어린이보호구역에서 발생하는 아동 교통사고 피해 사례 증가에 따라 교육시설 주변의 보행자용 방호 울타리의 현황을 파악 하고자 현장 조사를 수행하였다. 그 결과, 방호 울타리의 기울어짐 및 부식 등 다양한 구조적 결함을 확인하였으며, 이 연구는 이에 대 한 대책으로 FRP(Fiber Reinforced Polymer)를 사용한 보행자용 방호 울타리를 설계하였고, 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 사용해 성능 및 타당성을 검증하였다. 해석 결과, CFRP와 GFRP로 제작된 지지부는 최대 파손 지수가 0.03, 0.1로 나타났으며, 지지부 와 방호 구조재의 변위는 기존 강재 지지부 대비 1.16~3.07배 증가한 것으로 나타났다. 또한, 설계 변수 연구를 위해 FRP의 섬유 배향 각을 =0, 15, 30, 45, 60, 75, 90도로 구분하여 CFRP와 GFRP 지지부 간의 강성 차이를 비교하였으며, =0에서 CFRP가 GFRP 대비 최대 2.94배 높게 나타났다. 결론적으로 CFRP와 GFRP는 방호 울타리로서 충분한 성능을 보이지만, 설계 기준에 따르면 보행자용 방 호 울타리는 차량 충돌에 의한 하중은 고려하지 않으므로 이와 관련된 추가 연구가 수행되어야 한다.

중앙분리대 콘크리트 방호울타리(Concrete Median Barriers, CMB)는 마주 달리는 차량과의 정면충 돌을 예방할 뿐만 아니라 탑승자의 상해 및 차량의 파손까지 최소화하는 중요한 안전시설 중 하나이 다. 현재 국내의 CMB는 설계속도에 따라 등급이 정해지고, 이에 맞는 성능 평가를 실시하게 된다. 현 재 국내의 특수구간을 제외한 저속구간 및 일반구간(60~80km/hr)에서는 SB4등급 이하의 CMB가 사 용되고 있으며, 고속구간(100km/h 이상 도로)에서는 SB5등급 이상의 CMB가 사용된다. 그중 고속국 도에 시공되는 SB5등급 이상의 CMB에 대한 연구는 지속해서 수행되는 반면 일반국도에 대한 CMB 연구는 비교적 부족한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 일반국도에 시공되는 SB4등급의 효율적인 단 면을 찾기 위한 해석적 연구가 수행되었다. 단면 형상은 1, 2차 충돌에 큰 영향을 미치는 단면의 높이 와 최하단부의 곡률 반경이 고려되었다. 유한요소 해석에 사용된 차량은 미국 교통부(U.S Department of Transportation)에서 제공한 16톤 트럭을 국내 차량과 비슷한 형태로 개선한 차량이었다. 해석 결과 로, 트럭의 충돌 후 단면 형상에 따라 발생한 트럭의 거동, 콘크리트 비산량, 소성변형이 비교되었다.

This study reports an analytical investigation on the development of SB4-grade separated concrete median barriers. The proposed barrier sections comprise three designs, with heights of 810, 1000, and 1270 mm and upper widths of 90, 120, and 120 mm, respectively. Before conducting collision analyses on the proposed sections, the considered collision analysis model was validated using real collision test results; the model was found to accurately predict the real collision test results. The proposed cross-sections were modeled to perform collision analysis according to SB4-grade collision conditions. Results indicated that increasing the cross-section height increased the damaged area and decreased the strength, while the occupant protection performance remained mostly unaffected. Furthermore, the proposed cross-sections met the strength and occupant protection performance criteria specified in domestic guidelines, suggesting their suitability as a separated concrete median barrier for bridges.

