3.1 미국, FHWA

미국 연방도로청(federal highway administration, FHWA)은 교량의 유지관리 전략으로 성능 기반의 유지관리 지표를 사용한다. 교량의 구조 및 서비스 수준을 정량적으로 평가하기 위해 Table 2에 있는 항목들의 충족도 점수(sufficient rating, SR)을 계산한다. SR을 계산하기 위한 주요 영향인자 중 사용성 및 기능성(serviceability and functional obsolescence)과 일반 사용자의 편의성(essentiality for public use)이 국내 성능평가 지침의 사용성능과 대응한다고 볼 수 있다. 이러한 방식의 교량 성능 평가를 통해 구조적인 성능뿐만 아니라 기능성과 사용자 측면의 편의성을 함께 고려하여 향후 확장 및 개축과 관련된 평가 방법으로 활용할 수 있을 것이다.

3.2 미국, NCDOT

North Carolina 주 교통국(North Carolina department of transportation, NCDOT)은 기존 SR 방법을 개선하여 교량의 서비스 수준에 따른 교량의 유지보수 및 보강 우선순위 결정을 위한 모듈(level of service prioritization program, LOSAP)을 개발하였다. 서비스 수준은 ^{Johnston and Zia (1984)}에 의해 17,300개의 교량을 조사하면서 수집된 자료를 바탕으로 확립되었다. LOSAP에서는 서비스 수준을 총 4개의 평가항목(내하력, 교폭, 수직 통과높이, 잔존수명)에 근거한 전체결함점수(deficiency point, DP)로 평가한다. 전체결함점수(DP)는 0에서 100 사이의 값이며, 이 값이 0일 경우 문제가 없는 상태를 말한다. 각각의 평가항목과 그에 대응하는 가중치 및 세부지표는 Table 3에 나타내었다.

4개의 평가항목 중 교폭, 수직 통과높이, 잔존수명이 기존 성능평가 지침서의 ‘사용성능’에 대응한다고 볼 수 있다. 각 결함점수는 기능적 분류, 사용성 목표 등과 관련된 항목들을 평가한 뒤, 계산식에 적용하여 산정한다. NCDOT의 교량 평가지표는 FHWA와 유사한 평가지표를 가지며, 잔존수명 평가항목이 추가되었다.

3.3 일본, JSCE

일본토목학회(Japan society of civil engineers, JSCE)는 콘크리트, 강재 및 합성구조 도로교량 시설물을 구분하여 시설물의 유지관리를 위한 요구성능을 각각 제시하였으나, 요구성능별 가중치는 제시하지 않았다^{(JSCE 2007, 2009)}. 콘크리트 시설물의 사용성능 평가는 사용자의 편의성과 구조물의 성능을 고려하였다. 강재 및 합성구조 시설물에 대한 사용성능 평가항목은 시설물의 활용 패턴에 기반하여 차량 주행 성능(vehicle operating performance)과 보행자 편의성(pedestrian comfort)을 고려하였다. [3]JSCE(2007, ²⁰⁰⁹⁾에서 제시한 구조물 형식에 따른 사용성능 평가항목은 Table 4와 Table 5에 나타내었다.

4.1 배수시설

교량 배수시설은 강우 및 집중호우 등으로 인한 교면의 침수를 방지하여 교통 체증이나 교통사고를 방지하여 교량 사용자의 안전을 도모하고 구조물의 안전 및 유지관리 효율성을 위해 설치된다. 배수 불량으로 인한 누수 및 체수는 교량 노후화의 주원인 중 하나이므로 배수시설의 정기적인 유지보수가 필요하다. 특히 최근 기후변화로 인한 국내 국지성 호우 빈도가 증가하면서 배수시설의 설계 유량을 초과하는 강우량으로 인해 급작스러운 교면 침수가 발생하여 교통사고로 이어질 수 있다^{(Lee et al. 2021)}. 노후 교량의 경우, 건설 당시 설계기준을 적용하였기 때문에 충분한 통수단면적 확보가 어려워지며, 기후변화로 인한 홍수량 증가로 문제가 발생할 수 있다^{(Lee et al. 2021)}. 또한 설계기준 이하의 강우 시에도 각종 오염물로 인한 배수구 막힘 현상이 발생하고 있다^{(Lee et al. 2021)}. 이렇듯 배수시설이 적절한 역할을 하지 못할 경우, Fig. 2와 같이 배수구 오염 및 막힘부 식물 생육 등으로 인해 교량의 미관을 해칠 수 있다^{(Lee et al. 2014)}.

