KR100709473B1 - 와류전환형 방풍도로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노면 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체가 구축된 도로에서 벽체 상단을 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡 형성함으로 도로로 향하는 바람을 도로 밖을 향하는 와류로 전환시켜 도로 내로의 유입을 억제한 와류전환형 방풍도로에 관한 것이다.

본 발명은 노면 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체가 구축된 도로에서, 상기 벽체 상단이 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 와류전환형 방풍도로를 제공한다. 이때, 절곡된 벽체 상단 외측면에 도로 주행방향과 나란하게 리브가 돌출되도록 형성되거나, 상기 벽체 외측면이 도로 주행방향을 따라 연속적으로 요철이 형성되는 절판구조로 이루어지도록 하거나, 또는 벽체 표면에 통공이 다수개 형성되도록 하면 방풍효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 벽체를 그 하단이 도로 노면과 이격되도록 하면, 겨울철 더욱 향상된 방설 및 제설효과를 기대할 수 있다.

도로, 와류(vortex), 방풍, 방설

Description

와류전환형 방풍도로{Road with windbreak}

도 1은 기존 도로에서 바람의 유입을 나타내는 모식도이다.

도 2는 도 1과 같은 도로에서 도로 가장자리에 구축된 벽체에 대하여 바람의 유동장을 표현한 모식도이다.

도 3은 본 발명에 따른 와류전환형 방풍도로의 개념도이다.

도 4는 본 발명에 따른 와류전환형 방풍도로의 다른 예를 도시한 도면이다.

도 5는 도 4의 도로에 적용된 벽체에서의 바람의 유동장을 표현한 도면이다.

도 6 및 도 7은 차폐율에 따른 방풍효과를 보여주는 실험체와 실험결과그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 노면

20: 벽체

20a: 수직프레임 20b: 면재(面材)

21: 리브 22: 통공

30: 중앙분리대

본 발명은 와류전환형 방풍도로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 노면 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체가 구축된 도로에서 벽체 상단을 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡 형성함으로 도로로 향하는 바람을 도로 밖을 향하는 와류로 전환시켜 도로 내로의 유입을 억제한 와류전환형 방풍도로에 관한 것이다.

고가도로 또는 교량에서는 낙교사고 등 강풍에 의한 대형사고가 일어날 수 있으며, 이에 바람의 유동문제 관한 학술적, 기술적 검토가 대두되어 활발한 연구가 이루어지고 있으나, 구체적인 대응방안 마련은 미비하다. 우리나라에서도 영동고속도로, 서해안고속도로, 인천공항고속도로 등에서 강풍에 의해 차량이 전복되거나 하는 등 피해가 발생하고 있으며, 특히 영동고속도로와 같이 주변이 산으로 둘러싸인 고가도로의 경우에는 겨울철 강풍에 의한 비설 유입으로 더 큰 피해가 발생하고 있는 실정이다. 현재 이러한 강풍에 의한 피해에 대한 대책 방안으로는 차량 통행을 통제하는 소극적인 방법을 마련하고 있을 뿐이다. 그러나, 소극적인 방법에 따르는 경우 교통통제에 따른 경제적 손실이 더 커질 수 있기 때문에 보다 적극적인 대책이 요구된다.

바람의 구조물에 의한 거동은 구조물 주위에 형성되는 공기의 흐름 양상과 밀접한 관계가 있다. 물체주위의 유체흐름에 대해서 유체속에 놓여진 물체가 사각형상자나 원통형상자와 같은 뭉툭한(bluff) 단면이라면 물체 뒤편에는 와류가 발생된다. 즉, 물체의 단면에 바람이 부딪히면 유속분포가 공간적으로 일정하지 않은 박리류(박리흐름)가 발생하게 되며, 단면의 앞 모서리에서 박리된 흐름은 단면 배후에서 크게 소용돌이치면서 조직적인 와류가 되어 하류측으로 흘러가게 되는 것이다. 이에, 고가도로 또는 교량 가장자리 양변에 방풍 또는 안전을 위해 설치된 벽체는 도 1 및 도 2와 같이 도로 외부로부터 불어오는 바람을 벽체 배후면에서 와류로 전환시키면서 도로 안쪽으로 유입시키는 역할을 하게 된다. 이렇게 유입된 바람은 도로 안쪽으로 직접 유입되는 바람과 합쳐지게 되며, 그 결과 도로 내의 차량 안전에 위험을 줄 수 있다. 특히 겨울철에는 눈을 도로 안쪽 노면에 쌓이게 하여 차량 운행을 방해하거나 해동과 결빙을 반복하면서 빙판을 발생시켜 많은 위험을 가져온다.