PURPOSES : In this study, a method for improving roadside barrier performance by introducing additional reinforcing materials without dismantling or drilling the old underperforming roadside barrier is developed based on the Installation and Management Guide for Roadside Safety Feature. METHODS : Reinforcing roadside barriers comprising reinforcement rails, impact absorbers, blockouts, and support reinforcement plates attached to an old underperformance roadside barrier were designed and manufactured. The manufactured prototypes were subjected to a vehicle crash test to verify their performance. RESULTS : In a structure whose performance is measurable after it collides with a large truck, the minimum strength of the structure to withstand the collision is maintained. Additionally, the safety of passengers measured via the collision test of a small vehicle is excellent. Hence, the reinforcement plan for the old underperforming roadside barrier satisfies all the performance evaluation standards. CONCLUSIONS : The cost of the improvement technology specifications proposed herein is approximately 50% lower than that of a SB3 level roadside barrier. The proposed method for improving the old underperforming roadside barrier is expected to be widely applied as it can be applied conveniently to road sites.

This study is an experimental study to evaluate the vehicle-protection performance of the reinforced F section of a concrete median barrier. To reinforce the strength performance and durability of the F section, the design strength of concrete was increased and a wire mesh was added. The reinforced F section was tested in an actual collision to verify the protection performance of the SB4 class(Impact Severity: 160kJ) concrete barrier. In the truck-crash test for strengthperformance evaluation, no damage or no sufficient scattering occurred to cause damage to a third party. In addition, the truck smoothly moved through an escape box after the collision. THIV and PHD, which are criteria for evaluating the occupant-protection performance, were measured at 75% and 64% of the limit, respectively, and were confirmed to provide good occupant-protection performance. The vehicle rotations after the collision were 12%–19% of the allowed limits.

본 연구는 차량 충돌 및 방호울타리 구조의 불확실성을 고려하여 탑승자의 보호성능과의 상호관계 분석을 수행하였다. 라틴 하이퍼큐브 샘플링 기법을 기반으로 실제 충돌 상황을 고려할 수 있는 확률적 변수를 결정하였다. 매개변수 예제는 탑승자 보호 성능과 확률적 매개변수와의 상관관계의 중요성을 나타내었다. 본 연구 결과는 차량충돌로 인한 탑승자 보호를 고려 한 방호울타리의 설계에 대한 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

PURPOSES: This study, compared and verified the test results of post-bearing capacity and the test results of a full-scale vehicle crash test on flat ground and slope ground. METHODS: The results of the bearing capacity test on the barrier post show that, the bearing capacity of the banking section ground and flat ground was relatively large. In the full-scale vehicle crash test, the maximum deformation of the barrier was not large, and the occupant safety indexes(THIV, PHD) were relatively similar. The post-bearing capacity test is a static load test. RESULTS: Therefore, there was a large difference on the flat ground and on the banking section ground because of the effect of soil failure. On the other hand, the full-scale vehicle crash test is close to the impact load. CONCLUSIONS: Therefore, it can be concluded that the whole barrier system was not affected by soil failure alone.

본 연구에서는 KS 강종 규격 YS245(SS400)에서 YS275(SS275)로 개정됨에 따라 고속구간에 설치하는 SB3-B등급에 대하여 탑승자보호성능 평가 및 강도성능 평가를 위한 충돌시뮬레이션을 수행하였다. 시뮬레이션은 소형차에 대하여 탑승자 보호성능평가항목인 탑승자 충격속도 및 탑승자 가속도를 평가하고, 대형차에 대해서 강도성능을 비교 분석하기 위하여 비선형 유한요소 동적 해석을 수행하였다. 수치해석 예제로부터 YS275 강종은 기존강재에 비하여 전반적으로 우수한 충돌 성능을 보였으며, 특히 PHD의 개선효과가 상대적으로 더욱 우수함을 알 수 있었다. 본 연구에서 적용한 솔리드 지반-구조물 상호작용 모델은 지진해석으로 적용할 수 있다.

