설계속도

왜 배우는가: 설계속도는 도로의 곡선반지름, 편경사, 시거, 종단곡선 등 거의 모든 기하구조 기준을 결정하는 기초 값이라 실무 설계의 출발점이다. 기술사 시험에서도 기하구조와의 관련성, 적용상의 문제점을 묻는 형태로 여러 교시에 걸쳐 반복 출제된다.

출제 이력: 제126회 2교시 3번, 제121회 4교시 3번, 제110회 3교시 1번, 제100회 3교시 2번, 제97회 3교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

설계속도는 도로설계의 기초가 되는 자동차의 속도로, 기하구조 요소의 최소·최대 기준을 정하는 값이다.

핵심 키워드

• 설계속도(design speed)
• 도로설계의 기초
• 기하구조 요소(평면·종단선형, 횡단구성, 편경사, 시거)
• 정지시거(stopping sight distance)
• 설계 일관성(design consistency)
• 운영속도(operating speed)
• 설계기준자동차

2. 개념 풀이

쉽게 말하면 설계속도는 "이 도로를 달리는 운전자가 안전하게 달릴 수 있다고 가정한 속도"다. 도로를 만들 때 곡선이 얼마나 굽어야 하는지, 앞을 얼마나 멀리 볼 수 있어야 하는지를 이 속도에 맞춰 정한다.

법령상 정의는 "도로설계의 기초가 되는 자동차의 속도"다(도로의 구조·시설 기준에 관한 규칙 제2조). 학술적으로는 도로 설계요소의 기능이 충분히 발휘될 수 있는 조건, 즉 양호한 기상과 적은 교통량에서 평균적 운전 실력의 운전자가 쾌적하게 운전할 수 있는 구간의 최고안전속도로 설명한다.

핵심 용어를 나누어 보면 다음과 같다.

설계속도는 기하구조를 정하는 기준 속도다. 실제 주행속도와는 다르다.

설계기준자동차는 도로 구조설계의 기준이 되는 자동차를 말하며, 설계속도와 함께 차로폭·곡선 등 치수를 정하는 데 쓰인다.

설계 일관성(design consistency)은 인접한 구간의 운영속도 차이가 작도록 선형을 맞추는 개념이다. 설계속도만으로는 구간 사이의 급격한 변화를 잡아내지 못하기 때문에 이 개념이 보완으로 등장했다.

운영속도(operating speed)는 실제 운전자가 주행하는 85% 속도 등으로 측정하는 값이다. 설계속도와 구분해서 써야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

도로의 기하구조는 한번 건설하면 바꾸기 어렵다. 따라서 설계 단계에서 어떤 속도를 기준으로 할지를 먼저 정해야 한다. 설계속도는 이 기준을 제공하기 위해 도입됐다.

설계속도가 필요한 이유는 세 가지다. 첫째, 곡선반지름과 편경사를 정해 원심력에 대응하기 위해서다. 둘째, 정지시거를 확보해 장애물을 발견한 뒤 멈출 수 있게 하기 위해서다. 셋째, 종단곡선 등 선형 요소의 최소 기준을 일관되게 적용하기 위해서다.

설계속도는 도로의 기능별 구분과 지역별 구분에 따라 표로 정해진다. 주간선도로의 고속국도는 지방지역 평지에서 120km/h, 도시지역에서 100km/h다. 다만 지형 상황 및 경제성 등을 고려하여 필요한 경우에는 표의 값에서 시속 20km 이내를 뺀 값으로 정할 수 있다(규칙 제8조).

또 설계속도는 최소 기준을 제시하는 하한의 성격을 가진다. 이 점 때문에 설계속도 이하에서는 운전자가 기대하지 않던 급격한 변화가 생길 수 있다는 한계가 지적되고, 이후 설계 일관성 개념이 주목받게 됐다.