2. 현황 및 문제점
 

2.1 국ㆍ내외 사례분석

2.1.1 해외 소형차 전용도로 사례

2.1.2 국내 소형차 전용도로 검토구간

(1) 서부간선도로

2.1.3 소형차 전용도로의 기하구조 비교

3. 개선내용

3.1 소형차도로 설계기준[안]

3.1.1 총칙

(1) 여기서는 2009. 2. 19 개정된 「도로의 구조？시설기준에 관한 규칙」에서 새로이 반영된 소형차도로를 고속도로에 적용하기 위하여 도로기하구조, 교량 및 터널 등 소형차도로에 적용되어야 하는 최소한의 기준을 규정한다. 

(2) 본 기준은 소형차도로가 갖추어야 할 구조 및 시설에 관한 최소한의 기준이며 그 도로의 특성, 지형 및 지역조건 등에 따른 적정한 값을 적용하도록 하여 그 도로가 기능을 충분히 발휘할 수 있도록 하여야 한다.

따라서 대도시 및 수도권 중심의 소형차 비율이 높은 지역을 중심으로 지역적 특성 및 운전특성을 감안한 소형차도로의 설계 기준을 정립하였으며, 「도로의 구조ㆍ시설 기준에 관한 규칙」을 최대한 반영토록 하였다. 

3.1.2 도로설계 기준 

(1) 도로의 설계시 설계기준자동차의 적용은 평면곡선반경, 확폭, 횡단구성, 시설한계 등의 기하구조기준을 결정짓는 중요한 요소이며, 시거, 오르막차로, 종단곡선, 포장 설계 등에 있어서도 중요한 영향을 미치는 요소 중에 하나이다. 도로 설계시 활용 되는 설계기준자동차의 용도는 주로 설계속도에 따른 교차로의 회전반경과 하중에 따른 포장구조 결정 및 교통량에 의한 도로시설규모 산정이라 할 수 있다.

본 규정에서는 설계기준 자동차를 소형자동차로 정하고 있다. 따라서 소형차도로 의 도입을 위해서는 반드시 소형차도로에 적합한 설계기준차량의 선정이 우선시 되어야 한다.

“자동차 관리법” 제 3조에 의하면 자동차의 종별 구분은 승용자동차, 승합자동차, 화물자동차 및 특수자동차로 구분되며 자동차관리법 시행규칙에 의해 자동차의 규모가 결정된다.

<자동차관리법 제3조에 의한 분류>

<자동차관리법 시행규칙 제2조 : 자동차의 종별 구분>

(2) 「도로 구조 ？ 시설 기준에 관한 규칙」제8조에서 규정하고 있는 설계속도는 아래와 같다.

(2.1) 제8조(설계속도) ① 설계속도는 도로의 기능별 구분에 따라 다음 표의 속도 이상으로 한다. 다만, 지형 상황 및 경제성 등을 고려하여 필요한 경우에는 다음 표의 속도에서 시속 20킬로미터 이내의 속도를 뺀 속도를 설계속도로 할 수 있다.

(2.2) 제1항에도 불구하고 자동차 전용도로의 설계속도는 시속 80킬로미터 이상으로 한다. 다만, 자동차 전용도로가 도시지역에 있거나 소형차도로일 경우에는 시속60킬로미터 이상으로 할 수 있다.

(3) 소형차도로의 경우 주로 도시지역에 건설됨을 감안하여 설계속도를 100km/hr로 규정 하고, 지형 및 지장물 상황, 경제성 등을 고려하여 필요한 경우에는 80km/hr 이상으로 적용할 수 있도록 하였다. 「도로의 구조？시설기준에 관한 규칙」에 의하면 자동차전용도로가 소형차도로일 경우 설계속도를 60km/hr 이상으로 할 수 있다고 하였으나, 여기서는 고속도로임을 감안하여 반영하지 않았다. 