국토교통부는 배수시설을 대상 지역의 강우특성과 유출계수, 도달시간, 배수면적 등을 고려한 설계홍수량을 산정하여 설계빈도를 결정하도록 하였다. 따라서 도로교량 시설물의 평균 강수량 및 교량 단면에서의 유속을 파악하여 배수시설의 설계홍수량과 비교함으로써 교량 배수시설을 사용성능 지표로 추가하는 것을 제안하는 바이다.

Fig. 2 Problems with existing drainage facilities(Lee et al. 2021)

4.2 차선 시인성

도로 위 노면표시는 도로 사용자들에게 여러 가지 정보를 제공한다. 노면표시 중 차선은 도로 위의 차량들이 안전하게 주행할 수 있도록 일정한 선형 경로로 유도하고 차량의 주행 동선을 유지하는 역할을 한다. 만약 우천이나 안개 등으로 인한 기상 악천후 및 야간 시 차선 구분에 어려움이 생긴다면 운전자가 안전하게 주행하는데 시각적인 제약을 줄 수 있다. 시인성이 제대로 확보되지 않으면 주행 안정성 저하와 교통흐름의 불균형 등으로 인해 차대차 사고 또는 주행차선 이탈사고와 같은 교통사고를 유발할 수 있다^{(Park et al. 2014)}. Fig. 3은 악천후 시 차선 시인성을 확보할 수 있는 고기능 차선을 설치하기 전후를 나타낸 것이다. 실제로 고기능 차선을 설치하였을 때 41.7 %의 교통사고 감소효과가 있는 것으로 나타났다^{(Lee et al. 2015)}.

Fig. 4에 제시한 바와 같이 도로교통공단 교통사고분석시스템(traffic accident analysis system, TAAS)로부터 수집한 기상 상태별 교통사고 치사율 자료에 따르면 맑은 날의 평균 치사율보다 강우/강설/안개 등의 기상악화로 인한 평균 치사율이 약 1.3~5.1배 높게 나타났다. 치사율이 높은 악천후 시 교통사고 발생의 다양한 원인 중 시인성 악화로 인한 운전자 시야 확보의 어려움이 가장 큰 이유 중 하나로 볼 수 있다^{(Park et al. 2021)}. 이러한 시인성 문제는 주행 차로를 구분하면서 안전 운행을 지원하는 차선 표시 부분에서 사회적 이슈가 되고 있다^{(Lee et al. 2015)}. 또한 자율주행차량이 증가함에 따라 자율주행차량의 차선 인식성 향상을 위해 차선의 시인성 개선이 필요해지고 있다^{(Oh et al. 2017)}. 이처럼 차선 시인성은 주･야간 또는 기상 여건에 상관없이 도로 사용자들에게 정확한 정보를 제공해야 하는 중요한 요소이다.

주로 차선의 시인성과 관련된 기준은 재귀반사성능을 사용한다^{(KNPA 2022)}. 재귀반사성능은 차량의 전조등이 노면표시를 비추었을 때 반사되는 밝기를 측정하여 파악하며 단위는 mcd/m2･lux를 사용한다. KS M 6080^{(KATS 2022)}은 노면 표지 색상(흰색 및 노란색), 노면 상태(건조 및 젖은 상태, 비가 올 때) 및 표면 유형(아스팔트 및 시멘트, 콘크리트)에 따라 최소 재귀반사성능 계수를 계산하고 그에 상응하는 등급을 결정하였다. 이를 기반으로 유지관리 시 차선의 재귀반사성능을 평가하여 차선의 시인성을 고려한 사용성능 지표를 추가함으로써 도로 사용자들의 안전과 편의성을 개선하고 도로 사용자들의 만족도를 높일 수 있을 것으로 기대된다.

