도로의 기하구조 설계

설계기준

도로의 기하구조의 의의

도로의 횡단면 구성, 평면선형 및 종단선형, 교차접속부분의 구조 등의 기하학적 제원에 관한 구조를 도로의 기하구조라고 부른다. 여기에는 도로의 포장 및 노체의 구조는 포함되지 않는다.

기하구조는 도로의 계획 및 관리에서 아주 중요한 의의를 갖고 있다. 즉 도로계획을 할 때는 자동차의 제원과 성능, 사람이나 자전거의 점유폭, 장래의 예측교통량 등 도로상을 통행하는 것에 관한 조건, 도로의 종류, 도로가 위치하는 지역, 지형 등의 외적 조건을 만족하는 기하구조를 검토하게 된다. 따라서 기하구조를 결정할 경우에는 기본이 될 사항에 대해서 어늬정도 표준화할 필요가 생긴다. 이러한 사람의 개인차에 따른 차이를 줄일 수 있을 것이다.

도로구조의 표준규격화에 대해서는 도로법에 의하여 제정된 ‘도로의 구조∙시설기준에 관한 규칙’(이하 도로구조시설기준)의 내용에서 대부분을 나타내고 있다. 현행 도로구조시설기준은 1999. 8. 건설교통부령 제206호로 새로이 제정된 것이며, 이전에 대통령령으로 제정된 규정에 비하면 도로의 설계기준을 상향 조정하고, 교통관리시설을 설치하도록 하여 도로이용자의 편의와 도로안전도의 향상을 도모하고, 도로의 유지∙관리가 쉽도록 하였다.

이와 같이 도로구조에 관한 일반적∙기술적 기준을 법령으로 정하는 이유는 다음과 같다.

① 도로는 원래 도로망을 형성하고 서로 연결됨으로써 비로소 그 기능을 다할수       있으므로, 도로구조에 대해서는 전국적 통일을 꾀할 필요가 있다.

② 도로교통은 차량 또는 사람과의 상화관계에 의하여 성립되어 있고, 특히       도로구조와 차량규격 사이에는 보안상 조정을 꾀할 필요가 있다.

③ 도로는 공공용 시설로서 토지수용권이 있고, 또 도로의 파손 등에는 벌칙을      적용하는 등 국민생활을 제약하는 기능을 가지고 있으므로, 구조면에서도       도로의 범위를 명확하게 해둘 필요가 있다.

설계기준자동차

횡단면 구성, 곡선부의 확폭량, 종단경사 등의 도로구조를 결정하고 또 교차점의 설계를 하기 위해서는 자동차의 치수나 성능이 정해져야 한다. 이 때문에 도로구조 설계의 기초가 되는 자동차를 정한다. 이것을 설계기준자동차라고 한다. 실제로 자동차의 치수는 여러 가지가 있으나, 도로의 기하구조설계의 기준이 되는 차량은 표 4.1 및 그림 4.1과 같다.

세미트레일러는 앞차축이 없는 피견인차가 견인차에 연결되어 있고, 피견인차와 적재물 중량의 상당한 부분이 견인차가 의하여 지지되는 자동차를 말한다.

도로를 설계함에 있어서 표 4.2와 같은 설계기준자동차가 안전하고 원활하게 통행될 수 있도록 하여야 한다. 다만, 우회할 수 있는 도로가 있는 경우에는 도로의 구분에 관계없이 대형자동차 또는 소형자동차를 설계기준자동차로 할 수 있다.

표 4.1 설계기준자동차의 제원

제원(ｍ) 자동차 종류	길이	폭	높이	축간거리	앞내민 길 이	뒷내민 길 이	최 소 회전반경
소형자동차	4.7	1.7	2.0	2.7	0.8	1.2	6.0
대형자동차	13.0	2.5	4.0	6.5	2.5	4.0	12.0
세미트레일러	16.7	2.5	4.0	앞축간거리 4.2	1.3	2.2	12.0
				뒤축간거리 9.0

비고) 1. 축간거리 : 앞바퀴 차축의 중심으로부터 뒷바퀴 차축의 중심까지의 길이를 말한다.

