제3절 교통사고현장의 과학적인 조사방법

• 2) 차량에 작용한 충격력의 방향은 차량 접촉부위를 관찰함으로써 알 수 있는데 충격력은 차량과 다른 물체 간 힘의 방향을 보여주는 것이다. 부서진 곳은 직접 접촉된결과이고, 또한 이 힘이 어느 방향인지를 판단하는 데 도움을 주게 된다. 하지만 차량 파손부위를 통해 힘의 방향을 결정하면 오류를 범할 수 있는데 파손부위 사진만을 보고 분석하면 그런 경향이 나타날 수 있다. 일반적으로 충격력은 파손된 곳을향한다고 판단하는데 만약 차량의 좌측 앞 코너가 충돌 후 파손되었다면, 그 힘이좌측 앞에서 작용되었다고 추측하게 되나 그렇지 않은 경우도 흔하다. 왜냐하면 차량에 작용한 충격력은 특정한 부분이 충돌하는 동안 움직여진 방향에 의해 결정되기 때문이다. 따라서 충격력 방향은 금속의 파손방향과 다른 부분이 변형되거나 충돌 시 움직이는 것에 의해 결정하는 것이 최선의 방법이다.
• 3) 만일 운동하는 차량이 서 있는 물체를 충돌하였다면, 충격력 방향은 차량의 이동방향에 반대방향으로 나타난다. 만일 두 차량이 모두 운동 중이라면, 그들의 힘의 방향은 항상 반대방향이 된다. 그러나 이 방향은 무게, 속도, 차량의 진행방향과 관련되어 각각 다르게 나타나고 있다. 힘의 작용방향은 더 무겁고 빠른 것에 더 많은영향을 받게 된다.
• 4) 충격력 방향은 충돌 시 차량 탑승자가 어떻게 움직였는가에 따라 다르게 판단할 수도 있다. 충격력 방향은 충돌 중 탑승자의 움직임 방향의 정반대방향으로 나타난
• 다. 따라서 만일 탑승자가 어디에 앉았고 차량 내부 어디에 충돌하였는지를 알고있으면 차량에 작용된 힘이 어디에서 어떻게 작용되었는지를 이해할 수 있게 된다.

그러나 탑승자의 이동에 의한 충격력의 방향을 결정할 때 차량이 충돌과정에서 빠르게 회전 중이었다면 신뢰할 수 없게 된다.

• 5) 한 차량이 두 번이나 그 이상의 충돌을 할 수도 있는 것이다. 차량의 손상변형은각각의 힘이 작용하는 방향을 가리키고 분리된 충격력의 집중점을 지정하게 된다.

