"신공이공"의 두 판 사이의 차이

2023년 6월 14일 (수) 05:13 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 휠체어가 통과 가능한 이륜차 진입 방지 장치

영문 : Wheelchair-accessible two-wheeled vehicle entry prevention device

과제 팀명

신공이공

지도교수

홍완식 교수님

개발기간

2023년 3월 ~ 2023년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 김*규(팀장)

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 박*진

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 소*영

서울시립대학교 신소재공학과 20204500** 이*지

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

 보행자의 안전을 보장하기 위해 차량 및 이륜차의 보도진입을 차단하고자 ‘자동차 진입억제용 말뚝’인 볼라드가 제작되었다. 하지만 보도에서 흔히 목격되는 이륜차인 오토바이의 크기는 대략 0.8m * 2m이고, 보도를 진입 및 이용해야 하는 휠체어의 크기는 대략 0.7m * 1m로, 오토바이와 휠체어의 폭이 비슷하다. 따라서 오토바이의 진입을 막기 위해 볼라드의 간격을 좁히면 휠체어 역시 진입이 불가능해진다.  이로 인해 일부 장소에서는 설치하였던 볼라드 중 중앙에 위치한 것을 제거하여 휠체어의 진입을 용이하게 하였다. 하지만 이로 인해 기존에 구비하였던 볼라드와 볼라드가 매립되어있던 구멍이 방치된 상태로 존재하며, 오토바이의 진입 역시 용이해지는 문제점이 발생하였다. 따라서 본 과제에서는 휠체어 이용자를 포함한 보행자의 진입 및 통행은 용이하게 하는 동시에 오토바이를 포함한 이륜차의 진입을 막을 수 있는 ‘휠체어가 통과 가능한 이륜차 진입 방지 장치’를 제작하고자 한다.

개발 과제의 배경

◇ 볼라드의 목적성

 1) 차량 및 이륜차의 보도진입 차단- 보행자의 안전 및 통행에 지장을 주는 것을 예방하기 위해 진입 차단- 보도 파손의 원인을 제거할 목적으로 진입 차단
 2) 주차장 주차 방지
 3) 지정주차 차량 관리

◇ 볼라드의 필요성 보도 위 보행자와 오토바이가 접촉 사고가 나는 것은 매년 흔히 발생하는 안전사고이다. 오토바이는 도로교통법 상 이륜차로, 자동차의 일종으로 분류된다. 따라서 이륜차는 보도와 차도로 구분되는 상황에서 차도로 주행해야 한다. 하지만 오토바이들이 보도로 주행하는 것은 매우 흔히 관찰되어 ‘보도 위 무법자’로 불릴 정도다. 이는 도로교통법 제 13조 제 1항에 따라 이륜차의 인도, 횡단보도 주행이 금지되어 있지만 이륜차 운전자들이 사고 발생 가능성을 간과하고 있기 때문이다. 따라서 이륜차의 보도 주행을 실효적으로 막을 수 있는 볼라드 장치가 필요하다.

◇ 볼라드 종류

 1) 스텐 우레탄 I형 볼라드

 2) 스틸 U형 볼라드

대체로 볼라드는 위와 같은 I형 혹은 U형을 사용하며 지면에 앙카로 고정하는 앙카식과, 땅에 구멍을 파 매립하는 매립식이 존재한다.

◇ 볼라드 설치규정

 1) 보행안전 및 편의증진 시설의 구조 및 기준(제 5조 제 2항)
   가. 자동차 진입억제용 말뚝은 보행자가 안전하고 편리하게 통행하는 데 방해가 되지 않는 범위에서 설치하여야 한다.
   나. 자동차 진입억제용 말뚝은 밝은 색의 반사도료(反射塗料) 등을 사용하여 쉽게 식별할 수 있도록 설치하여야 한다.
   다. 자동차 진입억제용 말뚝의 높이는 보행자의 안전을 고려하여 80～100 cm 내외로 하고, 그 지름은 10～20 cm 내외로 하여야 한다.
   라. 자동차 진입억제용 말뚝의 간격은 1.5 m 내외로 하여야 한다.
   마. 자동차 진입억제용 말뚝은 보행자 등의 충격을 흡수할 수 있는 재료로 하되, 속도가 낮은 자동차의 충격에 견딜 수 있는 구조로 하여야 한다.
   바. 자동차 진입억제용 말뚝의 0.3 m 앞쪽에는 시각장애인이 충돌할 우려가 있는 구조물이 있음을 알 수 있도록 점형블록을 설치하여야 한다.

