다. 사고원인의 경우 일반부 교통사고 및 터널부 일반 교통사고와 달리 터널부 중차량 교통사고의 경우 ‘차량요인’에 의한 교통사고가 ‘기타요인’에 비해서 높은 비율을 차지하는 것으로 나타났다. 사고 차량수는 터널부 일반 교통사고에 비해서 사고차량 수 ‘1대’의 비율은 3.2%p 감소한 반면 ‘2대’의 비율은 1.9%p 상승한 것으로 나타났다. 고속도로 터널부 중차량 교통사고의 연평균 치사율은 5.72%로 터널부 일반 교통사고에 비해서 2.65%p 높은 것으로 나타났으며 사고건당 부상자수 또한 연평균 0.1명 높게 나타났다

우리나라는 국토의 70%가 산지로 이루어진 지형적 특징을 가지고 있어, 시공기술의 발전을 토대로 환경훼손 최소화, 통행시간 절감, 주행 쾌적성 향상을 위한 터널과 교량 등 구조물이 꾸준히 증가하고 있으며, 연장 또한 장대화되어 가고 있다. 2016년 12월 개통한 상주영덕고속도로는 전체 연장의 48%, 2017년 6월 개통하는 동홍천양양고속도로는 약 73%가 터널 및 교량으로 구성되어 있다. 국내에서는 경찰청(2012)의“교통노면표시 설치관리 매뉴얼”에 의해 터널 및 교량에서 차선을 실선으로 운용하여 차로변경을 하지 못하게 하고 있다. 국외 대부분의 국가에서는 터널 및 교량에서 차로변경을 허용하고 있으며, 이를 위해 일반구간뿐만 아니라 구조물 구간에서도 차선은 점선을 원칙으로 하고 있다. 기존 연구 및 본 연구의 조사분석에서 차선유형에 대한 운전자들의 준수수준이 일반부와 구조물 구간에서 큰 차이가 없으며, 터널 내 차로변경 허용 유무와 교통사고와의 상관성도 낮은 실정이다. 차로변경 금지는 허용시보다 고속도로의 소통과 안전성 측면에서 불리하다. 차로변경이 불가함에 따라 동일차로내 일정구간에서 각기 속도성능이 다른 차량들이 혼재하게 되어 불안정한 교통류가 발생되고 이로 인한 추돌사고의 위험이 높아진다. 따라서 구조물의 증가를 고려하고 도로의 이동성 및 안전성을 제고하기 위해서는 터널 내 차로변경 허용에 대한 적극적인 검토가 필요하다. 고속도로의 터널에서 차로변경 허용에 대한 전문가 설문에서는 점선 운용 필요(30%), 시설조건 충족 시 점선 운용(35%) 등 조건부를 포함하여 65%의 전문가가 차로변경 허용을 찬성하였다. 2016년 12월 개통한 상주영덕고속도로에서 일정 수준 이상의 시설조건을 만족하는 일부 구간(10.8km)에서 점선차선을 시범운영한 결과, 터널내 차로변경은 대부분 저속 선행차 및 선행차의 감속으로 발생하였으며, 실선 및 점선구간별로 차로변경 횟수의 차이는 거의 없었다. 또한 터널 내 차선유형에 대한 인지수준 자체가 매우 낮았음에도 불구하고, 상당수의 운전자들이 점선운용에 대하여 반대하였는데, 이는 터널 내 차로변경이 위험하다는 고정관념이 크게 작용한 것으로 판단된다. 지난 40년간 터널에서 차로변경을 금지하여 왔으므로 급격한 변화에 대한 신중론을 고려하여 단기적으로는 일정 수준의 시설조건을 갖춘 고속도로 터널부터 차로변경을 허용하는 것이 필요하다. 이후에 국외 사례와 같이 모든 터널에서 차로변경 허용(점선 운용)을 원칙으로 하되, 공학적 판단에 의해 예외적으로 차로변경을 금지(실선 운용)하는 방향으로 개선하는 것이 적절할 것이다. 터널에서의 차로변경 허용은 단순히 차선운용방법의 변경이 아니라 일관성 있는 통행방법을 제시하여, 주행환경을 개선 할뿐만 아니라 운전자들의 법질서 준수를 높이고 나아가 운전문화를 바꾸는 중요한 계기가 될 것이다.

