1. 서론

o Safety edge는 '연방고속도로 교통국(Federal Highway Administration)의 매일 매일을 중요하게 여기는 (Every Day Count, EDC) 프로그램"에서 권장하고 있는 안전 보강책 중의 하나임

o 이 EDC 프로그램은 사업의 완공을 앞당기고, 시설물의 안전성을 강화시키거나 환경을 보호하는 목적을 지닌 일련의 혁신적 기술들을 진행시키거나 도출하는 프로그램임

o Safety Edge 포장단부 처리방안은 아스팔트 포장설비를 개조하여 기존의 포장노견부의 직각형태의 단부를 경사단부로 대체하여 안전성을 강화하는 방안임

o WSDOT(워싱턴 주교통국)은 다수의 시험 프로젝트를 건설하고 이들에 대해 시공성, 포장단부의 안정성과 내구성, 기능적 특성 및 충돌사고 감소 등에 대해 모니터링을 하는 EDC 프로그램을 강화하고 있음

2. Safety Edge 기술개요

o 만일 노견 포장단부가 수직으로 처리된 지점에서 자동차가 도로를 이탈할 경우에 운전자는 다시 도로로 진입하기 위해 과도한 조향을 시행할 것이고, 이러한 운전자의 과도한 조향시도는 차량에 대한 지배력을 상실하게 하여, 궁극적으로 심각한 교통사고를 유발할 수 있음

o 이러한 단부의 수직높이가 약 4인치 정도에 이른다면 자동차의 전륜 타이어가 포장단부에 걸리게 되고, 이로 인해 자동차가 도로에 재진입하지 못할 가능성도 있음(Ivey and Sicking, 1986)

o 이러한 상황에서 운전자는 포장단부의 수직면에 올라타기 위해 조향력을 증대할 것임

o 이때 전륜 타이어가 타이어와 포장사이에서 유발된 마찰저항력을 이겨내는 순간 자동차는 갑작스럽게 과도한 조향각으로 도로에 재진입하게 됨

o 자동차가 일단 도로에 재진입하게 되면 전륜의 급격한 조향회전은 운전자로 하여금 자동차의 제어를 상실하게 하고, 이는 자동차의 전복이나 역방향 주행로로 뛰어들게 하도록 할 우려가 있음(그림 1)

 

                                                           <그림 1. 타이어 긁힘으로 인한 일반적인 포장 수직단부의 충돌사고 >

 

o Safety Edge 포장 단부처리방안은 포장단부를 수직형태가 아닌 쐐기형태로 하여 자동차가 도로에 재 진입하는데 필요한 조향력을 감소시키도록 함

o 이러한 처리방안은 포장단부를 약 30˚ 정도의 경사를 주게 됨

o 단부를 수직면 대신 경사면으로 처리하게 되면 자동차가 의도하지 않게 도로에서 이탈한 경우 도로에 재진입하는 것을 수월하게 해 줌

 

                                                                                                                  < 그림 2. 일반 수직단부와 Safety Edge 단부 >

 

3. 시범사업들의 요약

o 시범사업들은 현재 적용 가능한 Safety Edge 장비들과 대부분의 사업에 적용된 TransTech 노견 Edge Maker를 같이 사용함

o 2개의 프로젝트에서는 포장 건설회사가 개발한 장비를 사용함

o 장비사용에 대한 가장 주된 불만사항은 종방향으로 포장계획이 변경될 경우 및 교차로를 만났을 경우 장비를 신속하게 재조정하기가 어렵다는 점으로서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 장비의 자동화를 권고함

o 여러 가지 장비를 사용하여 조성하는 단부의 각도는 28˚~50˚ 까지 매우 다양하며, Advant-Edger 장비는 가장 높은 50도를 나타내었고, Troxler 는 가장 낮은 28도의 각도를 나타냄

o TransTech 장비는 7개의 프로젝트에 적용하였는데, 평균적으로 37˚ 정도의 경사를 나타내었음

o Safety Edge부분의 포장 다짐은 총 9개의 프로젝트 중 6개의 프로젝트에서 다른 부분의 다짐도 보다 높거나 약간 높은 수준으로 나타났고, 2개 프로젝트에서는 다짐도가 두 지점에서 같은 수치를 나타내었으며, 한 프로젝트에서는 오히려 낮은 수치를 보임

