2020년 09월 30일, 수요일


국토와교통

2020년 9월호
(통권 434호)


지주핀 브레이크 시스템 구조 차량 충격흡수시설


  김정현 기자     입력 2020/08/05 (수)



교통신기술 제50호 지정, 신속한 설치로 도로안전·시공성 확보
 
차량 충돌시 지주핀 브레이크 시스템의 상부지주와 연결된 슬라이드 플레이트가 분리되면서 지주핀과 슬라이드 플레이트의 마찰력에 의해 충격을 흡수하는 충격흡수시설이 나왔다.

충격흡수시설은 주행 차로를 벗어난 차량이 도로상의 구조물과 충돌하기 전에 차량의 충격에너지를 흡수하여 정지하도록 하거나, 차량의 방향을 교정하여 본래의 주행차로로 복귀하도록 하는 시설이다. 충격흡수시설은 도로를 운전할 때 쉽게 만나볼 수 있다. 중앙분리대나 교각 앞, 교대 앞, 연결로, 지하차도, 터널 앞, 요금소 등에서 노란색과 검은색 등으로 설치되어 경각심을 일깨워주고 차량 충돌시 탑승자의 안전을 지켜주는 시설이다.

충격흡수시설의 안전성은 무엇보다 중요하다. 검증되지 않은 충격흡수시설에서 사고가 발생할 경우 구조물이 차량을 관통하여 탑승자의 안전을 위협할 수도 있으며, 충돌시 반발력과 비산물 등으로 인하여 2차 사고가 발생할 수 있다.

이에 우신그린산업㈜가 개발한 ‘지주핀 브레이크 시스템의 구조로 상부지주와 결합된 지주베이스의 마찰력에 의한 차량 충격흡수시설’은 차량의 정면 충돌시 상부지주와 지주핀 브레이크 시스템이 이탈되면서 발생하는 마찰력으로 충돌에너지를 흡수하며, 또한 상·하부 지주베이스가 분리되면서 발생하는 마찰력, 지주베이스를 따라 설치된 와이어와 와이어에 체결된 여러개의 완충파이프로 충돌에너지를 흡수하는 충격흡수시설이다. 이러한 기술력을 바탕으로 2020년 6월 교통신기술 제50호로 지정됐다.
 
■ 기술개발자
 · 우신그린산업㈜ (대표이사 김근이)
   경기도 시흥시 옥구천서로 189 (정왕동)
   www.wsgreen.co.kr
■ 교통신기술 제50호
   보호기간 : 2020. 6. 1 ~ 2025. 5. 31 (5년)
 
 
 
도로 안전 책임지는 충격흡수시설
국토교통부 도로안전시설 설치 및 관리지침에 따르면 충격흡수시설은 용도에 따라 일반적인 충격흡수시설, 방호울타리 단부처리시설, 트럭 탈부착용 충격흡수시설 등이 있다.

여기서 충격흡수시설은 차량의 충격에너지를 흡수하여 차량을 정지하도록 하거나, 방향을 교정하여 안전하게 주행차로로 복귀시켜주는 기능을 한다. 또한 운전자가 위험물의 위치를 쉽게 파악하여 차량의 주행속도를 줄이거나, 차로 변경 등 적절한 행동을 취할 수 있도록 도와준다.

충격흡수시설의 성능을 결정하는 것은 ▲탑승자 보호성능, ▲충격흡수시설의 거동, ▲충돌 후 차량의 거동 3가지다. 구체적인 성능 평가 기준은 차량방호 안전시설 실물충돌시험 업무 편람에 따른다. 충격흡수시설은 안전을 위하여 충격흡수시설의 공간, 설치장소, 설치장소의 시선유도를 고려하여 설치된다.
 
탑승자 안전성 확보한 단계적 충격 흡수 기술
이에 따라 개발된 신기술은 충돌 시 차량으로 가해지는 충격을 단계적으로 흡수시켜 차량 탑승자에 가해지는 충격을 최소화할 수 있어 안전성을 확보했다. 신기술은 정면 충돌시 상부지주와 지주핀 브레이크 시스템이 이탈되면서 지주핀의 마찰력과 상·하부 베이스의 슬라이딩 분리 체결볼트의 토크값에 의해 충격을 흡수한다. 지주핀 브레이크 시스템이 분리되어 이동하기 때문에 지주핀 브레이크 시스템에는 충격이 거의 전달되지 않는 충격 완충 기술이다.

또한 측면 충돌시 수직봉과 지주핀 브레이크 시스템을 연결하는 체결볼트는 이탈되지 않으며, 이때 수직봉은 상·하부 지주베이스 연결대의 결합으로 이동 변형이 없어 충돌차량이 대향차선으로 넘어가지 않게 하는 역할을 한다.
 



핵심기술 ‘지주핀 브레이크 시스템’
신기술의 주요 구성은 ▲지주핀 브레이크 시스템, ▲가드레일 단부 충격흡수장치, ▲케미컬앙카 시공 등으로 구분할 수 있다.