2. 앞내민 길이 : 자동차의 앞면으로부터 앞바퀴 차축의 중심까지의 길이를 말한다.

3. 뒷내민 길이 : 뒷바퀴 차축의 중심으로부터 자동차의 뒷면까지의 길이를 말한다.

표 4.2 설계기준자동차

도로의 구분	설계기준자동차
고속도로 및 주간선도로	세미트레일러
보조간선도로 및 잡산도로	세미트레일러 또는 대형자동차
국지도로	대형자동차 또는 소형자동차

설계속도

설계속도란 도로설계요소의 기능이 충분히 발휘될 수 있는 조건(기후조건 양호, 통행교통량이 적을 때)에서 보통의 운전기술을 가진 운전자가 쾌적성을 잃지 않고 안전하게 주행할 수 있는 속도이다.

설계속도는 도로설계의 기초가 되며, 곡선반경, 시거(視距), 폭 등의 선형요소는 설계속도와 직접적인 관계가 있다. 설계속도는 한 계통의 노선에 대해서는 일정한 것이 좋으나, 지형 기타 조건으로 동일한 설계속도를 채용할 때 공사비가 증대하고 비경제적으로 될 경우에는 구간에 따라 설계속도를 변경하는 것이 합리적이다.

도로구조시설기준에는 도로의 구분에 따라 설계속도를 표 4.3과 같이 정하고 있다.

표 4.3 설계속도

도로의 구분		설계속도(㎞/hr)
		지방지역		도시지역
		평지	산지
고속도로		120	100	100
일반도로	주간선도로 보조간선도로 집산도로 국지도로	80 70 60 50	60 50 40 40	80 60 50 40

설계속도의 최고값 120㎞/hr는 자동차의 성능, 외국의 실적, 나아가서 인간의 감각적 기능의 한계 등을 고려하여 정하고, 완전출입제한된 고속도로의 평지부에 적용한다. 또 일반도로의 최고값은 출입제한을 하지 않는 교통제어를 전제로 하여 80㎞/hr로 한다. 설계속도의 최저값은 자동차전용도로에서 100㎞/hr, 일반도로에서 40㎞/hr로 되어 있으며, 이것은 우리나라의 지형조건이나 고도의 토지이용 상황을 고려하여 정한 것이다.

설계속도는 도로의 구분에 따라 표 4.3의 속도 이상으로 하여야 하지만, 지형상황 및 경제성 등을 고려하여 필요한 경우에는 20㎞/hr범위안의 속도를 뺀 속도를 설계속도로 할 수 있다.

설계구간

설계구간이란 도로조건과 교통조건을 고려하여 동일한 설계기준을 적용하는 구간이다. 하나의 설계구간은 자동차가 안전하고 쾌적하게 주행할 수 있는 충분한 길이를 가져야 하며, 주요 교차로(인터체인지 포함)나 도로의 주요시설물 사이의 구간으로 한다.

설계구간의 대략적인 길이는 고속도로, 지방지역 간선도로의 설계구간은 30~20㎞, 지방지역 기타도로는 15~10㎞, 도시지역 일반도로는 주요한 교차점 간격으로 한다.

인접한 설계구간과의 설계속도의 차이는 20㎞/hr 이하가 되도록 한다. 설계속도의 차가 20㎞/hr를 넘는 설계구간을 접속시키면 도로의 기하구조가 크게 변하므로, 교차부 또는 접속부의 경우를 제외하고는 상호 접속시켜서는 안된다.

설계구간의 변경점은 지형, 지역, 주요 교차점, 인터체인지 등 교통량이 변화하는 지점, 교량, 터널 같은 구조물이 있는 곳 등 운전자가 무의식적으로 상황의 변화를 감지할 수 있는 지점을 택한다.

출입제한

출입제한은 도로의 유출입을 특정지점으로 제한하는 것을 말하며, 출입제한에는 완전출입제한과 불완전출입제한의 2종류가 있다.