o Safety edge 부분의 아스팔트 재료의 재료분리는 대부분의 프로젝트 (9곳 중 7곳)에서 나타나지 않았고, 단지 2개의 프로젝트에서만 나타났음

o 포장 깊이는 1.5인치와 2인치 깊이가 각각 4개의 프로젝트 군에서 형성되었으며, 나머지 프로젝트에서는 다층 포장으로서 최상층부의 깊이가 1.5 인치임

o 몬타나주 교통국(MDT)에서 본 사업에 참여하여 25년간 몬타나 주도로들의 테이퍼형상 단부처리공사를 검토하였음

o 이 테이퍼형상의 단부는 일반적으로 9.5도의 경사로 시공되며, 포장기계에 흙손판(strike-off)을 부착하여 시공하는데, 이는 단부를 절삭하고 나머지 재료는 규준대(screed)로 보내는 역할을 함

o 공사이력 검토를 통해 이들 공사는 매우 성공적으로 수행되어 포장단부에 심각한 열화형상은 나타나지 않을 정도로 내구성이 좋은 것으로 결론내림

o 이 Safety Edge 기법을 협소한 도로, 가파른 비탈길 및 곡선도로 확폭부 등에 선택적으로 적용할 방안이 도출됨

o 이 MDT 테이퍼 단부 기법은 Safety Edge 기법에 대한 대안공법으로 적절하다는 사실을 문헌검토를 통해서 도출함

 

4. 필요성

o 1998년 미고속도로 교통협회(AASHTO)에서 채택된 고속도로 안전 전략계획(Strategic Highway Safety Plan)은 미국 고속도로상에서의 사망사고 및 교통사고의 발생수를 감소하기 위하여 22가지의 목표를 도출함

o 이러한 목표들에는 자동차의 도로이탈을 최소화 하고 재진입으로 인한 역주행 및 중앙선 침범을 줄이는 방안을 포함하고 있음

o 국립 고속도로 교통안전국(NHTSA)의 2009년 통계치는 모든 치명적 교통사고들 중 약 53%는 자동차가 도로에서 이탈하는데 그 원인이 있는 것으로 보여주고 있음

o 도로이탈로 인한 치명적 사고를 감소시키는 것은 연간(annual) 치명적 교통사고의 총 발생건수에 상당한 영향을 미치게 되고, 이는 Safety Edge의 적용을 권장하고 있는 FHWA의 궁극적 목적임

5. 적용

o WSDOT에서는 일반적으로 워싱턴주내 고속도로의 노견포장을 도로를 이탈한 차량들을 위한 주행표면 개선작업의 일환으로 수행하고 있음

o WSDOT의 고속도로의 노견 포장의 폭은 1~10 피트까지 지역과 노선에 따라 시공됨

o 표면처리 제품은 포장면 상단과 노견의 경사면을 마감하는데 사용되는데, 이러한 방법은 노견포장의 단부의 수직형태를 방지함

o 그러나, 시간이 지나게 되면 열화와 차륜의 침식작용 등으로 인하여 특히, 곡선부에서 수직형태의 단부가 발생될 수 있음

o FHWA에서는 Safety Edge 처리방법은 특히 비포장 노견을 보유한 2차로 도로에 대단히 유용하다는 결론을 내림

o 이러한 기법은 도로를 이탈한 운전자로 하여금 도로에 안전하게 다시 복귀하도록 도와줌

o 이 기법을 통해서 궁극적으로 교통사고와 치명적 충돌사고가 감소될 수 있음

o 이 기법의 편익들은 아래와 같이 표현할 수 있음

- 포장단부의 탈락을 감소시켜 인명을 구하고 교통사고를 감소시킴

- 비용이 저렴하고, 포장 작업중에 체계적으로 개선기법의 적용이 가능

- 단부의 박리손상을 감소시켜 내구성을 향상시킴

6. 포장단부 처리기법의 시공을 위해 사용하는 기계설비

o 경사 포장단부를 시공할 수 있도록 사용되는 장비는 많은 제조사들에서 제작하고 있음

o 이 모든 장비들은 수작업으로 조정되는데 장비의 크기와 크랭크 시스템의 보통나사는 이러한 조정을 신속하게 시행하기 어렵게 하고 있음

o 건설회사들은 보다 시공이 수월하도록 이러한 장비들을 개선해왔으며, 장비들을 단순화하여 운용이 쉽도록 해왔음

o 개선사례중 하나는 포장설비위에 전기드릴을 장착하여 차량주행로, 우편함 및 다른 장애물 조우시 보다 신속하게 받침 높이를 조정할 수 있도록 함

o 건설회사들은 조정하는 속도에 대단히 민감한데, 그 이유는 받침의 선단부가 주행로 또는 다른 장애물 보다 상부에 위치하지 못할 경우 포장기계의 전진력이 받침을 포장기계로 부터 분리시키고 규준대 얼라이먼트를 파괴시킬 가능성이 있음