PURPOSES: In this research, an SB3-level roadside barrier for a highway transition zone that meets the newly established guide Installation and Management Guide for Roadside Safety Appurtenance is developed. Its performance is evaluated by a numerical simulation and real-scale vehicle impact testMETHODS: The commercial explicit dynamic software LS-DYNA is utilized for impact simulation. An FE model of a passenger vehicle developed and released by the National Crash Analysis Center (NCAC) at George Washington University and a heavy goods vehicle (HGV) model developed by the TC226/CM-E Work Group are utilized for impact simulation. The original vehicle models were modified to reflect the conditions of test vehicles. The impact positions of the passenger vehicle and truck to the transition guardrail were set as 1/2 and 3/4 of the transition region, respectively, according to the guide.RESULTS : Based on the numerical simulation results of the existing transition barrier, a new structural system with improved performance was suggested. According to the result of a numerical simulation of the suggested structural system, two sets of transition barriers were manufactured and installed for real-scale vehicle impact tests. The tests were performed at a test field for roadside safety hardware of the Korea Highway Corporation Research Institute.CONCLUSIONS: The results of both the real-vehicle impact tests and numerical simulations of the developed transition barrier satisfied the performance criteria, and the results of numerical simulation showed good correlation with the test results.

2010년 인천공항으로 향하던 공항버스가 인천대교 부근에서 노측용 방호울타리를 뚫고 넘어서 추락하는 사고가 발생되었다. 사고 장소에 설치된 방호울타리는 평지부에서 실차충돌시험을 거쳐 성능이 검증된 방호울타리로서 시험성적에는 문제가 없는 제품이었다. 하지만 실차충돌시험을 수행할 당시에는 ‘도로안전시설 설치 및 관리지침-차량방호 안전시설 편, 국토교통부’에 따라 평지부에서 시험을 수행하였으나, 실제 도로현장에서는 대부분의 방호울타리가 평지부가 아닌 성토부에 설치되어 가드레일 지주의 수평지지력이 성능시험 조건보다 매우 취약하다는 문제가 제기되었다. 이를 계기로 국토교통부는 실차충돌시험을 평지부가 아닌 현장조건과 동일한 성토부에서 수행하도록 2012년 지침을 개정하였으며, 시험기관에서는 실차충돌시험 시에 지주의 수평지지력 시험을 수행하여 시험성적서에 지지력 값을 명기하도록 하였다. 따라서 현장에 설치하고자 할 경우에는 설치현장의 수평지지력 시험을 수행하여 시험성적서의 지지력보다 낮은 경우에는 지주를 보강하여 시험장지지력의 90% 이상 만족하도록 하였다. 특히, 2012년 지침이 개정되기 이전에 평지부에서 실차충돌시험을 거친 방호울타리의 경우에는 지지력이 상대적으로 높기 때문에 반드시 현장지지력 시험을 거쳐 지주 보강방안을 마련하도록 하였다. 공인시험기관의 평지부에서 수차례 수평지지력 시험을 수행한 결과, 지침 개정 이전에 평지부에서 실차충돌시험을 수행한 방호울타리는 수평지지력을 4.5tonf으로 가정하고 현장의 성토부에 설치할 경우에는 지주 지지력이 4.5tonf의 90% 이상 확보하도록 규정한 것이다. 지주의 수평지지력 시험은 지주를 성토부의 시작점(B.P)에 지주를 설치하고, 유압실린더나 윈치 등 적절한 가력장비를 이용하여 지주를 수평방향으로 인장 또는 압축하여 지주가 성토부 방향으로 변형되도록 힘을 가한다. 횡하중 가력높이는 지표면으로부터 650mm로 하고 가능한 지주가 더 이상의 하중에 저항하지 못할 때까지의 하중-변위 관계를 계측한다. 충돌시험장에서 계측된 지주의 하중-변위 관계는 제품의 시험성적서에 명기하고 변위가 350mm일 때의 하중을 지주의 수평지지력으로 본다. 만일 최대하중이 변위 350mm 이전에 나타난다면 그 하중을 수평지지력으로 볼 수 있다. 본 연구에서는 방호울타리의 지주 보강방안을 개발하여 한국도로공사 도로교통연구원에서 수평지지력 시험을 수행하였다. 보강방안은 보강지주 길이가 0.9m와 1.2m로 두 가지 타입에 대하여 각각 보강 전·후로 지지력 지지력시험을 수행하여 비교하였다. 시험결과 보강길이 0.9m의 경우에는 보강 전·후 466%의 보강효과를 보였으며, 1.2m의 경우에는 보강 전·후 300%의 보강효과를 보였다.