(4) 「도로 구조·시설 기준에 관한 규칙」제10조에서 규정하고 있는 차로 최소폭은 아래 표와 같다.

(5) 여기서는 차량폭원과 설계속도별 안전 여유거리를 감안하여 차로 폭원을 아래와 같이 적용하였다.

<소형차도로의 차로 폭원>

(6) 독일 RSA에서 규정하고 있는 설계속도별 안전여유 거리는 아래와 같다.

(6.1) 설계속도 > 70km/hr ⇒ 1.25m 이상

(6.2) 50km/hr < 설계속도 ？70km/hr ⇒ 1.00m 이상

(6.3) 설계속도 ≤ 50km/hr ⇒ 0.75m 이상

따라서 소형차도로에서는 설계속도가 100km/hr일 경우 소형자동차의 순폭 2.0m에 설계속도 70km/hr 이상의 안전 여유거리 1.25m를 추가하여 차로폭원은 3.25m로 한다. 

(7) 중앙분리대는 고속도로나 설계속도가 높은 도로 등에서 특히 필요하며 기타 도로에 서는 경제성이나 용지문제 등을 고려할 때 반드시 필요한 것은 아니다.

중앙분리대의 기능은 다음과 같다.

(7.1) 왕복의 교통류를 분리함으로써 차량의 중앙선 침범에 의한 치명적인 정면충돌 사고를 방지하고, 동시에 도로 중심선 측의 교통마찰을 감소시켜 교통용량을 증대시킨다.

(7.2) 광폭 분리대일 경우 사고 및 고장 차량이 정지할 수 있는 여유공간을 제공한다.

(7.3) 비분리 다차로 도로에 있어서 대향차로의 오인을 방지한다.

(7.4) 도로표지, 기타 교통관제시설 등을 설치할 수 있는 장소로 제공된다.

(7.5) 폭이 넓은 중앙분리대를 설치하면 야간주행시 전조등(Head Light)의 불빛을 방지한다. 폭이 좁더라도 식수나 현광 방지망의 설치에 의해서 전조등의 불빛을 방지할 수 가 있다.

따라서, 소형차도로의 경우는 「도로 구조 및 시설 기준에 관한 규칙」의 내용을 반영하여 중앙분리대 폭을 2.0m 이상으로 한다. 

(8) 도심지구간의 교통 안전성과 원활한 통행 여건 확보, 용지제약구간의 용량 증대 및 경제적인 도로건설을 고려하여 오른쪽 길어깨폭의 적용은 설계속도 100km/hr 이상에서 구난차량의 정차를 고려 “소형자동차”의 폭원인 2.0m 이상 확보토록 하였다.

또한, 우측 길어깨가 좁고 고장차가 본선 차로에서 대피할 수 없는 도로에서는 교통에 혼란을 주어 교통용량이 감소되고 사고의 위험이 있다. 특히 고속도로에서는 설계 속도가 높고 교통량도 많아 가능한 한 전 노선에 걸쳐서 주차 가능한 충분한 폭의 길어깨 설치가 요망되므로 길어깨가 폭원 2.0m 미만으로 설치되는 경우나 공사비의 절감을 위하여 길어깨를 축소하는 장대교, 터널에는 적당한 간격으로 비상주차대를 설치하여 고장차가 신속히 본선 차로에서 벗어나 대피할 수 있도록 해야 한다.

「도로의 구조ㆍ시설에 관한 규칙」 제12조에서 규정하고 있는 오른쪽 길어깨와 왼쪽 길어깨의 최소폭은 아래 표와 같다.

(9) 소형차도로의 시설한계 높이는 차량의 높이와 차량의 튀어 오름 등으로 인한 상부 이동 여유 공간을 고려하여 결정하였다.

<시설한계 결정시 고려사항>

시설한계는 차량이나 보행자의 교통안전을 위하여 어느 일정폭, 일정 높이 범위내에서 장애물 설치를 제한하는 공간이며, 소형차 도로의 시설한계 높이는 차량높이와 이동 여유 공간을 합하여 3.0m 이상으로 한다. 