o 장비 운전자는 포장기계의 속도에 대한 크랭크의 속도에 익숙해질 때 까지는 초기에는 어느정도의 여유공간을 확보하는 것이 바람직함

 

8. 도출사항 요약

o 모든 포장단부 설치장비들은 FHWA의 기준인 30˚ 경사의 포장마감형상을 만족시킬 수 있음

o WSDOT에서 시공한 4개의 프로젝트의 포장 경사도는 20~30˚ 사이로서 일반적 측면에서 및 Advant-Edge 기법에 비해 작았으며, TransTech 장치에 의한 단부경사도는 FHWA의 시범 프로젝트에 비해 대단히 낮은 수치를 보임

o 먼저 설명한대로, Advant-Edge 기법으로 시공된 포장단부는 50˚ 이며, TransTech 기법으로 인한 단부각도는 평균 37˚ , Carlson End Gate 기법은 평균 31˚ 를 시범 프로젝트에서 나타냄

o 아마도 먼저의 2개의 프로젝트를 위한 장비의 설계는 변경된 것으로 추정되는데, 그 이유는 시범사업이 완공된 후였거나, 요구되는 경사각을 형성하기 위해 건설회사 측에서 장비를 이용하는데 보다 숙련된 것으로 추정함

9. 시공방법 및 장비들의 평가

o 처음 2개의 프로젝트에서 건설회사와 프로젝트 참여인원들에게 포장단부 설비들의 사용성, 생산성에 미치는 영향, 추가 비용, 완공된 포장단부의 마감 품질의 개선사항 및 시공절차를 보다 개선할 수 있는 권고사항들에 대한 평가를 요청함

o 마지막 2가지 프로젝트에서는 같은 요청사항을 WSDOT 기술자들에게만 부탁함

o 최초 2개의 프로젝트에서 WSDOT 기술자들과 건설회사 직원들과의 인터뷰를 통해 포장단부 처리방안은 대단히 설치가 손쉽고 거의 추가적인 노력이 필요치 않다는 결론에 이른다는 것을 밝힘

o 한 포장작업 책임자는 화물트럭이 포장단부에서 벗어나는 것을 관찰한 후 기존 단부에 비해 보다 강한단부 저항력을 가진 것으로 느낀다고 밝힘

o 마지막 2개 프로젝트에서 프로젝트 기술자들은 건설회사가 단부 처리장비를 구입하는 것은 대단히 미미한 비용이고, 실제 이 장비를 운용하는데도 추가비용은 거의 발생치 않으며, 시공성을 저하시키지도 않는다고 밝힘

o SR 21 프로젝트의 기술자는 이 포장단부 처리방안은 노견이 대단히 좁고 기존의 경사면이 종종 3:1 또는 그 이상으로 되어 있는 본 프로젝트에 상당한 개선효과가 나타날 것이라고 지적함

o SR 542 프로젝트의 기술사(Professional Engineer)는 대부분의 SR 542 도로는 구불구불하고 좁으며 가드레일에 의해 단부가 처리되어 있어 별다른 도움이 되지 않을 것으로 예상함

o 그의 견해는 해당 프로젝트는 포장단부 처리기법의 시범사용에 대한 좋은 선택이 아닌 것으로 증명되었다고 밝힘

o 사실, 이 포장단부 처리기법은 가드레일 단부에 기준에 적합한 포장두께가 형성되어야만 하는 지점에 약간 두께가 부족한 위치에 보다 적용성이 좋은 것으로 밝혀짐

o 프로젝트 기술자는 향후의 시법사업 선정은 반드시 포장단부 및 노견포장 재료가 차량으로 인해 자주 파손되는, 다수의 이탈기록이 있는 도로를 기준으로 선정해야 할 것이라고 조언함