제3절

교통사고현장의 과학적인 조사방법

1 기초역학

• 가. 정의물체의 정지 또는 운동상태를 다루는 물리학의 한 분야
• 나. 역학의 분류
• 1) 정역학선형경로를 따라 일정한 속도(등속)로 움직이거나, 정지해 있는 물체에 작용하는 힘과이에 따른 변형에 대해 연구하는 학문(주로 토목공학에서 활용)
• 2) 동역학물체에 힘이 가해질 때 나타나는 운동에 대해 연구하는 학문
• · 운동학 : 물체에 작용하는 힘에 상관없이 물체의 움직임을 설명하는 방법에 대한연구
• · 동역학 : 물체에 작용한 힘을 고려하여 물체의 움직임에 대해 설명하는 방법에 대한연구
• 다. 동역학
• 1) 변위
• · 정의: 기준점에 대한 물체의 위치 변화
• · 기호: d
• · 단위: m, km
• · 수식: d = vt(속도×시간) 평균속력과 평균속도의 차이점평균속력 = 이동거리/시간간격, 평균속도 = 변위/시간간격
• 2) 속도
• · 정의: 시간에 대한 운동물체의 위치변화율
• · 기호: v(v₁: 처음속도, v₂: 최종속도, vₐ: 평균속도)
• · 단위: m/s, km/h
• · 속도는 방향과 크기를 갖는 벡터량으로 속력과 의미가 다름
• · 수식 → 속도 = 변위/걸린 시간, v = d/t (m/s)
• · 평균속도: 일정 시간 동안 이동한 변위를 시간간격으로 나누는 값 vₐ = Δd/Δt 또는, vₐ = (v₁ + v₂)/2
• 3) 속도단위의 변화가) 1km = 1,000m, 1km/h = 1,000m/h 나) 1시간 = 3,600s, 1km/h = 1km/3,600s ∴ m/s(초) = (1,000/3,600)km/h이므로, m/s(초) = km/h
• 4) 등속도가) 등속은 가속도가 0"으로 속도의 변화가 없는 것을 의미함나) 방정식은 v=을, d=대, 1= 음
• 5) 가속도시간에 대한 운동물체의 속도 변화율
• · 기호: a
• · 단위 : m/s'(meters per second per second) Av 22- 01 Q=.At = 52- 4
• 라. 상대속도물체의 운동은 지면과 같은 주어진 특정 기준틀에 대하여 기술되어야만 하지만, 때로는 지면에 대해 움직이고 있는 물체에 대하여 상대적으로 움직이는 다른 물체의 운동을기술할 필요가 있다. 상대속도는 운동하는 기준물체가 본 상대물체의 속도, 즉 V상대속도 = v상대물체 - V기준이다. 따라서, 기준물체를 A로 잡고 B의 운동을 생각할 때는 VAB로표현하며, VAB= VB - VA이 된다.
• 마. 뉴튼의 운동방정식
• 1) 뉴튼의 제1법칙(관성의 법칙) 물체에 힘이 작용하지 않거나 작용하고 있는 모든 힘의 합력이 "0"이 되면 정지하고있던 물체는 계속 정지하고, 운동하고 있는 물체는 언제까지나 등속운동을 하게 된다. "관성"은 자신의 운동상태에 대한 변화를 거부하려는 성질(즉, 물체가 이전 운동상태를계속 유지하려는 성질)을 말한다.
• · 현상
• - 버스가 갑자기 출발하거나 정지하면 탑승자가 넘어지는 경우
• - 차 대 차 또는 장애물과의 정면충돌 시 운전자가 앞유리에 충돌하는 경우급정지 시급선회 시관성의 영향
• 2) 뉴튼의 제2법칙(가속도의 법칙) 가) 정의 : 물체에 힘이 작용하면 힘의 방향으로 가속도가 생기는데 가속도의 크기는 작용한 힘의 크기에 비례하고, 물체의 질량에 반비례한다.

나) 수식: D= 70, 0= 그다) 현상 : 보행자의 무게는 자동차의 무게에 비하여 현저하게 작으므로 정면으로부딪칠 경우 보행자는 즉시 충돌한 차의 속도만큼 가속된다.

• 3) 뉴튼의 제3법칙(작용, 반작용의 법칙) 가) 정의 : 모든 힘의 작용에 대하여 항상 이것과 크기는 같고 방향은 반대인, 직선상의 서로 다른 힘(반작용)이 작용한다.

