평면교차로 시거

왜 배우는가: 평면교차로 시거는 교차로 사고를 줄이기 위한 설계의 기본 조건이다. 실무에서 교차로 안전 검토의 출발점이 되고, 시험에서도 교차 설계 문제의 핵심 항목으로 반복해서 나온다.

출제 이력: 제138회 3교시 3번, 제119회 4교시 6번, 제114회 1교시 9번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

평면교차로 시거는 운전자가 교차 동작을 안전하게 마칠 수 있는 거리다.

평면교차로 시거는 같은 높이에서 도로가 만나는 교차로에서, 운전자가 상대 차량과 장애물을 보고 진입·통과·회전을 끝낼 수 있는 거리다. 같은 교차로라도 운전자의 위치와 교차 동작에 따라 필요한 거리가 달라진다는 점이 핵심이다.

핵심 키워드

• 평면교차로: 같은 평면에서 둘 이상의 도로가 만나는 지점이다.
• 교차로 시거: 교차 동작을 충돌 없이 완료하는 데 필요한 가시 거리다.
• 정지시거: 설계속도로 달리는 차량이 장애물 앞에서 멈출 수 있는 거리다.
• 교차 동작: 직진, 좌회전, 우회전, 횡단처럼 교차로를 지나는 이동 방식이다.
• 시야삼각형: 운전자 눈 위치와 접근 차량 궤적으로 정해지는 확보 영역이다.
• 임계간격: 교차 차량이 상충 없이 진입할 수 있는 최소 시간 간격이다.
• 설계속도: 도로 기하구조를 정할 때 기준으로 삼는 속도다.
• 상충: 두 차량의 이동 경로가 같은 공간과 시간에서 겹치는 상태다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 교차로에서 앞이 잘 보여 제때 멈추거나 안전하게 지나갈 수 있는 거리다. 운전자는 신호, 표지, 다른 차량, 보행자를 발견하고 판단한 뒤 행동해야 하므로, 그 과정이 끝날 때까지 필요한 공간이 확보되어야 한다.

정식 정의는 다음과 같다. 교차로 시거는 교차로에 접근하는 운전자가 상충 가능한 차량과 보행자를 인지하고, 선택한 교차 동작을 충돌 없이 완료하는 데 필요한 가시 거리다. 교차로 시거는 정지시거(stopping sight distance)와 비교할 때 자주 더 길다. 정지시거는 정지 한 가지만 본다. 반면 교차로 시거는 진입·통과·회전 같은 동작의 시간과 거리를 함께 본다. 정지시거는 설계속도로 달리는 차량이 장애물 앞에서 정지할 수 있는 거리이다. 교차로 시거는 교차로 통제 방식과 교차 동작 종류에 따라 달라진다.

핵심 용어는 다음 세 가지로 정리한다.

• 교차 동작 시거: 동작 종류에 따라 요구되는 거리가 다르다. 좌회전은 맞은편 차량 흐름을 건너야 하므로 직진보다 긴 시거를 요구하는 것이 일반적이다.
• 인지·판단 시간: 운전자가 상충을 발견하고 행동을 정하는 데 드는 시간이다. 이 시간이 길수록 필요한 시거도 길어진다.
• 임계간격(critical gap): 주도로 차량 사이의 빈틈 가운데 교차 차량이 안전하게 진입할 수 있는 최소 간격이다. 임계간격이 길면 교차 동작에 필요한 시거도 길어진다.

설계자는 교차로 형상을 정할 때 이 거리를 시야삼각형으로 옮겨 놓는다. 그리고 그 삼각형 안에 건물, 수목, 주정차 차량이 들어가지 않도록 관리한다.

3. 등장 배경과 필요성

도로망은 교차점을 통해 서로 연결된다. 그 연결의 가장 기본적인 형태가 평면교차다. 평면교차는 구조물을 만들지 않아 비용이 적지만, 서로 다른 방향의 흐름이 한 지점에서 만나므| 므로 상충이 집중된다.