최근 평창 동계올림픽을 준비하기 위해 영동고속도로가 정비 중이다. 뿐만 아니라 과거에도 수 차례 고속도로 확장, 고속도로 보수 등 도로 작업자들이 고속도로 위에서 작업을 하는 일이 많다. 그러나 도로 작업자들의 안전은 보장받지 못하고 있다. 2015년 국정감사 자료를 보면 도로 작업자들이 얼마나 사망 위험에 노출되어 있는지 알 수 있다. 2015년 국정감사에서는 지난 2010년부터 2015년 7월까지 5년간 고속도로 작업구간에서의 사고를 다루는데, 모두 212건의 사고가 발생하였으며 이 중 사망 사고는 79건이 발생한 것으로 나타났다. 고속도로 내 작업장 교통사고 사망률은 2012년 29%, 2013년 41%, 2014년 48%로 지속적으로 증가했으며, 평균 사망률은 37.3%로 작업장 내 교통사고 발생 시에 3명 중 1명은 목숨을 잃는 통계 수치를 기록했다. 이와 같은 통계를 볼 때, 도로 작업자들은 항상 위험한 상황에 노출되고 있다. 사고를 대비하기 위해 도로 작업을 하는 구간 이전부터 교통콘을 세우거나 도로 차단용 싸인카를 이용하여 고속도로 운전자들에게 작업 구간의 위험성을 알리지만, 고속도로 운전자의 전방주시태만, 졸음운전, 음주운전 등으로 사고는 꾸준히 발생한다. 이러한 운전자 부주의에 따른 사고를 예방하기 위해 이동식 방호울타리를 개발하였고, 도로 작업 구간에 이동식 방호울타리를 배치함으로써 도로 작업자들의 상해위험을 예방할 수 있다. 이동식 방호울타리의 안전성 검증은 ㈜스마트에어챔버 자체충돌시험장 실차충돌실험, 시뮬레이션 해석검증실험으로 안전성을 평가하였으며, 개발 제품에 대한 명확한 검증 기준이 없으므로 ‘도로안전시설 설치 및 관리지침 -차량방호 안전시설 편’의 차량 방호울타리 탑승자 보호 성능 평가 기준을 참고하였다 실차충돌실험은 이동식 방호울타리를 배치하고 1300kg 내외 무게의 승용차와 충돌시켜 탑승자 보호 성능 평가 기준을 만족하는지 보았으며, 6번의 실험을 진행하였고 모두 탑승자 보호 성능 평가 기준을 만족하였다. 해석검증실험은 가상의 공간이므로 1300kg 내외 무게의 승용차가 아닌 8t 트럭으로 충돌시켰으며, 이동식 방호울타리와 8t 트럭이 충돌 후 이동식 방호울타리의 변형거리를 알아보았다. 변형거리는 약 571mm 변형되는 것으로 확인되었다. 이번 실차충돌실험과 해석검증실험을 통해서 이동식 방호울타리를 고속도로 작업 구간에 배치 시, 도로 작업자들이 안전하게 작업할 수 있고 사고가 났을 때에도 작업자들이 상해를 입지 않을 것으로 판단되었다.

