기 술

도로를 직선으로 만들면 공사비도 적게 들 뿐만 아니라 가고자 하는 목적지까지 최단 거리로 가장 빠르게 갈 수 있다. 두 지점을 최단 거리로 연결하는 선이 직선이기 때문이다. 하지만 높은 산이나 문화재와 같은 특수 시설을 피해 가려면 곡선이 불가피하다. 또한 도로의 직선 구간이 너무 길면 도로가 단조로워 운전자가 졸기 쉬우며, 오랫동안 직선으로 달리다가 갑자기 곡선이 나타나면 운전자가 제대로 대응하지 못해 사고 발생이 늘어난다. 그렇기 때문에 선진국의 고속도로는 모두 곡선으로 되어 있으며 우리나라에서도 도로 설계 시 일반적으로 70초 이상을 직선으로 주행하지 않도록 제한하고 있다.

도로의 곡선 부분을 설계할 때는 운전하기 쉽고도 안전하게 해야 한다. 자동차를 운전할 때 운전대를 똑바로 잡고 있으면 자동차가 직선으로 가고, 운전대를 일정한 각도로 잡고 있으면 원을 그리며 돈다. 그래서 도로의 곡선은 원을 이루는 곡선에 따라 만들어지는 것이 원칙이다.

<그림 1>

<그림 1>은 가상 도로의 평면 선형이다. 직선 구간을 지난 후에 반 시계 방향으로 회전 반경이 작은 원이 붙어 있고, 그 원곡선 끝에 회전 반경이 다소 큰 원형 구간이 시계 방향으로 전개된다. 이 그래프 아래에 나와 있는 운전대의 각도는 직선 구간에서는 0도지만, 회전 반경이 작은 곳에서는 운전대를 왼쪽으로 많이 틀어 그 각도를 유지하다가 두 번째 원형 구간에서는 오른쪽으로 틀어야 한다. 하지만 이대로 운전한다면 직선 구간에서 원형 구간으로 진입할 때 운전대 각도를 0도에서 순간적으로 일정 각도로 틀어야 하고, 두 번째 원으로 진입할 때는 반대 방향으로 틀어야 하는 어려움이 따르고 사고의 위험성도 높다.

이러한 상황을 피하려면 차량이 고속으로 주행하는 도로에는 곡선 반경을 가능한 한 크게 잡아 설계해야 하고, 직선과 원곡선 사이 또는 원곡선과 원곡선 사이에 급격한 운전대의 각도 변화를 완화하기 위한 완화 곡선을 삽입해야 한다. 만일 직선에서 갑자기 반경이 작은 원곡선이 시작된다면 운전대의 각도를 0도에서 갑자기 크게 돌려야 한다. 그리고 원곡선이 끝나 직선이 회복되면 또 급하게 운전대의 각도를 0도로 복귀시켜야 한다. 곡선 뒤에 바로 또 다른 곡선이 이어질 때도 마찬가지로 운전대를 급하게 돌려야 한다. 이때 차가 고속으로 달리고 있다면 뒤집히기 쉽다. 이렇게 무리한 운전대 조작을 피하기 위해 '완화곡선'이 필요하다. 완화곡선은 직선과 곡선 또는 곡선과 곡선 사이에 삽입되는 나선형 곡선을 말한다. <그림1>의 도로 선형을 기준으로 완화곡선을 삽입하면, 직선과 회전 반경이 R1인 원곡선 사이에 들어갈 완화곡선은 처음에는 직선으로 시작했다가 원곡선에 도달할 때는 그 반경이 원곡선의 반경과 같아지도록 만들어야 한다. 이 경우 곡선의 회전 반경은 무한대(∞)에서 R1까지 점진적으로 변하게 된다.

◆ 2013년 3월 사설모의고사(대성), 국어A 독서 영역 ‘기술' 지문

◆ 개요 : 신부용, 유경수, '도로 위의 과학',  사고를 예방하고 안전 운행을 할 수 있게 하기 위한 도로 설계 방법에 대해 설명하고 있는 글이다. 도로는 교통 사고를 예방하기 위해 그리고 특수 시설을 피하기 위해 곡선형으로 만들어야 하는데, 이때 직선과 곡선이 이어지는 부분, 곡선과 또 다른 곡선이 이어지는 부분에서 운전대 각도의 급격한 변화로 인해 사고가 날 수 있으므로 급격한 각도의 변화를 줄일 수 있는 완화곡선을 삽입하여 도로를 만들어야 한다는 것을 설명하고 있다.