교차로에서 생기는 충돌은 속도가 높을수록 피해가 커지기 쉽다. 그래서 상충을 줄이고 운전자가 위험을 미리 알아챌 수 있도록 시거를 확보하는 것이 설계의 출발점이 되었다.

교차 설계 기준도 같은 방향으로 정비되어 왔다. 도로의 구조ㆍ시설 기준에 관한 규칙은 교차하는 도로의 교차각을 직각에 가깝게 하도록 정한다. 교차각이 직각에 가까우면 운전자가 양방향 접근 차량을 한눈에 살피기 쉬워져 시거 확보에 유리하다.

교차로 통제 방식도 배경이 된다. 신호, 정지표지, 양보표지, 무통제 같은 교차로 통제 방식에 따라 운전자가 판단해야 할 내용이 달라진다. 무통제나 양보 방식은 운전자가 스스로 진입 여부를 정해야 하므로 더 긴 시거가 필요하다.

설계 단계에서 시거를 확보하지 못하면 운영 단계에서 속도 제한, 신호 추가, 통행 제한 같은 보완책에 기대게 된다. 이런 보완은 이용자에게 불편을 주고 비용도 늘린다. 그래서 시거는 사후 대책이 아니라 설계 단계의 기본 조건으로 다룬다.

최근에는 교차로를 지나는 이용자가 차량만이 아니다. 자전거도로와 일반도로가 평면으로 만나는 곳에서도 교차점 주변의 시야를 확보하도록 규칙이 정해져 있다. 따라서 시거 검토 대상이 보행자와 자전거 이용자까지 넓어졌다.

교차로 시거는 충돌 예방의 기본 조건이다.

4. 구성요소·원리·절차

평면교차로 시거는 두 가지로 나눠 본다. 접근로에서 정지선 앞에 안전하게 설 수 있는지 보는 정지시거(Stopping Sight Distance, SSD)와, 교차 동작을 끝낼 수 있는지 보는 교차로 시거다. 두 시거 모두 운전자 눈 위치, 대상물, 설계속도를 공통으로 쓴다. 구성요소는 다음 표와 같다.

표의 요소는 서로 얽혀 있다. 설계속도가 높으면 정지시거가 길어지고, 임계간격이 길면 교차로 시거도 길어진다. 접근로에서는 정지시거를, 교차점에서는 교차로 시거를 각각 확보한다.

채점에서 핵심은 정지시거 = 인지반응거리 + 제동거리이다.

$S = 0.278Vt + V^2 / (254(f ± i))$

S는 정지시거(m), V는 설계속도(km/h), t는 인지반응시간(s), f는 종방향 마찰계수, i는 종단경사(소수)다. 첫째 항 0.278Vt는 인지반응거리이고, 둘째 항은 제동거리다. 0.278은 km/h를 m/s로 바꾸는 값(1000/3600)이다. 254는 2g(19.6)에 3.6²(12.96)을 곱한 상수다. 제동거리 식 V²/(2gf)에서 속도를 km/h로 쓰기 위한 값이다. 오르막은 분모에 경사를 더하고 내리막은 뺀다. 정지시거 설계에서는 느린 운전자를 기준으로 인지반응시간 2.5초를 쓴다.

교차로 시거는 주도로 차량이 임계간격 동안 이동하는 거리로 구한다. 식은 다음과 같다.

$D = 0.278 V_m t_g$

D는 교차로 시거(m), V_m은 주도로 접근속도(km/h), t_g는 임계간격(s)이다. 임계간격(Critical Gap)은 부도로 차량이 출발·가속하여 주도로를 횡단하거나 회전하는 데 필요한 최소 간격이다. 좌회전은 대향 직진 차량을 기다려야 하므로 임계간격이 가장 길다. 동작별 임계간격과 설계차량을 따로 정해 계산한다. 신호교차로는 신호를 인지하고 정지할 시거를, 비신호교차로는 충돌 없이 진입·통과할 시거를 중점 확인한다. 시야삼각형은 정지선 앞 운전자 눈 위치에서 주도로 양방향으로 그은 선이 만드는 영역이다. 이 영역에 수목이나 구조물이 있으면 운전자가 접근 차량을 늦게 본다.