한편, 종래의 도로는 벽체를 철근 콘크리트 구조 등으로 도로 노면과 맞닿도록 시공되어 벽체 하부가 막혀있는 구조로 되어 있다. 이와 같은 도로에서 겨울철 제설작업은 눈을 도로 가장자리로 쓸어 밀면서 쌓아놓거나 벽체를 넘겨 도로 밖으로 배출하는 방법으로 진행될 것인데, 가장자리로 쓸어 밀면서 쌓아놓는 방법은 기온이 올라가 눈이 녹으면 도로 노면을 흐르다가 다시 기온이 내려가 결빙되면 도로를 빙판으로 만들어 버리는 문제를 안고 있으며, 쌓인 눈을 벽체를 넘겨 도로 밖으 로 배출하는 방법은 중장비가 요구되거나 수작업에 의하는 경우 작업강도가 세진다는 문제를 안고 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 개선하고자 안출된 것으로서, 노면 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체가 구축된 도로에서 벽체 상단을 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡 형성함으로 도로로 향하는 바람을 도로 밖을 향하는 와류로 전환시켜 도로 내로의 유입을 억제한 와류전환형 방풍도로를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 벽체에 통공을 형성시키고 벽체 하부를 도로 노면과 이격시킴으로 특히 눈이 내리는 겨울철 방설은 물론 제설에도 효과적인 와류전환형 방풍도로를 제공하는 것이다.

상기한 목적달성을 위해 본 발명은 노면 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체가 구축된 도로에서, 상기 벽체 상단이 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡되어 있는 것을 특징으로 하는 와류전환형 방풍도로를 제공한다. 이때, 절곡된 벽체 상단 외측면에 도로 주행방향과 나란하게 리브가 돌출되도록 형성되거나, 상기 벽체 외측면이 도로 주행방향을 따라 연속적으로 요철이 형성되는 절판구조로 이루어지도록 하거나, 또는 벽체 표면에 통공이 다수개 형성되도록 하면 방풍 효과를 더욱 향상시킬 수 있다. 나아가, 상기 벽체를 그 하단이 도로 노면과 이격되도록 하면, 겨울철 더욱 향상된 방설 및 제설효과를 기대할 수 있다.

이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시예에 따라 본 발명을 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 와류전환형 방풍도로의 개념도로서, 도시하고 있는 바와 같이 본 발명은 노면(10) 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체(20)가 구축된 도로에서 벽체(10) 상단이 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡 형성된다는 특징이 있다. 사선으로 절곡된 벽체(20) 상단은 도로로 향하는 바람을 도로 밖을 향하는 와류로 전환시켜 도로 내로의 유입을 억제하는 역할을 하게 된다.

도 1과 같은 기존 도로에서 벽체는 도로 노면에서부터 곧게 형성되므로 이와 같은 벽체에 바람이 부딪히면 와류로 전환되지만 이때의 와류는 도 2에서와 같이 세기가 약화되면서 벽체를 넘어 도로 내로 유입되기 마련인데, 본 발명에서는 도 3에서와 같이 벽체(20) 상단을 외향하여 절곡함으로써 벽체(20)에 부딪힌 바람을 와류로 전환될 때 벽체(20) 상단의 절곡방향을 따라 도로 밖을 향하게 하므로 도로 내로 유입되지 못하게 된다. 즉, 절곡된 벽체(20) 상단이 와류의 방향을 도로 내부와 반대방향으로 전환시키는 것이다. 그 결과 도로를 향한 바람은 더이상 벽체(20)를 넘지 못하게 되어 도로 내로의 유입이 억제되며, 이에 따라 본 발명은 방풍도로로 역할하여 도로 내 차량 안전 주행을 도모하는데 기여하게 되고, 특히 겨울철에는 비설(飛雪) 유입 억제로 방설효과를 갖게 되는 것이다.

