부대공 ❙ 505

부대공

86

부 대 공

고속도로건설공사 염수분사시설 설계 적용기준 검토 설계처-1849

(2014.07.18)

1 검 토 목 적

강설초기 제설 취약지점 등에 설치하고 있는 염수분사시설 설계

기준을 검토함으로써, 고속도로 유지관리 효율성을 제고코자 함

※ 감사지적사항 (홍천-양양 사업단 종합감사, 2012)

설해취약지점 등에 설치하고 있는 염수분사시설을 건설 단계에 설계 반영될 수

있도록 조치

2 실태 분석

1. 도입경위 및 설치 효과

□ 도입경위

◦ 90년대 후반 시험시공 및 효과분석을 거쳐 2004년부터 공용중인

구간을 중심으로 확대 설치(설치형식 미정립)

◦ 2009년 도로처『제설 취약지점 염수분사설비 설치 운영방안』

방침에 의거 설치위치 및 형식 표준화

□ 염수분사시설 설치현황

구 분 계

자동염수

분사방식

원격조정

염수분사방식

기타

공용중 306개소 12개소 294개소

건설중(설계중) 39(4)개소 14개소 19(4)개소 6개소

※ 중앙분리대, 영업소, 갓길부, 연결로 등에 설치

□ 설치효과

◦ 설해취약 지점 제설작업 초기대응능력 향상 및 사고예방 효과 우수

※ 지정체 등 제설차량 접근곤란시 효과적 대응, 57% 사고 감소효과

(2009.8 도로처-3590 염수분사설비 설치운영방안, 효과분석 결과)

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2. 현 설치기준

□ 염수분사설비 설치운영방안 (도로처, 2009)

구 분 내 용

설치지역

터널 입․출구부, 교량구간, 응달부, 사고다발지역, 연결로,

지사간 경계구간 등

등급 평가기준

강설량, 교통사고 건수, 교통량에 따라 평가(각4점)

※ 평가결과 3개 등급 분류 및 조치 우선순위 결정

분사방법 유․무선 통신을 이용한 원격조정 분사방식

□ 설해취약구간 해소방안 (도로처, 2010)

◦ 설해취약구간 : 종단경사 3% 이상, L=1,000m 이상 구간

․ 3개년 평균 강설량 10cm, 10일 이하구간및50km로감속시LOS "A" 제외

․ 과거 폭설로 차량 정체 등 문제가 발생되었던 구간

◦ 설해취약구간 비상연결로 설치 및 염수분사시설 설치 검토

3. 문제점

□ 설계시 염수분사시설 설계기준 부재, 설계자의 임의 판단으로

설계 반영함에 따라 설계 일관성 결여

※ 시공 중 및 최근 3년간 설계 노선(25개 노선) 중 염수분사시설 43개소 반영

(20개 노선 미반영)

□ 현 설치기준은 교통사고 건수 등 설계단계에 적용 곤란한 사항이

포함되며 설치지역 기준의 구체성 부족

□ 건설단계 설계 미반영 및 공용 중 추가 설치함에 따라 유지관리

비용 과다 소요

※ 2011~2013년 취약구간 염수분사설비 추가설치 9개노선 16개소, 30억원

□ 사고 발생 후 사후 조치 최소화를 위한 선제적 대응 필요

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부대공

3 개선방안 검토

□ 염수분사시설 설치판정 흐름도'

□ 가중치 적용인자 검토

◦ 설해취약구간 현황 분석(2014년 50개 구간(59개소) 운영 중(도로처))

 

강설일수 종단경사 교통량

☞ 종단경사 3% 이상 구간 54개소(91%), 강설일수 10일 이상 구간 46개

소(78%)로 선형 및 기후조건이 주요 취약구간 인자로 작용

☞ 교통량은 5만대 이상 구간 15개소(25%)로서 선형조건, 기후조건에

비해 비중이 다소 적음

508 ❙ 부대공

◦ 인자별 가중치 비율(안)

인자 선형조건 기후조건 교통량 비고

개 소 수 54개소 46개소 15개소

가중치 비율 47% 40% 13%

최대 가중치 20 16 4 총점 40점시

□ 가중치 산정 검토

◦ 선형조건 검토

․ 종단경사가 클수록, 내리막 구간에서 교통사고가 많이 발생

․ 곡선반경 1,000m 이하, 종단경사 3%이상시 사고율이 상대적으로 크게 증

가

※ 강설대비 도로시스템 개발 및 운영방안 연구 (스마트하이웨이사업1-4-1과제최종보고서)