 2) 서울시 유니버설디자인 적용지침
   가. 보도 상의 시설물 등은 보행에 방해가 되지 않도록 보행안전공간 외의 구역이나 공간에 설치한다. 이때, 보행안전공간을 우선 확보하도록 한다.
   나. 차량의 진출입구, 횡단보도 대기 공간 등 보행자와 차량의 간섭이 있는 지점에는 보행자의 안전을 우선 고려하여 시설물을 설치한다.
   다. 보행자의 보행 편의를 위해 설치하는 시설물 등은 누구나 접근 가능한 공간에 편리하게 이용 가능하도록 설치하며, 주변과 조화롭게 설치한다.
   라. 차량 진입 억제용 말뚝은 다음의 기준을 준수한다.
     - 설치 간격 1.5m 이상, 높이 0.8~1m, 지름 0.1~0.15m
     - 보행자 충돌 시 충격 완화가 가능한 재질 적용
     - 야간 식별성을 위한 반사띠 필수, 반사 도료/발광 재질/조명 내장 권장
     - 차량 진입 억제용 말뚝 전면 0.3m에 점형 점자블록 설치

◇ 현 상황

               
 볼라드는 오토바이와 같은 이륜차가 보행자의 안전 및 통행에 지장을 주는 것을 막기 위해 제작되었으며 이를 설치함으로써 보도 진입을 차단하고자 하였다. 하지만 휠체어를 탄 보행자의 보도 통행이 가능하도록 통행에 방해가 되는 볼라드를 제거해야 하는 상황이 다수 발생하였고, 이로 인해 볼라드가 매립되어있던 구멍이 방치된 상태로 존재하게 되었으며 제거한 볼라드는 보도 주변에 놓여 있다.

◇ 문제 상황

 1) 좁은 간격으로 볼라드를 설치한 경우 
   
   • I형 U형 볼라드 모두 이륜차 및 자동차의 진입을 방지할 수 있지만, 휠체어 및 보행자 통행에 불편함도  제공한다.
   • 휠체어의 폭은 대략 0.6 ~ 0.7m로 위와 같이 좁은 간격으로 I형 볼라드가 설치되어 있는 경우 휠체어의 통행이 어렵다. 
   • 좁은 간격으로 볼라드를 설치하였을 때, 오토바이와 같은 이륜차의 진입을 방지할 수는 있으나 휠체어 이용자의 통행 또한 막게 된 것이다.오토바이와 같은 이륜차의 진입을 방지하고자 한 것이 보행자인 휠체어 이용자의 통행도 막게 된 것이다.

 2) 넓은 간격으로 볼라드를 설치하거나 볼라드를 제거하여 휠체어 통행을 허용한 경우
   
   • 휠체어의 보도 진입을 용이하게 하고자 넓은 간격으로 볼라드를 설치하거나 볼라드를 제거하면 볼라드의 본 목적인 이륜차의 진입 방지의 역할을 하지 못한다. 이로 인해 이륜차가 보도를 주행하는 상황이 발생하여 보행자의 안전 및 통행에 지장을 주게 된다.

