도로의 최소곡선반경과 편경사(편구배) 계산 글을 작성하던 중, ‘도로의 구조ㆍ시설 기준에 관한 규칙 21조‘가 적설·한랭지역에서의 최대 편경사를 더 낮게 제한함을 알게 되어 궁금증이 생겼다. 편경사의 목적이 차량이 바깥으로 튕겨 나가는 상황을 방지하기 위한 것이라면, 마찰계수가 낮아지는 적설·한랭지역에서의 편경사를 더 높게 설정하는 것이 안전규칙 상 필요하다 단순하게 생각했기 때문이다.

그러나 다음과 같은 이유로, 적설한랭지역의 최대 편경사가 더 낮게 제한되어야 함을 알게 되었다.

저속/정차 시 원심력 부재 상황에서도 힘의 평형 유지 필요

눈이 많이 오거나 도로가 얼어붙은 상황에서는 일반적으로 차량이 곡선부에서 제 속도를 내지 못하고 서행하거나 정체될 수 있다. 이 때 속도 $v\simeq0$에 가까우므로, 차량을 바깥으로 밀어주는 원심력 $\frac{Wv^2}{gR}$은 사실상 0이 된다.

이 상태에서 차량에 작용하는 힘은 차를 경사면 아래로 끌어내리는 중력의 노면평행성분 $Wsin\alpha$, 미끄러짐을 버티는 마찰력 $f_{s}\cdot Wcos\alpha$ 이다. 이 두 힘이 존재할 때 마찰력이 중력보다 강해야 차가 아래로 미끄러지지 않는다. 따라서 횡방향마찰계수가 편경사보다 커야 하는 아래 관계가 성립해야 한다.

적설 및 한랭 시 도로 결빙 상황에서 횡방향마찰계수는 크게 작아진다. 따라서 이에 맞추어 설계기준의 편경사를 낮은 값으로 유지해야 극한의 상황에서도 주행 안전을 보장할 수 있는 것이다.

또한 설계기준의 편경사 상한값이 낮으므로, $R=\frac{v^2}{g\cdot\left(e+f_{s}\right)}$식에서 평면곡선의 최소곡선반경 값이 증가(편경사와 최소곡선반경이 반비례 관계)하여 차량이 바깥으로 밀려나는 상황에 대비해 안정성을 확보하게 된다.

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