도로작업구간 사고의 경우 2012년 기준으로 일반국도의 유지 보수 업무를 담당하는 국토관리사무소 관내 도로보수원은 583명으로, 작업중 사상자는 27명으로 보고되어 도로보수원의 약 5%가 사망사거나 부상을 당 하는 것으로 분석되었으며, 이는 고위험군으로 분류되는 소방공무원 직종의 사상자 비율(0.97%)보다 높다. 주요 간선도로망 구축이 마무리되는 가운데, 도로정책은 혼잡해소를 위한 ʻ운영･관리ʼ 중심으로 변화할 것으로 전망(일반국도 보수 예산배정 예: ʻ14년 531백만원에서ʼ 15년 923백만원으로 170% 증가)된다. 따라 서 지속적인 공사장 증가가 예상되며 장기공사보다는 단기 및 이동공사장 빈도증가가 예상된다. 도로 공사구간 임시 교통통제시설 중 임시 울타리(국토교통부, 도로공사장 교통관리지침)는 차량유도 기 능과 작업활동구역으로 일반차량이 진입하는 것을 막기 위한 시설로, 종방향의 차량 충돌에 대해서는 작업 장보호를 위한 충돌 안전거리가 명시되어 있으나 횡방향의 충돌에 대해서는 방호기준이 없는 실정이다. 따라서 공사장 작업인부 등을 보호하기 위한 구조적인 강도성능 등을 포함한 국토교통부에서 정한 차 량방호 안전시설(국토교통부, 차량방호 안전시설 설치 및 관리지침)로써의 기능을 갖춘 방호시설 마련이 필요하다. 특히 단기･이동 공사 빈도증가에 대응한 작업성(설치용이성) 측면에서 공사구간 노면에 매설하 거나 부착하는 시설보다는 차량기반의 이동식 방호울타리 설치가 유리하다. 본 연구는 단기･이동공사에 특히 효과가 기대되는 공사장용 이동식 방호울타리를 개발하는 것을 목표 로 수행중이며, 단순히 작업성뿐만 아니라 횡방향 진입차량 방호를 위한 강도성능을 갖춘 방호울타리를 개발하는데 목적을 두고 있다. 이동식 방호울타리는 국내 자동차 기준을 감안하여 이동시에는 자동차기준 에 부합된 길이로 운행하고 공사장에 설치시는 길이가 확장되어 차량방호 기능을 할 수 있도록 하였다. 이동식 방호울타리는 기구학적 메커니즘에 따라 블록굴절형과 텔레스코핑형으로 구분하였다. 블록굴절형 은 접이식 구조로 도로운행시에는 접혀져 있다가 공사장에서는 펼치는 형식이다. 텔레스코핑은 망원경 구조 로 도로운행시에는 단위체들이 겹쳐있다가 공사장에서는 펼치는 형식이다. 본 연구는 한국건설기술연구원 에서 이론 및 개념설계를 담당하고 기구학적 구동메커니즘 검토 및 시작품 제작을 담당하여 수행하고 있다. 현재 개념설계를 반영한 기구학적 설계 및 시작품 제작 단계에 있으며 유한요소 해석프로그램을 이용 하여 차량방호 성능기준(국토교통부, 차량방호 안전시설 설치 및 관리지침) 만족여부를 검토하고 실물차 량 충돌시험을 시행할 계획으로 있다. 다만, 도로변에 통상적으로 설치되는 방호울타리(가드레일 등)와는 설치장소에 차이가 있고, 공사장에 설치되는 임시적인 시설이라는 관점을 감안하여 도로변 방호울타리와 는 충돌환경적 차이에 대한 고려가 필요하다고 판단하여 이에 대한 기술검토를 병행하고 있다.

This study dealt with passenger safety assessment of roadside barrier structures using high anti-corrosion steels, which are called hot-dip zinc-aluminium-magnesium alloy-coated steels. We performed a simulation with high anti-corrosion barriers capable of absorbing impacts and calculated the breakage stress to assess passenger safety. Passenger safety was assessed by calculating the THIV (Theoretical Head Impact Velocity) and PHD (Post-Impact Head Deceleration). This process compares normal steel materials and high anti-corrosion steel materials. The simulation test results for the roadside barriers built with high strength anti-corrosion steels with reduced sectional thickness meet the safety evaluation criteria, hence the proposed roadside barrier made by high strength and high anti-corrosion hot-dip zinc-aluminium-magnesium alloy-coated steel will be a good solution to serve passenger safety as well as save maintenance cost and better structural performance.