완전출입제한이란 자동차교통을 우선으로 취급하기 위하여 그 도로와의 연결은 한정된 출입로만으로 하고 평면교차나 인접도로와의 직접연결을 금지하는 상태를 말하며, 불완전출입제한이란 몇 개의 평면교차나 시도와의 직접연결을 허용하는 정도까지 완화된 상태를 말한다. 따라서 불완전출입제한의 도로에는 평면교차가 있으나 완전출입제한도로에는 모든 교차가 입체교차로 된다.

고속도로와 자동차전용도로는 교차하는 모든 도로와 입체교차가 되어야 하며, 지정된 곳에 한하여 자동차만 출입이 허용되도록 한다. 다만, 지형상황 등을 고려하여 부득이하다고 인정되는 경우에는 평면교차를 허용할 수 있다.

상기 이외의 도로에 대한 출입제한의 채택기준은 행정상이나 도로계획상의 문제로서 획일적인 기준을 정하는 것은 곤란하다. 출입제한을 실시하기 위한 요건으로서는 첫째, 계획교통량이 많을 것, 둘째, 장거리교통의 비율이 클 것, 셋째, 노선의 계획연장이 길 것 등이다.

도로의 횡단면 구성

횡단면의 구성요소와 고려사항

노면을 구성하는 요소는 차도, 중앙분리대, 길어깨, 주정차대, 자전거도로, 보도로서, 이들이 짝지어져서 여러 가지의 노면이 구성된다. 주정차대는 차도의 오른쪽끝에 설치하며, 보도, 자전거도로는 차도의 바깥쪽에 설치한다. 노면 구성요소의 일례를 들면 그림 4.2와 같다.

도로의 횡단면 구성을 정하는 데 있어서 다음 사항을 고려할 필요가 있다.

① 계획도로의 기능에 따라 횡단면을 구성하며, 설계속도가 높고 계획교통량이 많은

노선에 대해서는 높은 규격의 횡단구성요소를 갖출 것.

② 계획목표년도에 대한 교통수요와 요구되는 계획수준에 적응할 수 있는 교통처리     능력을 갖출 것.

③ 교통의 안전성과 효율성을 검토하여 구성할 것.

④ 출입제한방식, 교차접속부의 교통처리능력, 교통처리방식을 연관하여 검토할 것.

⑤ 인접지역의 토지이용을 고려하여, 양호한 생활환경 보전에 노력할 것.

⑥ 도로의 횡단구성 표준화를 도모할 것.

차도 및 차로

⑴ 차도의 구성

차도는 차량 통행에 사용되는 도로의 부분으로서(자전거도로 제외), 차로로 구성되며, 직진차로, 회전차로, 변속차로, 오르막차로, 양보차로 등을 포함한다.

⑵ 차로수의 결정

차로는 자동차가 한 줄로 안전하고 원활하게 통행시키기 위하여 설치하는 띠모양의 차도의 부분을 말하며, 차로의 수는 왕복차로를 합한 것을 말한다.

도로의 차로수는 도로의 구분 및 기능, 지형상황, 설계시간교통량, 설계서비스 수준, 교차로의 차로수 등을 고려하여 정하여야 한다.

차로수	=	설계시간교통량×D/PHF	×2
		서비스교통량
	=	연평균일교통량×K×D/PHF	×2
		서비스교통량

설계시간교통량은 계획목표년도의 연평균 일교통량인 계획교통량에 30번째 시간교통량의 비율을 곱해서 구하고, 설계시간교통량에 왕복방향별 교통량의 비율을 곱한 것이 차로수 계산의 대상이 되는 교통량이다. 이 교통량에 첨두시간계수를 고려하고 해당 도로의 차로당 서비스교통량으로 나눈 값(단수는 원칙적으로 끊어올린다)을 2배하여 차로수를 구한다. 이것을 식으로 표시하면 다음과 같다.

여기서, K    : 연평균 일교통량에 대한 30번째 시간교통량의 비율

D    : 설계시간교통량에 대한 왕복방향별 교통량이 비율

PHF  : 첨두시간계수

차로수를 결정하는 데 필요한 요령은 다음과 같다.