도 3에서와 같이 절곡된 벽체(20) 상단 외측면에는 도로 주행방향과 나란하 게 리브(21)가 돌출되도록 형성될 수 있다. 상기 리브(21)는 벽체(20)를 따라 흐르는 바람이 벽체(20)를 넘어서 도로 내로 진입하지 못하도록 차단하는 역할을 한다.

또한 도 3에서는 벽체(20) 하단이 도로 노면(10)과 이격되도록 구축되어 벽체(20)와 노면(10) 사이에 틈이 형성된 상태를 보여주고 있는데, 이는 겨울철 도로 노면(10) 위의 방설과 제설을 유리하게 하기 위함이다. 즉, 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이 도로 밖의 바람이 한쪽 벽체(20)와 노면(10) 사이의 틈을 통해 도로 내부로 유도되어 노면(10) 위에 쌓인 눈을 반대쪽 벽체(20)와 노면(10) 사이의 틈을 통해 외부로 배출시킴으로 방설효과를 유도하는 것이며, 도로 노면(10)에 눈이 쌓이는 경우 쌓인 눈을 도로 가장자리로 쓸어 밀면서 벽체(20)와 노면(10) 사이의 틈으로 직접 배출시킴으로 제설효과를 유도하는 것이다. 결국 벽체(20)와 노면(10) 사이의 틈은 도로 내의 눈의 배출통로로서 활용할 수 있게 된다. 나아가 벽체(20)와 노면(10) 사이의 틈은 도로(특히 도로 가장자리)에 쌓인 눈이 녹는 경우 흘러서 도로 밖으로 배출시키는 역할을 하기도 한다. 도로 내부에 중앙분리대(30)가 구축되는 경우에는 중앙분리대(30) 또한 그 하단이 도로 노면(10)과 이격되도록 구축하여 벽체와 노면 사이의 틈에 의한 방설효과를 방해하지 않도록 해야 할 것이다.

도 4는 본 발명에 따른 와류전환형 방풍도로의 다른 예를 도시한 도면으로 통공(22)이 다수개 형성되면서 절판구조를 갖는 다공성 벽체가 채택된 예이며, 도 5는 도 4의 도로에 적용된 벽체에서의 바람의 유동장을 표현한 도면이며, 도 6 및 도 7은 차폐율에 따른 방풍효과를 보여주는 실험체와 실험결과그래프이다.

벽체(20) 외측면이 도로 주행방향을 따라 연속적으로 요철이 형성되는 절판구조로 이루어지면 벽체(20)에 부딪힌 바람의 세기를 더욱더 약화시킬 수 있다. 그 결과 도로 내로의 강풍과 비설의 유입 억제가 가능해진다.

통공(22)이 형성된 다공성 벽체는 완전폐쇄된 벽체에 비해 방풍효과가 우수하다. 도 7에서 보는 바와 같이 벽체의 차폐율에 따라 방풍효과가 달라지는 것을 확인할 수 있는데, 차폐율이 100%(완전 폐쇄형 벽체)인 경우보다는 차폐율이 50~70%정도(가장 바람직하게는 60%로, 통공이 형성된 개방형 벽체)인 경우가 방풍효과가 우수한 것으로 나타났다. 즉, 차폐율이 각각 20%, 60% 및 100%인 벽체를 제작하여 방설효과 측정한 결과 차폐율이 20%인 경우 풍속저하 효과는 미미하였으며, 100%인 경우 벽체 주변에서의 풍속저하는 있었으나 벽체로부터 벽체 높이의 두배되는 거리에서는 오히려 풍속이 증가하는 것으로 나타났으며, 차폐율이 60%인 경우에는 풍속이 80%이상 감소하였는데 벽체로부터 벽체 높이의 8배되는 지점까지 그 효과 지속되는 것으로 나타났다. 이로부터 일정정도 개방된 다공성 벽체가 벽체 구성을 위한 재료비를 절감시키면서 방풍효과를 발휘한다는 점에서 유리하다고 하겠다. 물론, 통공(22)을 통해 바람 또는 비설이 도로 내로 유입될 수 있으나, 통공(22)을 통해 유입된 바람 또는 비설은 세기가 약화되면서 통공(22) 주변에서 맴돌다가 소멸되거나 그 아래로 자유낙하하게 되므로 통공(22)을 통해 유입된 바람과 비설은 차량이 운행하는 도로 노면 중앙부까지 영향을 미치지는 않게 될 것이다.