국내 차량방호울타리 성능시험조건과 도로설치조건이 달라 대형교통사고 유발 등의 문제점이 야기되고 있어 2012년 11월에 도로안전시설 설치 및 관리 지침(국토교통부, 2012)이 개정되었다. 성능시험조건이 기존 평지부에서 성토부로 변경되었고 성토부에 설치되는 연성 차량방호울타리는 지주의 수평지지력(현장지지력)이 측정되어야하며 그 값이 실물충돌시험장에서 확인된 수평지지력의 90% 이상이 되도록 하고 있다. 따라서 현장 지주지지력이 시험장 지주지지력의 90% 보다 작은 경우에는 지주의 매입깊이 증대나 다른 보강방안을 적용하여 90% 이상이 되도록 하여야 한다. 본 연구에서는 SMART Highway N등급(지 침 SB3-B)과 H1등급(지침 SB5-B) 지주의 성토부 수평지지력이 평지부의 90% 이상이 나타나게 하는 지주 보강방안을 결정하고자 하였다. 그림 1과 같은 다양한 지주 보강방안에 대하여 지주 수평지지력 시험을 수행하였고 다양한 보강방안에 대한 지주 횡방향 힘-변위 관계가 그림 2에 나타나있다. 흙의 저항체적을 증가시키는 그림 1(b)와 Bracing을 설치하는 그림 1(c)와 같은 보강방안이 시험장 지주지지력의 90% 이상이 되게 하는 보강방안으로 조사되었다.

In this study a hybrid safety barrier system consisting of steel rail and carbon fiber reinforced polymer (CFRP) post is considered. W hile CFRP post is selected for impact energy reflection due to its high strength, steel rail is selected for impact energy absorption due to its high ductility. A numerical model considering the elastoplastic behavior of steel is formulated to simulate the dynamic responses of the hybrid system subject to an impact load. A hybrid roadside guard rail system of steel rail and CFRP post is proposed and analyzed with a case study. The numerical model for the hybrid roadside guard rail system is used to find optimized design of the proposed hybrid system.

PURPOSES : In This study two different concrete barrier systems have been proposed to be established at the small vehicle driveway. One is for median barrier, and the other is for roadside barrier. METHODS : In order to determine the suitable shape of barrier, the impact parameters including vehicle weight, impact angle, impact velocity and impact level have been analyzed. The real crash test has been carried out with 0.9 ton and 2.5 ton vehicles, respectively by using the 2m segment type concrete barriers connected by steel plates that are totally 40m barrier systems. RESULTS : The numerical results obtained by LS/DYNA-3D software are compared with real crash tests from the viewpoints of vehicle stability, vehicle trajectory, occupant risk, etc. CONCLUSIONS : From the above results, the dynamic performance of proposed barrier systems satisfies the specification of Korean Code for roadside safety structures.

In this study, the performance of a steel-FRP composite bridge safety barrier was evaluated through the vehicle crash test. Glass fiber and polyester resin were used for FRP. The structural strength performance, the passenger protection performance, and the vehicle behavior after crash were evaluated corresponding to the vehicle crash manual. As the result, A steel-FRP composite safety barrier was satisfied with the required performance.

본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 강재-FRP 합성 교량용 방호울타리의 성능을 분석하였다. FRP는 Surface veil, DB 그리고 Roving 섬유로 구성하였다. FRP의 적층을 고려하기 위해 LS-DYNA에서 제공하는 재료모델 MAT58을 사용하였다. 강관과 FRP의 접촉조건을 고려하기 위해 Spot weld 옵션을 사용하였다. 실차충돌 실무 업무편람에 따 라 구조적 강도성능, 탑승자 보호성능 및 충돌 후 차량의 거동에 대한 성능평가를 실시하였다. 강재-FRP 합성 방호 울타리는 성능평가를 만족하였다.