선형조건에 따른 가중치 산정

평면선형 종단선형

직선구간

곡선반경 1,000m 이상

곡선반경 1,000m 미만 (하향) 종단 1% 이하, 상향구

배 0 1 2

(하향) 1% ~ 3% 2 6 13

(하향) 3% 이상 4 9 20

◦ 기후조건 검토

․ 전국 평균 강설일수는 약 20일, 전국평균 결빙일수는 약 100일로서, 강설일수

및 결빙일수에 따라 염수분사시설 설치 판단 필요

기후조건에 따른 가중치 산정

강설일수 결빙일수 10일미만 10~20일 20~30일 30~40일 40일이상

0일 ~ 40일 0 2 5 8 10

40일 ~ 100일 2 5 8 10 13

100일 이상 5 8 10 13 16

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부대공

구분 취약요인

일조요건 ․ 도로 남측 장애물 존재시 노면에 음영이 존재할 가능성이 높음 ․ 남북 방향 노선 북측 터널 갱구부는 상시 음지구간 발생

교량구간 ․ 토공부에 비해 지열의 영향이 없어 융설이 더디고, 결빙이 빈번 ․ 인접 토공부에 비해 겨울철 온도가 낮고(약2~3도) 온도변화가 큼

터 널

연속구간

․ 터널 간 이격거리가 짧은 터널 내는 비교적 노면상태가 양호하여

고속으로 주행하다가 진출시 결빙에 의한 사고 위험이 큼

◦ 교통량 검토

․ 교통량이 많은 구간은 제설차량 초기 진입이 어려워 염수분사설 설치 필요

교통량에 따른 가중치 산정

교통량(AADT) 10만대

초과 5~10만대 2~ 5만대 2만대 미만

가중치 4 3 2 1

□ 결빙위험도 검토

◦ 일조요건, 시설물에 따른 결빙 취약요인 분석

※ 기하구조, 지형조건을 고려한 설해취약요인 분석 : 붙임 참조

취약요인에 따른 결빙위험도

결빙위험도 조 건

낮음 ․ 지형지물이 없는 평지구간

보통 ․ 남측방향 터널 갱구부

높음

․ 동서방향 터널 갱구부 ․ 교량부(파형강판, 지중라멘, 단경간교량 제외)

․ 동서방향 노선남측 구조물(방음벽 등), 절토사면, 건물

등의장애물이존재하고, 외측차선중심축에서 장애물

높이간 각도 25도 이상 ․ 터널 연속구간(터널간격 200m 이하)

매우높음 ․ 북측방향 터널 갱구부

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□ 염수분사시설 설치기준

염수분사시설 설치 판정기준

◦ 가중치 합계 및 결빙위험도에 따라 설치여부 판단(본선구간)

구분

가중치 합계 0-10 11-20 21-30 31이상

결 빙

위험도

낮음 - - - 검토

보통 - 검토 검토 검토

높음 - 검토 설치 설치

매우 높음 검토 설치 설치 설치

◦ 연결로 구간은 종단경사 4% 이상의 주방향 연결로에 설치 ※ 적설시 화물차 등판능력 : 4% (도로처, 설해취약구간시설개량방안수립2011. 7.18)

◦ 본선종단경사상향3% 이상이고연장이1㎞ 이상인구간은가중치 및

결빙위험도에 상관없이 설치 (설해취약구간 해소방안(도로처, 2010))

◦ 제설사각지역인 지사경계IC, JCT 진출-진입램프사이본선구간설치 (유지관리부서의견조회결과(붙임참조) 반영)

※ 설계시지사위치검토를수행하여수량반영후공사준공전설치필요성재검토

◦ 단, 도로처설해취약구간선정기준의“설치제외구간”은검토대상에서제외

※ 설치제외구간: 3개년평균강설량10cm, 10일이하구간및50km/h(연결로는설계속도의1/2)로감속시LOS "A“인구간

◦ 위치별 세부 설치기준

구 분 설치기준 비 고

터 널 부

터널 입․출구부 ~ 깎기부 종점까지 적용

연속터널 구간은 염수분사시설과 캐노피를 비교하여

경제성 유지관리 측면에서 유리한 방안 적용

터널간격 200m

이하

교 량 부 접속, 완충슬래브에 의한 지열차단을 고려하여

전․후방 20m 연장 설치

지중라멘, 파형강판,

단경간교량 (L=30m 이하)