① 차로수는 자동차의 교차통행을 고려하여 교통량이 적은 경우에도 2차로 이상

으로 하는 것을 원칙으로 한다. 일방향 도로는 목적에 따라 1차로로 할수 있다.

② 차로수의 결정은 원칙적으로 설계시간교통량에 의하여 결정한다. 그러나 도시지역      에서나 기타지역에서 국가적인 목적이나 특수여건에 의해서 해당 노선의 성격 및      서비스수준 등을 감안하여 기본 차로수를 4차로 이상으로 결정할 수도 있다.

③ 지방지역의 차로수는 짝수차로를 원칙으로 한다. 다만, 회전차량이 존재하는      교차로 구간은 홀수차로로 설계하여 좌회전차량을 직진차량과 분리하여 수용한다.

④ 도시지역의 차로수는 도로의 여건에 따라 홀수차로로 할 수 있다. 홀수차로는,      첫째 교차로와 교차로 사이구간에서 좌회전 진입을 위한 대기차로로 사용할수      있으며, 둘째 좌회전 전용차로(또는 유턴, 우회전 전용차로)로 이용할수 있으며     셋째 시간대별∙방향별로 교통량이 변할 때 가변차로로 이용할 수 있는 장점이      있다. 따라서 도시지역은 회전차량이 많고 시간대별∙방향별로 교통량이 변하므로     홀수차로가 바람직하다.

⑤ 자동차전용도로는 4차로 이상으로 한다.

⑶ 차로폭

차로의 폭은 차량폭에 여유폭을 더한 것이다. 여유폭은 주행속도에 따라 다르며   고속일수록 넓게 취해야 한다. 1차로의 폭은 고속에서는 3.50~3.60m가 이상적이며, 이 이하로는 교통용량이나 주행쾌적성에 영향을 주지만, 설계속도가 낮은 도로에는 반드시 그 정도의 폭은 필요하지 않다.

차로의 폭은 차선의 중심선에서 입접한 차선의 중심선까지로 하며, 도로의 구분, 설계속도 및 지역에 따라 표 4.4의 폭 이상으로 하여야 한다. 다만, 설계기준자동차 및 경제성을 고려하여 필요한 경우에는 차로폭을 3.0m 이상으로 할 수 있다.

표 4.4 차로의 폭

도로의 구분	차로의 최소폭(m)
	지방지역			도시지역
고속도로	3.50			3.50
일반도로	설계속도 (㎞/hr)	80 이상 70 이상 60 이상 60 미만	3.50 3.25 3.25 3.00	3.25 3.25 3.00 3.00

회전차로(좌회전차로, 우회전차로, 유턴차로)의 폭은 3m 이상을 원칙으로 하되, 필요하다고 인정되는 경우에는 2.75m 이상으로 할 수 있다.

도로에는 도로교통법의 규정에 의하여 자동차의 종류 등에 따른 전용차로를 설치할수 있다.

중앙분리대

도로에는 차로를 통행 방향별로 분리하기 위하여 분리대를 설치하거나 노면표시를 하여야 한다. 분리대는 차도를 통행 방향에 따라 분리하거나 성질이 다른 교통을 분리하기 위하여 설치하는 도로의 부분이나 시설물이다.

⑴ 중앙분리대의 기능

중앙분리대(median, medial strip)는 차도를 통행 방향에 따라 분리하고 옆부분의   여유를 확보하기 위하여 도로의 중앙에 설치하는 분리대와 측대를 말한다.

중앙분리대의 기능은 다음과 같다.

① 왕복 교통류를 분리하여 차량의 충돌사고를 방지한다.

② 금지된 유턴(U-turn)을 방지한다.

③ 도로표지 등 교통관리시설을 설치할 수 있는 장소를 제공한다.

④ 폭이 충분할 때 좌회전차로로 사용할 수 있다.

⑤ 보행자 횡단시 안전섬 역할을 한다.

⑥ 야간 주행시 전조등의 불빛을 방지한다.

