PURPOSES: This study is to conduct the research on the design principle for the driver's safety and comfort in installing consecutive curves of superhighway. METHODS: Superhighway does not currently exist in domestic area. Thus, this study is conducted by collecting driving behavior usage of 30 people who are involved in the members of the virtual driving simulation. By identifying the distribution characteristics of each scenario in ANOVA & Tukey Test, the distribution are categorized into three groups. RESULTS : In the case of Group A in Section 3 (R2 entry part), lane departure exceeds the safety standard, which means to be risky condition. And then in the case of Group B and C, the lane departure values applying theoretical formula was evenly distributed compared to the proven values. CONCLUSIONS : Based on the result, the continuous curve design principles at superhighway should follow three standards as follow. First, an additional linear part needs to be inserted between two curves. Second, what if inserting the linear part is difficult, it would be better to insert a curve more than 2,000m. Third, R1/R2 ratio should not be over two. This design primarily aims to the safety of the operator. Such road alignment also meets the expectations of drivers, thus, it may help drivers to be compatible and amenable while driving continuous curve in superhighway.

현행 도로설계의 기준이 되는 "도로의 구조 시설 기준에 관한 규칙 해설 및 지침"에서는 설계속도에 따라 도로 선형별 최소 설계기준을 정하고 있으며, 이 기준을 만족시키면 교통안전성 이 확보되는 것으로 규정하고 있다. 이러한 설계기준에 적용되고 있는 개별 설계요소들은 원칙적으로 차량 및 운전자 특성을 감안하여 설치기준이 정립되었으나, 설계요소간의 연관성 또는 일관성에 대한 깊이 있는 연구를 통해 제반 기준이 정립된 것은 아니다. 결과적으로, 현재의 도로설계기준이 개별 설계 요소들의 조합에 의해 결정되는 도로의 안전성, 일관성 문제를 모두 고려하지는 못하였다. 따라서, 본 연구에서는 기존의 설계기준에 내재된 문제점을 인지하고 해결을 위해 우선적으로 3차원 가속도를 고려한 선형 설계방안에 대한 연구를 수행하였으며, 이를 통해 더욱 안전하고 조화로운 도로건설을 유도하고자 한다.

고속도로 및 국도 등의 인터체인지 유출부에 대한 설계기준과 연구 내용은 주로 변이구간, 감속차로, 곡선반경, 유출각 및 노즈부의 형상 등 자동차와 도로 기하구조간의 운동역학적인 관점의 안전성 확보만 주요 관심사였다. 따라서 본 연구에서는 차량 주행속도 특성에 초점을 맞추어 첫째 현행 설계기준의 이론적 의미를 해석하고, 둘째, 유출부 완화곡선에서 차량의 주행속도 및 교통사고 특성을 살펴보았고, 셋째, 기존의 인터체인지 유출 램프부 최소곡선반경의 부적합성을 검토한 후 운전자의 완화 곡선부 주행특성에 맞는 새로운 완화곡선 설계방법을 제시하였고 그 결과를 산출하여 기존방법과 비교 검토한 결과 유출램프 완화 곡선부 설계속도 50km/h, 40km/h의 경우기존의 원심력과 구심력이 평형을 이루는 최소곡선반경에서 관성력이 커져 교통사고의 위험이 높아진다는 것을 확인할 수 있었고 새로이 제안한 감속주행 완화곡선에서는 기존의 완화곡선보다 관성력이 작아지고 곡선은 커져 기존보다 안전한 곡선으로 확인되었다.

차량의 주행속도는 설계일관성을 평가하는 주요한 척도로 활용되며 그 중 곡선반경은 여러 연구에서 공통적으로 제시한 주된 요인으로 나타났다. 이에 본 연구에서는 복합선형에서 설계속도별 적정 평면곡선반경 범위기준을 정립하고 운전자의 인지 행태를 나타낼 수 있는 인지반경을 정립하여 입체선형에서 적합한 평면곡선반경을 제시하고자 한다. 첫째, 본 연구에서는 저속차량의 방해요소를 최소화하기 위하여 입체선형을 고려한 도로의 임의지점에서 횡방향 미끄럼 마찰계수와 주행방향 미끄럼 마찰계수를 동시에 고려하여 설계속도와 종단경사별 평면곡선반경을 제시하였다. 둘째, 본 연구에서는 곡선부 인지반경을 통하여 평면 곡선부와 편평한 종단경사가 조합된 경우, 평면 곡선부와 종단곡선부가 조합된 경우를 비교한 후, 곡선부 인지반경을 산정하여 설계속도별 적정 평면곡선반경과 인지반경 비율을 제시하였다.

