노면배수시설

왜 배우는가: 노면배수시설은 강우 시 도로 표면의 빗물을 신속히 배제해 주행 안전과 노체 보호를 지키는 기본 시설이다. 침수·수막현상 대응과 배수시설 설계 문제에서 반복적으로 출제되므로 개념과 설계 기준을 함께 정리해야 한다.

출제 이력: 제130회 2교시 4번, 제128회 2교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

노면배수시설은 도로 노면에 내린 우수를 측구·집수정·중앙분리대 배수시설 등으로 원활히 처리하는 시설이다.

• 노면배수
• 측구
• 집수정
• 중앙분리대 배수시설
• 횡단경사
• 설계빈도
• 산지부 설계빈도

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 비가 올 때 도로 위에 물이 고이지 않고 옆으로 빠지게 하는 장치다. 물이 차로에 머무르면 차량이 수막현상으로 미끄러지고, 노면 아래 구조가 약해지므로 노면배수는 도로 안전의 출발점이 된다.

정식으로는 노면배수를 도로 노면의 우수를 원활히 처리하기 위해 설치하는 배수시설의 총칭으로 본다. 노면배수시설의 종류는 측구, 땅깎기부 집수정, 중앙분리대 배수시설로 구분한다.

측구는 노면과 땅깎기 비탈면의 물을 모아 흘려보내는 수로다. 형식은 L형 측구와 U형 측구가 대표적이다. L형 측구는 노면 및 땅깎기 비탈면 배수와 도로 보호를 목적으로 하며, 배수량이 많으면 측구 밑으로 종방향 배수관이나 U형 측구를 추가한다.

집수정은 땅깎기부 길어깨의 물을 모아 측구나 배수관으로 연결하는 시설이다. 물이 한 지점에 모이므로 유입량과 연결관 규격을 함께 검토해야 한다.

횡단경사는 도로 진행방향에 직각으로 두는 경사로, 노면 배수를 위해 설치하는 배수용 횡단경사와 평면곡선부의 편경사로 나뉜다. 배수용 횡단경사가 부족하면 노면에 물이 남아 수막현상의 원인이 된다.

설계빈도는 배수시설 규격을 정할 때 기준으로 삼는 강우강도의 재현 기간이다. 노면배수는 설계빈도를 10년으로 두고, 산지부는 20년으로 둔다. 설계빈도가 클수록 설계 강우강도가 커져 시설 규격이 커진다.

3. 등장 배경과 필요성

도로는 불투수성 포장이 넓어 강우가 땅속으로 스며들기 어렵다. 따라서 비가 오면 노면 유출량이 빠르게 늘고, 배수가 늦으면 노면에 물이 고인다. 물고임은 차량의 제동거리를 늘리고 수막현상을 일으켜 교통사고 위험을 높인다.

또한 노면 물이 비탈면이나 노체로 스며들면 흙의 함수비가 높아져 강도가 떨어지고 비탈면 붕괴와 포장 파손을 부른다. 노면배수시설은 이러한 물의 침투를 막고 경로를 정해 주는 역할을 한다.

최근에는 집중호우가 잦아져 설계 강우강도를 현실에 맞게 적용하는 것이 중요해졌다. 측구 용량이 부족하면 물이 넘쳐 도로 침수로 이어지므로, 노면배수는 도로의 침수 피해를 줄이는 기본 방안으로 평가된다.

4. 구성요소·원리·절차

노면배수시설은 도로 노면에 떨어진 우수를 모아 도로 밖으로 신속히 배출하는 시설의 묶음이다. 측구, 땅깎기부 집수정, 중앙분리대 배수시설로 구분하며, 각 시설은 설치 위치와 배수 대상이 다르다. 구성요소를 먼저 이해하면 설계빈도와 설계기준을 어느 시설에 적용하는지 쉽게 정리할 수 있다.

측구는 노면과 땅깎기 비탈면의 우수를 모아 흘려보내는 시설이다. 형식은 L형 측구와 U형 측구로 나뉜다. 땅깎기부 측구 연장이 길어지거나 배수량이 과다하면 L형 측구 밑에 종방향 배수관이나 U형 측구를 추가로 설치한다.