(10) 소형차량이 많은 도심지 구간(특히 수도권 지역)에서의 교통혼잡 완화 및 건설비용 절감을 위하여 설계속도 별로 적정 종단경사를 적용하였으며 소형차 도로의 종단경사는 기존 기준(고속도로)에서 평지부는 2% 산지부는 1% 내에서 증가가 가능한 것으로 하였다.
 

(11) 소형차도로 연결로의 횡단 기준 D, E 기준을 추가하여 향후 도시지역 위주로 건설 될 소형차도로의 설계 근거를 제시하였다. 다만, 교량 등의 구조물로 인하여 부득이한 경우에는 괄호안의 폭까지 이를 줄일 수 있다.

D기준은 길어깨에 소형자동차가 정차한 경우 설계기준 자동차인 소형자동차가 통과할 수 있는 기준을 의미하며, E 기준은 길어깨에 정차한 자동차가 없는 경우 소형자동차가 통과할 수 있는 기준을 말한다.

소형차 전용고속도로의 경우는 가능한 D기준 이상을 적용토록 한다.

3.1.3 교량설계기준 

(1) DB-24로 설계하는 교량을 1등교, DB-18로 설계하는 교량을 2등교, DB -13.5로 설계하는 교량을 3등교, CL-3.5로 설계하는 교량을 4등교로 한다.

소형차도로는 설계기준 자동차가 소형자동차인 도로로 정의되며 이와 같은 도로에 설치되는 교량을 4등교로 한다.
 

(2) 소형차도로교의 설계활하중의 기본목표는 다음과 같다.

(2.1) 다양한 지간장에서도 일정한 안전율을 갖는 하중

(2.2) 교량설계수명에 적합한 경제적이고 안전성을 확보하는 하중

(2.3) 설계시 적용성이 용이하며 설계자들에게 익숙한 형식의 하중

(3) 최대하중효과는 단일차량 및 연행 차량의 효과를 고려하여 산정해야 하며 다음과 같은 순서를 통해 설계활하중 모형을 개발하였다

(3) 소형차도로 운행차종

(3.1) 관련자료를 참고하여 소형차도로상의 교량으로 운행이 가능하거나 필요한 차량으로 다음과 같이 3개의 집단으로 분류하였다.

<소형차도로 운행차량>

대표차량에서는 축간거리 및 축중분포가 제시됨으로서 설계에 이를 반영하게 된다. 대상차량에 대한 차량특성은 제원조사 및 관련 연구자료를 검토하여 축중분포와 축간거리를 결정하였다. 여기서, 유지관리 및 긴급차량의 경우는 조사결과 대표 차량중량으로 12톤을 사용시 중형이하의 차량운행이 가능하게 된다.

<차종별 대표차량 모형>

(4) 최대하중효과 및 설계활하중 모형의 결정

(4.1) 단일차량 및 연행차량의 교량의 최대하중효과에 대해서 다음과 같이 나타내었으며, 이를 만족하는 설계활하중이 제시되어야 한다.

제안될 하중은 최근 국내에 반영을 위해 연구가 활발히 진행되고 있는 LRFD기준과 같은 형태의 하중으로 제안하도록 한다. LRFD의 하중은 신뢰도기반 설계기준이므로 하중 및 하중-저항계수를 통해 지간장별로 일정한 안전수준을 갖도록 하고 있다. 이러한 조건을 만족하기 위해서는 설계활하중이 지간장별로 일정한 편심(uniform bias factor)을 갖도록 해야 하며 하중결정을 위해서는 일정편심에 대한 검토가 동반되어야 한다.

<최대하중효과>

(4.2) 지간장별 편심계수를 검토한 결과 트럭하중은 35kN으로 하고 60m의 목표모멘트를 만족하는 등분포하중 7.6kN/m와 중첩한 형태의 설계활하중(CL-3.5, Compact car only design Load)이 지간장별로 가장 일정한 편심을 나타내었다. 하중모형 및 편심계수는 다음과 같다.