◇ 볼라드 설치 및 배치에 대한 모순점 분석

 - 휠체어의 진입을 용이하게 하기 위해 볼라드의 간격을 넓히면 오토바이 역시 출입이 용이해져 이륜차 진입을 차단하기 위한 목적성이 상실된다.
 - 이륜차 진입을 차단하기 위해 볼라드를 추가로 설치하거나 간격을 좁혀 설치하면 휠체어의 진입 또한 차단하게 된다.
 - Contradiction : 4. Length of stationary object <-> 27. Relability (Trade-off 관계)

◇ 종래의 해결방법

 1) 자동 볼라드 장치(특허 출원번호 : 10-2019-0144908): 통행로 바닥면에 매립 설치하여, 상부가 개방되는 레일홀이 형성되는 볼라드이다. 보행자 답압력에 의해 전기에너지를 자가발전하여 리프트부 구동 전원으로 이용해 전기공급을 한다.
   - 문제점 : 
     ⓵ 볼라드의 상하이동의 기준이 명확하지 않다.
     ⓶ 볼라드 상승한 후에, 휠체어 이용자가 통행하는 상황에 맞춰 볼라드가 신속하게 내려가는 기능이 탑재되어있지 않아 휠체어 통행에 불편함을 줄 수 있다.
     ⓷ 바닥면에 매립된 형태로 인해 평상시 이륜차의 진입을 방지할 수 없다.

 2) 상하 이동식 볼라드 (특허 출원번호 : 10-2011-0021373): 땅속에 매설되어있던 볼라드를 사용할 때 돌출시킨 후 잠금바를 이용하여 상기 물체를 지지 또는 고정하며 잠금바는 볼라드 상부에 손잡이 형태로 존재한다.
   - 문제점 : 
     ⓵ 잠금바 손잡이를 활용해 수동으로 상하이동을 시켜야 해서 번거롭다.
     ⓶ 매립되어있는 상황에서 이륜차가 지나갈 때 즉시 진입 방지를 할 수 없으며, 돌출되어있는 상황에서 휠체어가 지나갈 때 즉시 매립시킬 수 없다.

개발 과제의 목표 및 내용

◇ 개발 과제의 목표

 1) 기존 볼라드와 비교했을 때 보행자 통행의 편의성을 유지 또는 상승할 수 있을 것
 2) 휠체어 이용자의 통행이 볼라드를 좁은 간격으로 설치하였을 때 보다 우수할 것
 3) 휠체어 이용자가 존재하지 않은 상황에서 볼라드의 제 기능을 수행할 수 있도록 할 것
 4) 휠체어 이용자가 통행하는 상황에서 볼라드의 상하이동이 적절하게 수행할 수 있도록 할 것
 5) 볼라드의 상하이동의 구현 방식이 확실한 메커니즘을 통해 이뤄져야할 것

◇ 개발 과제의 내용

 1) 기존에 볼라드를 설치하기 위해 생성했던, 혹은 설치하고 제거하여 생성된 구멍을 이용하여 볼라드를 설치할 수 있도록 할 것이다.
 2) 휠체어가 지나가는 상황과 같이 통행의 편의를 고려해야 하는 상황이 아닐 때, 볼라드가 돌출되어 이륜차 및 자동차의 진입을 방지해야 한다.
 3) 휠체어 이용자의 통행 정보를 로드셀 센서를 통해 신호를 받아, 볼라드의 상하 이동이 구현되도록 한다.
 4) 로드셀 센서를 통해 볼라드의 상승 및 하강 메커니즘이 확실하게 구현되어야 한다. 로드셀 센서에 일정 시간 동안 특정 조건의 신호가 발생하였을 때 하강이 이루어지고, 완전히 하강 된 상태가 유지되어야 하는 시간 등을 적절하게 설정해야 한다.
 5) 센서의 배치가 알맞은 위치에 이루어질 수 있게 최적의 간격 등을 파악해야 한다.
 6) 보행자가 지나갈 때 발생하는 센서 신호와 휠체어 이용자가 지나갈 때 발생하는 센서 신호를 구별해야 한다. 무게의 차별화에 대한 명확한 기준을 설정하기 힘들므로 ‘시간’에 대한 차별화를 할 수 있어야 한다. 보행자가 지나갈 때는 짧은 시간 동안, 휠체어 이용자가 지나갈 때는 일정 시간 동안 센서 인식 및 신호가 발생하는 것을 이용한다.

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

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개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

완료작품의 평가

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향후계획

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특허 출원 내용

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 ====포스터====
-[[파일:신종설포스터_최종1.jpg]]
+[[파일:신종설포스터_최종1.jpg|500픽셀]]
 ===관련사업비 내역서===