제외

일반토공부 염수분사시설이 설치되는 구조물 사이 단구간

토공부에도 연속성을 고려하여 설치

※ 염수분사장치 세부형식, 염수탱크 용량, 기타부속시설물은 도로처 방침기준으로 설계 반영

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부대공

4 결론 및 기대효과

□ 검토 결론

◦ 염수분사시설 설치판정기준의 정량적 평가에 따라 설계단계 반영

◦ 유지관리를 고려하여 지사경계부 등 제설취약구간에도 반영

□ 기대 효과

◦ 설계단계 염수분사시설 적용기준 마련으로 일관성 있는 설계 시행

◦ 강설초기 대응으로 고객안전성 향상 및 유지관리 효율성 향상

□ 적용 방안

◦ 설계 중 노선 : 본 방침 적용

◦ 공사 중 노선 : 공사주관(시행)부서에서 적용여부 판단

붙 임 : 1. 기하구조, 지형적 요소를 고려한 설해취약요인 분석

2. 유지관리부서 의견조회 결과

3. 염수분사시설 형식별 특성 및 경제성 비교

512 ❙ 부대공

붙임 1 기하구조, 지형적 요소를 고려한 설해취약요인 분석

□ 기하구조 조건 검토

◦ 기하구조와 사고율간의 상관관계 분석

◦ 도로구조(평면선형)와 관련되어 일어나는 사고는 곡선부에서 집중적으로 발생

하며, 곡선반경이 작을수록 사고율이 높음

◦ 일반적으로 종단경사가 클수록, 내리막 구간에서 교통사고가 많이 발생하

는 경향이 있으며, 평면시거 및 종단시거가 불량할수록 사고율이 증가

◦ 곡선반경 1,000m 이하와 종단경사 3%이상인 지점부터 사고율이 상대적으로 크게 증가

※ 강설대비 도로시스템 개발 및 운영방안 연구 (스마트하이웨이사업1-4-1과제최종보고서)

☞ 선형변화 경계 및 곡선부, 하향 종단구간, 시거가 불량한 구간에서

결빙사고 위험도 증가

□ 지형 및 기후 요인 검토

※ 기하구조및지형적요소를고려한융설시스템설치기준정립에관한연구(한국도로학회, 2011. 6)

◦ 일조요건 분석

․ 겨울철에는 태양 최대고도각이 낮고(약 30도) 남동방향에서 남서방향의

궤적을 그림(방위각 및 고도각의 변화 범위가 작음)

태양 운동 각 절기별 태양 방위각 및 고도각

부대공 ❙ 513

부대공

․ 도로 남측에 장애물 존재시 노면에 음영이 존재할 가능성이 높음

․ 외측 차선 중심축에서 장애물(깎기비탈면, 방음벽, 방풍벽, 건물 등)이

각도 25도 이상시 결빙가능성이 증가 (일일기준 약 40%의 태양에너지 감소)

․ 남북 방향 노선 북측방향 터널 갱구부는 상시 음지구간이 발생할

가능성이 크며, 동서방향 터널 남측에 절토부 인접시에도 응달 발생

건물에 의한 음영

방음벽에 의한 음영

갱문부 절토사면에 의한 음영

◦ 적설일수 및 결빙일수

․ 전국 평균 적설일수는 약 20일, 전국평균 결빙일수는 약 100일로

서, 적설일수 및 결빙일수에 따라 염수분사시설 설치 판단 필요

□ 시설물에 따른 취약요인 검토

◦ 교량구간

․ 지형특성상 음지구간이 발생할 가능성은 낮으나, 토공부에 비해 지

열의 영향이 없어 융설이 더디고, 결빙이 빈번

․ 인접 토공부에 비해 겨울철 온도가 낮고(약2~3도) 온도변화가 커

결빙위험도가 높음

514 ❙ 부대공

※ 교량구간 동절기 안전관리 기술개발 최종보고서(한국건설기술연구원, 2006.12)

◦ 일조가 없는 시간대의 교량구간 대기온도는 토공구간 대기온도와 유사하나

일조가 있는 시간대의 교량구간 대기온도는 토공구간의 대기온도보다 낮음

◦ 교량구간 노면온도는 일조가 없는 시간대의 경우 토공구간의 노면온도보다

현저히 낮음

◦ 터널 연속구간

․ 터널간 이격거리가 짧은 터널 내는 비교적 노면상태가 양호하여 고속으

로 주행하다가 진출시 적설 및 결빙에 의한 사고 위험이 큼

□ 취약요인에 따른 결빙위험도

결빙위험도	조 건
낮음	․ 지형지물이 없는 평지구간
보통	․ 남측방향 터널 갱구부
높음	․ 동서방향 터널 갱구부 ․ 교량부(파형강판, 지중라멘, 단경간교량 제외) ․ 동서방향 노선 남측에 구조물(방음벽 등), 절토사면, 건물 등 의 장애물이 존재하고, 외측 차선 중심축에서 장애물 높이 간 각도 25도 이상 ․ 터널 연속구간(터널간격 200m 이하)
매우높음	․ 북측방향 터널 갱구부