교차로 시거 산정 절차는 다음과 같다.

• 교차로 유형과 통제 방식(신호, 정지, 양보, 비통제)을 정한다.
• 접근로별 설계속도와 종단경사를 정한다.
• 정지선 위의 운전자 눈 위치를 설정한다.
• 회전·횡단 동작별 임계간격과 설계차량을 정한다.
• 식으로 정지시거와 교차로 시거를 구한다.
• 눈 위치에서 주도로 접근 차량까지 시야삼각형을 작도한다.
• 시야삼각형 안의 수목·구조물·주정차를 확인하고, 시거가 부족하면 제거, 속도 저감, 통제 방식 변경 중 하나를 검토한다.

흐름도에서 시거가 부족하면 설계속도나 통제 방식으로 되돌아가 다시 계산한다.

5. 관련 법령·기준·표준

평면교차로 시거와 관련된 기준은 도로 기준과 자전거도로 기준으로 나뉜다. 「도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙」 제32조는 교차로 종단경사를 3퍼센트 이하로 정한다. 주변 지장물과 경제성을 고려해 필요하다고 인정되면 6퍼센트 이하로 할 수 있다. 같은 조는 교차각을 직각에 가깝게 하고, 좌회전차로가 필요하면 직진차로와 분리하도록 정한다. 「자전거 이용시설의 구조·시설 기준에 관한 규칙」은 자전거도로와 일반도로의 평면교차를 따로 정한다. 자전거도로가 일반도로와 평면교차하면 교차각은 90도로 하고, 교차점 양측 25미터 이상 구간의 시야에 장애가 없도록 한다. 시야를 확보하지 못하거나 종단경사가 3퍼센트 이상이면 교차가 시작되기 전 3미터 이상 지점에 자전거 과속방지용 안전시설을 설치한다. 자전거도로 시거 관련 조문은 다음과 같다.

• 정지시거는 자전거도로 중심선 위 1.4미터 높이에서 중심선 위 0.15미터 물체의 윗부분을 볼 수 있는 거리로 잰다.
• 자전거도로 설계속도는 자전거전용도로 시속 30킬로미터 이상으로 한다. 자전거보행자겸용도로와 자전거전용차로는 시속 20킬로미터 이상으로 한다.

기준값을 한 표로 모으면 다음과 같다.

표의 도로 기준은 교차각과 종단경사를, 자전거 기준은 교차점 시야와 과속방지 시설을 정한다. 교차로 시거 산정값은 이 최소 조건을 만족하는 범위에서 적용한다. 미국 AASHTO 설계 기준은 승용차의 임계간격을 좌회전 7.5초, 우회전과 횡단 6.5초로 쓴다. 「도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙」 제32조는 교차로 종단경사를 3퍼센트 이하로 정한다. 제3항은 2013년 3월 23일과 2020년 3월 6일에 개정됐으며, 회전차로·변속차로·교통섬 같은 도류화시설을 설치할 수 있다고 정한다. 교차로 시거 계산값은 교차각, 종단경사, 설계차량 조건과 함께 검토한다. 계산값이 기준값과 어긋나면 기준값을 우선하여 설계를 고친다.

6. 유형과 비교

평면교차로 시거는 통제 방식과 회전 동작에 따라 필요한 거리가 달라진다. 같은 교차로라도 신호가 있는지, 정지 표지가 있는지에 따라 운전자가 판단할 시간과 거리가 다르기 때문이다. 통제 방식별 요구 수준을 먼저 구분해 두면 설계 기준을 잡기 쉽다.

무통제 교차로는 운전자가 간격을 직접 판단하므로 가장 긴 시거를 요구한다. 전방향 정지는 통과 순서가 정해져 판단 부담이 가장 작다. 신호 교차로는 신호 현시를 인지하는 거리가 기준이 된다.

시거의 성격을 나눠 보면 두 기준이 구분된다.