흙쌓기부 다이크는 노면 우수가 흙쌓기 비탈면으로 흘러 비탈면이 유실되는 것을 막는다. 길어깨와 연석으로 이루어진 삼각형 단면이나 길어깨 측구를 통해 흙쌓기부 도수로나 우수받이로 보낸다. 길어깨를 통수단면으로 쓸 때 통수폭은 길어깨 폭원(측대 포함)으로 본다.

집수정은 땅깎기부에서 측구의 우수를 모아 관로로 넘기는 구조물이다. 집수정이 막히면 노면에 물이 고여 수막현상과 제동력 저하를 일으키므로 유지관리가 중요하다.

원리는 중력에 의한 자연유하다. 노면에 종단경사와 횡단경사를 주어 물이 측구나 집수정으로 흐르게 한다. 횡단경사는 배수를 위해 설치하는 경사이며, 평면곡선부에서는 편경사가 원심력에 저항한다. 배수 능력은 강우강도, 유역 면적, 유출계수로 결정되는 우수유출량과 시설의 통수단면에 따라 정해진다. 합리식에 따르면 우수유출량은 Q = \frac{1}{360} C I A 로 구한다(Q: 유량 ㎥/s가 아닌 m³/s 환산 기준, C: 유출계수, I: 강우강도 mm/h, A: 유역면적 ha).

절차는 다음과 같다.

• 노선의 종·횡단경사와 배수 대상 유역을 조사한다.
• 설계빈도에 맞는 강우강도를 정한다.
• 유출계수와 유역면적으로 우수유출량을 산정한다.
• 시설 형식(L형, U형, 다이크, 집수정)을 지형과 연장에 따라 선정한다.
• 통수단면과 규격을 정하고 집수정 간격을 결정한다.
• 배수 경로의 연결, 맨홀 설치, 유지관리 방안을 확정한다.

노면배수는 강우강도 설계빈도로 규격과 설치간격을 정하고, 측구·집수정·관로를 연결해 중력으로 배출한다.

5. 관련 법령·기준·표준

노면배수시설의 기준은 도로 설계 기준과 도로 배수시설 설계 지침에 담겨 있다. 기준은 시설 종류별 설계빈도와 규격, 연결 방식을 정한다. 법령과 지침의 수치는 설계 시 가장 먼저 확인하는 값이다.

위 표의 설계빈도는 노면배수 기준이다. 노면배수의 강우강도 설계빈도는 일반부 10년, 산지부 20년이다. 설계빈도를 높이면 강우강도가 커져 배수 규격이 커진다. 따라서 지역 특성과 침수 피해 이력을 함께 검토해야 한다.

지자체 조례는 도로와 다른 시설의 연결 배수 기준을 정한다. 연석은 길어깨 바깥쪽에 설치해 노면 빗물을 처리하게 한다. 기존 배수체계를 해치지 않도록 연결해야 하며, 연결 배수관은 기존 배수관보다 같거나 큰 규격을 쓴다. 연결로 설치로 배수시설이 매립되는 경우 맨홀을 20m 이내 간격으로 두어 토사 제거를 쉽게 한다. 연결로 시설물의 오수나 우수가 접속 도로로 흘러들지 않도록 별도 배수시설을 둔다.

개정 연혁으로는 도로 배수시설 설계 및 관리 지침의 개정이 있다. 설계빈도 수치 자체는 과거부터 일반부 10년, 산지부 20년 체계를 유지해 왔다.

10년과 20년은 설계빈도를 답안에 함께 적는 핵심 값이다.

6. 유형과 비교

노면배수시설은 설치 위치와 형상에 따라 측구, 땅깎기부 집수정, 중앙분리대 배수시설로 나뉜다. 측구는 다시 L형 측구, U형 측구, 흙쌓기부 다이크로 나뉜다. 설계 목적과 설치 조건이 다르므로 유형별 특징을 비교해 답안에 쓴다.