<하중모형>

<하중모형의 편심계수>

(4.3) 유지관리 및 긴급차량의 경우 교량구간을 단독 운행하는 조건으로 12톤 이하 차량운행이 가능하다.

(5) 하중계수 및 저항계수

(5.1) 소형차도로교에 대한 신뢰도해석결과 하중 및 저항계수는 현재 AASHTO LRFD에서 제시하고 있는 고정하중 1.25, 활하중 1.75 및 휨저항계수 0.95를 사용할 경우 3.4~3.7의 신뢰도 지수를 나타내므로 이를 사용하는 것이 타당할 것으로 사료된다.

따라서, 국내 신뢰도 기반 설계법 기준이 수립 될 때 까지 잠정적으로 미국 AASHTO LRFD의 하중계수, 저항계수와 하중조합으로 설계하면 안전율에 큰 차이 없이 적용이 가능하다. 향후 기타 부재 및 여러 형식에 대한 지속적인 검토가 필요할 것으로 판단된다. 

(6) 소형차도로교를 운행하는 차량에 대해 점유폭을 검토한 결과, 소형차도로상의 승용차 및 소형화물트럭과 같은 일반적인 운행차량인 경우 주행안정성을 확보할 수 있고, 설계대표차량으로 제안한 소방차 및 고소작업차와 같은 경우 최대폭원이 2.5m이내이므로 차량점유폭은 2.5m로 하는 것이 타당할 것으로 사료된다.

설계차로폭에 대한 현 설계기준은 미국의 AASHTO기준(6th Ed. 1953)과 동일하며, 양국의 Wc의 범위 즉, 연석간 거리에 대한 증가량을 비교하면 2차로는 차량점유폭으로 증가하고 있고, 3차로부터는 표준차로폭으로 증가함을 알 수 있다. 이것은 차량의 동시재하시 감소율과 관련된 것으로 판단되며 동시재하시 감소율과 소형차의 차량점유폭 2.5m와 표준차로폭 3.25m를 사용하여 기준과 같이 결정하였다.
 

(7) 국내외 자료를 조사한 결과 소형차도로교에 대한 충격계수는 없고, 충격계수 결정을 위해서는 기 시공된 교량에 대해서 지속적이고 다양한 방식의 측정을 필요로 한다. 그러므로 현 설계기준의 충격계수를 동일하게 사용하는 것이 바람직할 것으로 사료되며, 추후 소형차도로교에 대한 다수의 시공실적이 발생하면 다양한 방식의 측정결과를 확보해야 하고 조사자료를 토대로 소형차도로교에 대한 충격계수의 추가연구가 필요할 것으로 판단된다. 

(8) 초과하중에 대해서 현 설계기준에서는 허용응력설계법에 대해서 DB하중을 100%증가시킨 것을 한 차로에 재하시켜 응력에 대한 검토를 하도록 하고 있고, 강도설계법에 대해서는 2, 3등교에서는 하중계수를 2.15를 2.85로 검토하며 탱크나 특수 중차량과 같은 특별과하중은 하중계수를 1.3으로 하여 검토하도록 하고 있다. 소형차도로교에서는 설계대표차량의 중량을 상회하는 차량에 대해서는 운행제한을 실시해야 하므로 초과하중에 대해서는 검토를 생략하고, 부득이하게 특별과하중의 운행이 필요할 경우에는 현 설계기준 즉, 하중계수 1.3을 이용하여 검토하는 것이 타당할 것으로 판단 된다.

3.1.4 터널 및 부대시설 설계기준 

(1) 시설한계라 함은 도로 위에서 차량이나 보행자의 교통안전을 보호하기 위하여 어느 일정한 폭, 일정한 높이범위 내에서는 장애가 될 만한 시설물을 설치하지 못하게 하는 공간확보의 한계이다.