한편, 도 5에서는 다공성 벽체의 일례를 보여주고 있는데, 수직프레임(20a) 사이에 통공(22)이 다수개 형성된 면재(面材, 20b)가 설치된 구성이다. 즉, 수직프레임(20a)을 도로 노면(10) 가장자리에 일정간격으로 고정설치하고, 면재(20b)를 수직프레임(20a) 사이에서 수직프레임(20a)에 고정설치함으로 도로의 벽체(20)를 완성하고 있다. 이와 같은 구성의 벽체는 면재(20b)를 도로 노면(10)에서부터 이격시키는 것을 간편하게 처리할 수 있다. 면재(20b)와 도로 노면(10) 사이의 틈은 전술한 바대로 방설 및 제설에 효과를 발휘하게 될 것이다. 이때 상기 면재(20)로 투명한 플라스틱 소재를 이용하면 태양광을 도로 내로 유입할 수 있으므로 겨울철 도로 노면에 눈이 쌓이거나 결빙하는 억제할 수 있어 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 따르면, 노면 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체가 구축된 도로에서 벽체 상단을 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡 형성함으로 도로로 향하는 바람을 도로 밖을 향하는 와류로 전환시킬 수 있게 되어 도로 내로의 강풍 또는 비설의 유입을 억제할 수 있는 효과가 있다.

또한, 도로 노면 위의 벽체를 노면과 이격시켜 벽체와 노면 사이에 틈을 형성시킴으로 눈이 내리는 겨울철에는 틈을 통해 눈을 배출시킬 수 있게 되는 바, 방설 및 제설에 유리한 효과를 발휘할 것으로 기대된다.

나아가, 벽체에 통공을 다수개 형성시킴으로 도로 내로 유입되는 바람의 세기를 저감시킬 수 있는 바, 방풍효과가 기대된다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 노면 가장자리에 주행방향과 나란하게 벽체가 구축된 도로에서,

   상기 벽체 상단이 도로 밖의 위쪽을 향하여 사선으로 뻗도록 절곡되어 있으며, 절곡된 벽체 상단 외측면에는 도로 주행방향과 나란하게 리브가 돌출되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 와류전환형 방풍도로.
3. 제2항에서,

   상기 벽체는 그 외측면이 도로 주행방향을 따라 연속적으로 요철이 형성되는 절판구조로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와류전환형 방풍도로.
4. 제3항에서,

   상기 벽체는 그 표면에 통공이 다수개 형성되는 것을 특징으로 와류전환형 방풍도로.
5. 제4항에서,

   상기 다수개의 통공은 벽체 전체 면적에 대하여 50~30% 차지하는 것을 특징 으로 하는 와류전환형 방풍도로.
6. 제5항에서,

   상기 벽체는 투명한 플라스틱으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 와류전환형 방풍도로.
7. 제4항에서,

   상기 벽체는 그 하단이 도로 노면과 이격되도록 구축되는 것을 특징으로 하는 와류전환형 방풍도로.
8. 제7항에서,

   상기 도로는 노면 중앙에 중앙분리대가 더 구축되며,

   상기 중앙분리대 하단이 도로 노면과 이격되도록 구축되는 것을 특징으로 하는 와류전환형 방풍도로.

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