⑵ 중앙분리대의 구성과 폭

중앙분리대는 분리대(separator)와 그 양쪽에 설치하는 측대(marginal strip)로 구   성되어 있다. 분리대의 폭은 차도로부터의 측방여유폭과 대향차도에서의 이탈방지   를 위한 방호책, 식수, 방현망 등의 여러 시설을 설치하기 위한 시설대의 폭을 고   려하여 정하고, 연석이나 이와 유사한 공작물로 도로의 다른 부분과 구분해야 한다    (그림 4.3).

측대는 운전자의 시선을 유도하고 옆부분의 여유를 확보하기 위하여 차도와 동일한    횡단경사와 구조로 차도에 접속하여 설치하는 부분이다.

4차로 이상의 도로에 설치하는 중앙분리대의 폭은 도로의 구분 및 지역에 따라     표 4.5와 같다. 중앙분리대의 측대의 폭은 50㎝ 이상으로 하며, 설계속도가 80㎞ /hr    미만인 경우에는 25㎝ 이상으로 한다. 분리대에 노상시설을 설치하는 경우에는     시설한계가 확보되도록 중앙분리대의 폭을 정한다.

노상시설은 중앙분리대, 길어깨, 보도, 자전거도로 또는 환경시설대 등에 설치하는   표지판, 가로등 및 방호울타리 등 도로의 부속물(공동구 제외)을 말한다.

표 4.5 중앙분리대의 폭

도로의 구분	중앙분리대의 최소폭(m)
	지방지역	도시지역
고속도로 일반도로	3.0 1.5	2.0 1.0

차로를 왕복방향별로 분리하기 위하여 노면표시를 하는 경우에는 각 노면표시의    중심간의 간격을 50㎝ 이상으로 한다.

⑶ 중앙분리대의 형식과 구조

넓은 중앙분리대의 표면형상은 오목형으로 잔디를 입히며, 자동차가 넘어갈수 있는    연석을 사용한다. 좁은 중앙분리대의 표면형상은 볼록형으로 포장을 하며,   자동차가 넘어갈 수 없는 연석을 사용한다(그림 4.4 참조)

우리나라에서는 볼록형 분리대나 잔디분리대를 많이 사용하여 왔으나, 대형사고 및 수목관리의 어려움 등으로 콘크리트 방호벽이나 가드레일과 같은 시설물을 이용한 분리대도 근래에 와서 사용하고 있다.

길어깨(노견, 갓길)

도로에는 도로를 보호하고 비상시에 이용하기 위하여 차도에 접속하여 길어깨를 설치하여야 한다. 다만, 보도 또는 주정차대가 설치되어 있는 경우에는 설치하지 아니할 수 있다.

⑴ 길어깨의 기능

길어깨의 기능을 들면 다음과 같다.

① 도로의 주요구조부를 보호한다.

② 고장차의 대피용, 기타 차량의 일시주차용으로 쓰이며, 사고와 교통의 혼잡방지에      도움을 준다.

③ 측방여유폭으로서 교통의 안전성과 쾌적성을 준다.

④ 노상시설, 지하매설물, 유지작업에 필요한 장소로서 이용된다.

⑤ 절토부의 곡선부에서는 시거를 증대시킨다.

⑥ 유지가 잘 된 길어깨는 도로의 미관을 높인다.

⑦ 보도가 없는 도로에서는 보행자가 자전거의 통행에 이용된다.

⑵ 길어깨의 구성

그림 4.5와 같이 길어깨는 차도에 접하여 측대를 설치한다. 보호길어깨는 도로의 최외측에 있으며, 길어깨를 보호하기 위한 것으로서 시설한계에는 들어가지 않는다.

보호길어깨에는 노상시설을 위한 장소로서 설치하는 것과 보도등과 접속하여 도로 끝에 설치하는 것의 2종류가 있으며, 주로 성토구간에 설치한다.

길어깨는 자동차의 하중에 견딜 수 있게 함은 물론 빗물의 침수방지, 경우에 따라서는 자전거, 보행자의 통행을 쉽게하기 위하여 포장을 하는 것이 바람직하다.

또 성토부에서는 노면수를 길어깨 끝에서 집수하여 배수시설로 흘려 보내도록 연석을 설치하는 것이 좋다.