앞의 제9조에서 차도의 시설한계는 3.0m으로 규정하고 있으나 터널내에서 시설한계 높이는 장래 터널의 내공변위와 포장면 유지보수 등을 고려하여 3.3m로 규정한다.

국내의 운용중인 소형자동차의 높이는 구난 및 구급자동차를 포함하여 2.65m 이하이므로 시설한계의 최소높이를 3.3m로 규정하면 운용중 및 재난, 비상시에도 원활한 소통이 가능하다

<국내ㆍ외 소형자동차 제원>

<터널 시설한계>

(2) 피난연락갱은 장대터널에서 비상시 운전자 및 승객이 대향터널로 우선 피난케 하고 구급차 및 소방차 진입로를 확보하기 위함이다.

피난연락갱은 평상시 환기의 신뢰성과 화재시 연기의 유입을 막기 위해서 차단문을 시설하여야 하며 대인용 피난연락갱의 차단문은 양갱구간에 차압이 작용하는 상태에서도 작은 조작력에 의해서 열릴 수 있도록 하여야 한다.

차량통과 유효개구폭은 구난차량중 견인차량의 통과가 원활한 규격을 확보토록 고려하여 W3,200×H3,000으로 결정하였다.

(3) 소형차도로의 설계화재강도는 대형차량통행은 없으나, 소형트럭이 통행하는 도로로 계획되므로 현행 관련 기준의 권고사항인 20MW이상으로 화재강도를 적용하는 것으로 하였다. 

(4) 소형차도로 예고표지는 출구예고표지 등 기존의 표지와 병행 설치하여 분기점을 사전에 인지하고 방향과 소형차전용도로임을 동시에 인지할 수 있도록 하였고, 소형차도로 예고표지를 단독으로 설치할 경우에는 분기점의 사전인지와 함께 소형차도로에서 통행 가능한 차량에 대한 정보를 표현함으로써 일반차량과 분리가 가능하도록 하였다.

소형차도로의 표지판 종류는 기존의 출구 예고표지, 출구점 표지, 방향 표지와 병행하여 설치하는 방법, 소형차도로 표지판을 단독으로 설치하는 방법 및 종점 예고표지가 있다. 출구 예고표지는 단계별 적정거리(2km, 1km, 500m)를 두어 1차, 2차, 3차 예고표지를 설치함으로써 운전자의 시인성을 확보하고 3차 출구 예고표지의 경우는 필요시 설치하는 것으로 한다. 출구점 표지는 출구점 전방 150m에 출구점 예고표지를 설치하고 Taper 시점부에 출구점 표지를 설치한다.

소형차도로 단독 표지판은 2단계별 적정거리(2.5km, 1.5km)를 두어 1차, 2차의 예고표지로 통행가능 차량의 유무를 판단토록하며 소형차도로 종점부에는 2차에 걸쳐 소형차도로 종점 예고표지(2km, 1km)를 설치한다.

각 표지판의 시설한계 높이는 차도의 시설한계인 3.0m에 시공오차, 자재의 구부러짐, 노면의 덧씌우기 등을 고려한 여유고 0.5m를 더하여 3.5m로 결정하였고 기타조건은「도로표지규칙」과「도로표지 제작 ？ 설치 및 관리지침」을 준용한다.

<편지식>
 

<현수식>
 

<문형식>
 

(4.1) 소형차도로 예고표지(예시)

4. 결론

(1) 경제성 확보를 통한 도공 수익구조 개선

(1.1) 통행료 대비 건설비용이 저렴한 고속도로 건설

(2) 도심부 고속도로 건설시 용지확보가 유리하여 사업추진 용이

(2.1) 복층구조의 도로 또는 지하도로 등

(3) 미관우수 및 경제적인 고속도로 건설

(3.1) 구조물의 소형화 및 슬림화 가능

(4) 전용도로 설치(대형차 분리) 운영에 따른 교통용량 및 안전성 증대