Fig. 3 Before and after the implementation of the pilot project for application of high-quality and long-life pavement marking materials(Lee et al. 2015)

Fig. 4 Traffic accident fatality rates related to weather conditions between 2018 and 2022

4.3 중차량 비율

중차량은 도로포장과 교량의 수명을 감소시키므로 교량 성능에 큰 영향을 미친다. 도로의 수명을 단축시키는 주요 요인은 아스팔트 콘크리트 포장에서 발생하는 피로 균열이다^{(Kim et al. 2017)}. 1994년 발생한 성수대교 붕괴사고는 원인 중 하나는 중차량 통행으로 인해 누적된 피로균열이라는 점에서 중차량 통행이 중요한 요인임을 확인할 수 있다^{(Kim and Yoon 2018)}.

중차량 통행 시 큰 진동이 발생하여 도로 이용자들에게 심리적 불안감을 유발할 수 있다. 특히 일부 강교의 경우 인근 주민들의 민원 제기 요인이 되고 있다. 또한 중차량의 차량 운행 능력은 일반적으로 승용차보다 떨어지고 승용차 운전자에게 물리적, 심리적 영향을 끼치므로 중차량이 승용차 교통류에 들어오면 속도가 떨어지고 도로 용량이 감소하게 된다. Fig. 5는 ^{TAAS (2023)}로부터 수집한 최근 5년간 교량 위에서 발생한 승용차와 화물차의 교통사고 치사율을 비교한 것이다. 교통사고 전체 사망자 수는 승용차가 가장 많았으나, 5년간 평균 치사율은 화물차가 4.7 %, 승용차가 3.0 %로 화물차의 평균 치사율이 1.5배 더 높게 나타났다. 중차량의 통행으로 인해 발생할 수 있는 도로 이용자들의 심리적 불안감 및 교통류에 미치는 영향, 교통사고의 심각성을 고려하여 중차량 비율을 도로교량의 신규 사용성능 지표로 제안하는 바이다.

Fig. 5 Traffic accident fatality rates of trucks between 2018 and 2022

4.4 교통사고 치사율

교량 위에서 발생하는 교통사고는 대피와 대응이 어렵고 연결부는 노면 결빙이 쉽게 이루어지므로 대형사고로 이어질 가능성이 매우 크다. Fig. 6은 TAAS로부터 수집한 최근 5년간 교량 위에서 발생한 교통사고 치사율을 전체 교통사고 치사율과 비교한 것이다. 연평균 교통사고 치사율은 교량 위가 3.5로 전체 교통사고 치사율 1.5보다 약 2.4배 높게 나타났다. 또한 우리나라는 고령화가 매우 빠르게 진행되고 있어 고령운전자의 교통사고 감소를 위해 많은 지자체에서 고령자운전면허반납제도를 시행하고 있다. Fig. 7과 같이 도로교통공단(KoRoad)에서 시행한 ‘고령자 교통안전 및 사고 인식 설문조사’(2023)에 따르면 고령운전자가 운전면허 반납을 고려하는 가장 큰 이유는 교통사고 위험 및 불안감으로 나타났다. 이처럼 교통사고는 생명과 직결되는 문제이므로 사용자의 안전 및 심리적 증상에 큰 영향을 미칠 수 있다. 따라서 도로교량의 사용성능 지표로 교통사고 치사율을 추가한다면 도로교량 사용자의 만족도 및 편의성을 검토할 수 있을 것으로 기대된다.

Fig. 6 Traffic accident fatality rates at bridges between 2018 and 2022

Fig. 7 Reasons for elderly drivers considering license surrender(KoRoad 2023)