기후변화와 변동으로 인한 기상이변이 갈수록 심각해지고 발생 빈도도 잦아짐에 따라 현재의 배수관련 사회기반시설(Drainage Infrastructure)이 이런 문제에 대처할 준비가 잘되어 있는지에 대해 의문점이 제기되고 있다. 현재의 배수관련 사회기반시설의 설계는 이른바 정상성 (stationarity)이라는 가정 하에 강우의 강도(Intensity), 지속기간(Duration), 빈도(Frequency)의 관계를 나타내는 I-D-F 곡선을 주로 이용하기 때문에 기후변화로 인한 극치사상(extremes)의 유의한 변화를 나타낼 수가 없다는 한계점을 가지고 있다. 그러나 기후변화는 극한기후(climatic extremes)의 특성을 비정상성(nonstationarity)이라 일컫는 개념으로 바꾸고 있기 때문에 배수관련 기반구조 설계(Drainage Infrastructuredesign)의 기본 가정의 하나인 강우 통계 매개변수의 정상성은 기후변화의 시대에는 더는 유효하지 않을 수 있다. 본 논문에서는 이러한 비정상성을 고려하여 조건부 GEV 분포를 이용하여 지속시간별 확률강우량과비정상성 I-D-F 곡선식을 유도하였다. 또한, 분포형 홍수유출모형인 S-RAT(Spatial Runoff Assessment Tool)을 이용하여 강우강도의 증가가 설계 최대유량(design peak flows)에 미치는 영향을 분석하였다. 분석결과 지속기간별 차이는 있었지만 고빈도로 갈수록 전반적으로 현행 I-D-F 곡선이 실질적으로 극한강수를 과소평가하고 있으며 정상성 I-D-F 곡선 작성 방법이 기후변화의 배수관련 기반구조물의 능력설계에 적합지 않을 수도 있음을 제시하였다.

기후변화 및 도시화 등의 요인으로 인하여 증가하는 불확실성에 대처하기 위하여 건설되는 홍수저류지 형태의 치수시설 물이 기존의 치수시설물과 연계되어 치수능력을 극대화 할 수 있는 설계기준과 절차의 제시를 위하여 본 연구가 수행되었다. 본류의 홍수위 증가량에 대비할 수 있는 저류지용량결정, 저류지용량이 주어져 있을 경우의 본류의 홍수위 저감효과산정 등에 적용할 수 있는 다양한 시나리오 하에서의 분석을 위한 절차를 제시하였다. 기존 설계홍수량 산정절차에 근거한 IDQ (Intensity-Duration-Quantity) 분석을 이용하여 임의지속시간에서의 설계홍수수문곡선 산정기법을 제시하였고 그 활용사례를 제시하였다. IDQ 분석을 통해 산정한 강우량을 기반으로 등가첨두 수문곡선을 산정할 수 있으며, 기존 수문곡선 과 동일한 지속시간 하에서 하천의 수위가 높아질 수 있는 저빈도 수문곡선과, 기존 수문곡선과 동일한 첨두홍수량을 지니지만 강우지속기간의 증가로 인해 유출체적이 증가하는 수문곡선, 기존 수문곡선에 비해 하천의 수위 및 수문곡선의 부피 모두 증가하는 수문곡선 등 다양한 형태의 수문곡선에 대한 시나리오해석을 가능하게 한다.

본 연구에서는 강우로 인한 유출 유량의 수질 조절 시스템의 경제적인 설계절차를 제시하였다. 유출수의 수질 조절 시스템 계획을 위해서는 전 기간치의 국지 연속강우기록에 대한 강우-유출 과정의 모의를 하여야 한다. 본 연구에서 강우의 확률분포는 지수감소함수를 따른다고 가정하여 적용함으로서 비 초과확률 분포를 설명할 수 있는 정규곡선을 유도하였다. 또한 유출수의 수질 조절시스템의 저류용량 및 유량 결정을 위하여 월류 위험도를 기반으로 최적곡선을 유도하였다.