지주핀 브레이크 시스템은 차량이 충돌할 경우 8개의 지주핀에 의한 마찰력으로 1차 충격을 흡수하고 다수의 지주가 후부로 이탈하면서 2차로 충격을 흡수하도록 개발됐다. 이에 따라 충돌시 탑승자의 생명보호와 함께 파손시 교체가 용이한 구조로 되어 있다. 슬라이드 플레이트에는 지주핀을 고정하기 위한 홈이 형성되어 있다.

고정플레이트는 베이스 플레이트의 양측으로 적층되며, 여러개의 볼트체결공과 핀설치공이 형성되어 고정설치된다. 베이스 플레이트에 설치된 한 쌍의 고정플레이트와 고정플레이트 사이의 중앙부에 통공이 형성되며, 둘레면을 따라 복수개의 핀슬롯이 형성되고, 고정플레이트의 핀설치공에 지주핀이 결합된다. 이에 따라 차량 충돌이 발생하면 핀슬롯이 지주핀의 하단부에 긁혀져 반복되는 충격으로 외력을 상쇄하도록 슬라이드 플레이트가 구성되어 있다.

가드레일 단부 충격흡수장치는 하단에 사각형의 완충파이프를 관통하여 와이어가 설치되어 충격으로부터 완충 역할을 한다. 기존기술은 폐타이어나 물이 채워진 물통을 사용한 것과 비교하여 안전성과 실용성을 높였다. 수직봉은 상·하부지주 연결대의 볼트체결 결합으로 작용한다. 측면 충돌시 수직봉의 변형이 없어 가드레일의 전도로 인한 2차 사고를 예방할 수 있다.

와이어 및 완충파이프 또한 충격흡수시설 하단에 사각형 완충파이프를 관통하여 와이어가 설치되어 2차 사고 및 차량 전도를 예방할 수 있다.
또한 기존기술은 시간이 흐름에 따른 열화 현상으로 초기 자재의 인장력을 기대하기 어려운 반면 신기술은 용융도금을 통해 열화현상으로 생기는 단점으로 보완했다.
 

 
시공시간 단축 첨단기술, 조달청 우수조달 제품 지정
신기술의 특징은 ▲케미컬앙카 시공으로 시공시간 단축, ▲항타장비를 사용하지 않아 교통지·정체 현상 최소화, ▲제품내부의 내용물 없이 설치 가능이다. 이를 통해 공사비와 유지보수비를 절감하고 도로정체 및 2차 사고를 예방할 수 있다.

케미컬앙카 시공은 드릴천공 후 케미컬앙카로 지주베이스를 고정하여 신속한 설치로 비용을 절감하고 시공시간을 단축할 수 있다. 장비 및 완충재 없이 시공하여 시공시간을 단축하는 기술은 시공성 측면에서 획기적인 기술이다.

기존기술이 3시간 30분 걸리는데 반하여 신기술은 1시간 30분만에 시공할 수 있는 것이다. 기존기술은 도로를 컷팅하고 콘크리트 기초 시공으로 장비를 사용하기 때문에 시공시간이 소요되고 도로정체 및 2차 사고의 위험성에 노출될 수 있는 반면, 신기술은 직접 도로에 케미컬앙카 시공하여 장비와 완충재 없이 와이어 및 완충파이프로 시공하여 시공시간을 단축할 수 있다. 이러한 첨단 시공기술을 바탕으로 조달청 우수조달 제품으로 지정되기도 했다.

공정도 단순하다. 지주핀 브레이크 시공, 프레임 설치, 가드레일 조립 등 단순한 공정으로 시공을 완료할 수 있다. 또한 내용물이 없어 부품 교체 및 보수를 용이하게 할 수 있다. 이처럼 기존기술은 터파기 등 장비를 사용하여 소음이 발생하고 주변환경 및 도로정체를 유발할 수 있으나 신기술은 단순한 시공법을 바탕으로 시공시간을 단축하고 제품 재활용이 가능하여 유지관리 편의성을 강화할 수 있다.
 
유지보수 부분교체 경제성 확보, 도로 지·정체 예방
유지보수 측면에서도 기존기술은 항타장비로 인한 작업으로 많은 작업공간과 시간이 필요한 반면 신기술은 드릴천공에 의한 앙카 고정방식으로 신속한 설치가 가능하다. 또한 지주베이스 파손시에 볼트 해체에 의한 부분 교체가 가능하여 신속한 보수와 유지관리비용을 절감할 수 있다. 기존기술은 충돌시 상부파단 및 하부지주 변형으로 전체적인 재시공을 필요로 했던 것에 반하여 진일보한 기술인 것이다.

우신그린산업㈜이 개발한 교통신기술 제50호 지주핀 브레이크 시스템의 구조로 상부지주와 결합된 지주베이스의 마찰력에 의한 차량 충격흡수시설은 안전성 확보, 시공시간 단축, 유지관리 교체비용 단축, 경제성 확보, 도로교통 지·정체 예방 등 이러한 기술력을 바탕으로 앞으로 국내외 도로건설공사 현장에서 활발히 활용될 것으로 기대된다.
 
김정현 기자 (ltmkjh@hanmail.net)
 
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