교통 분야의 빅데이터 수집 및 활용은 기존에 명확하게 제시하지 못했던 다양한 분야의 연구를 가능하게 하고 있다. 특히 내비게이션 등의 개별차량 주행데이터의 경우 운전자가 주행을 시작한 시점부터 종료 한 시점까지의 주행시간과 거리, 경로 등의 데이터 수집이 가능하기 때문에 보다 다양한 분석과 정확한 결과 제시가 가능한 양질의 데이터라 할 수 있을 것이다. 기존의 경우 권역별 통행특성을 파악하기 위해 고속도로 VDS 교통량과 영업소별 통행량 자료 등을 활용하였으나, 해당 자료의 경우 고속도로를 주행한 차량에 한정되고 차량의 기점과 종점이 고속도로 영업소로 제한되기 때문에 세부 권역별 차량의 통행특성을 파악하는 것에 한계가 있으며, 운전자가 실제 주행한 총 통행시간과 휴식여부 등을 파악하는 것에도 한계가 있다. 본 연구에서는 위와 같은 문제점을 극복하기 위한 방안으로 SK텔레콤 Tmap(내비게이션)을 사용하여 하계휴가기간(2017년 7월 31일∼2017년 8월 6일) 중 수도권에서 강원권으로 이동한 개별차량의 주행데이터를 수집하여 기종점간 평균 통행시간, 고속도로 경로선택, 평균 휴식시간 등을 분석하였다. 하계휴가 기간 중 Tmap을 사용하여 수도권과 강원권(속초, 양양, 강릉, 동해, 삼척)을 이동한 통행은 총 109,621통행이며, 이중 수도권에서 강원권으로 이동한 통행이 총 50,648통행이고 해당 차량들의 평균 통행시간은 205분, 강원권에서 수도권으로 이동한 통행은 총 58,973이고 해당 차량들의 총 통행시간은 217분으로 검토되었다. 이밖에 위에서 수집된 통행량을 수도권 5개 권역(경기 남부/북부, 서울 강남/강북, 인천)과 강원권 3개 권역(속초·양양, 강릉, 동해·삼척)으로 구분하고 각각의 권역별 통행량을 기준으로 주요 이동경로와 통행시간 등의 상세분석을 시행하였으며, 분석기간 중 서울양양고속도로를 이용하여 경기 북부에서 속초·양양으로 이동한 통행량이 6,290통행으로 가장 높은 통행량을 나타냈으며, 해당 차량들의 평균 통행시간은 약 173분인 것으로 나타났다

우리나라의 경제성장의 견인차 역할을 담당해왔던 산업단지는 착공 후 30년이 경과하면서 노후화되고 이로 인해 그 역할을 수행하는데 한계에 봉착해오고 있다. 낮은 도로율과 불법주차, 그리고 교통사고 등으로 도로 인프라로써의 제 기능을 효율적으로 수행하기에는 해결해야할 요인이 다수 존재한다. 따라서 본 연구는 산업단지 경계 내 존재하는 도시부 도로의 효율성 극대화를 도모하기 위하여 운영과 안전측면에서의 효율성을 종합적으로 판단하기 위한 LOS 분석기법을 제시하고, 이를 통해 우리나라 노후산업단지 도시부 도로를 평가하여 향후 도로 인프라 성능을 상향시킬 수 있는 방안을 모색하고자 하였다. 산업단지 내 만성적인 불법주차가 운영 LOS에 미치는 영향을 파악하기 위한 민감도 분석과 함께, 안전 LOS분석을 위해서 전체 산단 혹은 도로축에 적용할 수 있는 위험도 산정식을 개발하여 분석에 활용하였다. 사례 분석을 위하여 산업단지의 규모와 도심과의 거리 등을 고려한 5개 산업단지를 선정하였고, 운영과 안전 LOS를 종합적으로 분석한 결과를 도출하였다.