나) 수식 F₁ = m₁a₁, F₂ = m₂a₂ F₁ = -F₂이므로, a₁/a₂ = m₂/m₁

2 속도 분석방법

• 가. 속도 산출방법
• 1) 정상적인 스키드마크가 발생한 경우 [그림: 도로 노면의 스키드마크 사진] v = √(2(μ±i)gd) (m/sec) = √(254(μ±i)d) (km/h) 여기서, μ = 타이어와 노면 간의 마찰계수 i = 도로의 경사(±%) d = 스키드마크 길이(m) [예제] 사고차량은 평탄한 도로에서 스키드마크(4륜)를 약 20m 생성하며, 충돌 없이 최종 정지하였다면, 제동 직전 주행속도는?(μ = 0.8) ☞ v = √(254(μ±i)d) = √(254(0.8)(20)) ≈ 63.8km/h
• 2) 좌, 우 스키드마크가 다른 경우가) 편심이나 풀링 시: 노면의 불균일, 차량의 무게중심 전이, 핸들 조향, 충돌과같은 외력의 작용 또는 주행 중 도로의 굴곡에 의한 롤링운동에 의하여 차체가 어느 한 방향으로 기울어졌을 때 제동되어 좌우 측륜에 의한 길이가 약 5~10%(가장 긴 것과 짧은 것의 차이) 이내로 근소한 차이가 발생할 수 있다. 이때는 정상적으로 제동된 것으로 간주, 가장 긴 흔적의 길이를 측정하여 속도를 산출한다. [예제] 사고차량은 평탄한 도로에서 직선으로 좌측 23.6m, 우측 21m 발생한 후 충돌 없이 최종 정지하였다. 사고차량의 스키드마크 발생 실험을 현장에서 시행한 결과, 정상적인 스키드마크가 발생하였다면 사고차량의 제동 직전 주행속도는?(AL = 0.8) e 0= V254(w±i)d = V254(0.8)(23.6) = 69:2km/h
• 3) 편제동(시간차 제동) 시차량 제동장치의 고장이나 라이닝 간극 차이, 브레이크 디스크나 드럼 사이에 이물질이 있는 경우 차량이 급제동을 하였을 때 동시에 제동되지 않고 시간을 두고 좌우 측륜이제동되는 경우로써 수m(10% 이상) 이상의 차이가 발생할 수 있다. 이때는 제동된 바퀴쪽으로 약간 혹은 급선회하면서 구부러진 제동흔적을 생성할 수 있다. 이러한 경우에는좌·우측륜 흔적 길이의 평균값을 적용하여 속도를 산출한다.

[예제] 사고차량에 의해 발생된 제동흔적이 평탄한 도로상에 곡선으로 좌측 23.6m, 우측 16m 발생되었다.

사고차량의 제동 직전 주행속도는?(p= 0.8) 대 0= V254(wti)d = V254(0.8)(19.8) 느 63.4km/h

• 4) 스키드마크가 중간에 끊어진 경우가) 갭 스키드마크(Gap Skid Mark) 브레이크를 밟았다가 완전히 발을 떼고 다시 브레이크를 밟은 경우와 제동력의 배가를 위해서 연속적으로 브레이크를 밟은 경우로 나눌 수 있으나, 흔적만을 보고 두 경우를 구분하는 것은 상당히 어려운 문제이다. 첫 번째 경우에서의 속도 산출은 제동 흔적이 생성된 부분만을 근거로 한다. 두 번째 경우에서의 속도 산출은 제동 흔적 중, 견인계수가 다른 부분을 나누어 산출한다.

2= V 254(wti)a, 여기서, 4= 타이어와 노면 간의 마찰계수 1= 도로의 경사(±%) 4, = 스키드마크 실제 발생길이의 합(m) 갭 스키드마크의 모습 [예제] 사고차량은 평탄한 도로상에 직선으로 약 13m 제동흔적을 생성 후, 5m 끊어지고, 이후 약 20m가 더발생하며 앞서가던 다른 차량을 20m/s로 추돌하고 최종 정지한 경우, 사고차량의 제동 직전 주행 속도는?(µ= 0.8) 9 2=V(0)2-2gd= V(20)2-[2(0.8)(9.8)(33)] = 30.3m/s 뉴 109.1km/h 나) 스킵 스키드마크(Skip Skid Mark) 도로 노면이 불규칙하여 상태가 좋지 않을 때나 가벼운 짐 혹은, 화물을 적재하지 않은 세미 트레일러의 급제동 시에 많이 발생되는데, 차륜 제동흔적이진한 부분과 옅은 부분이 번갈아가며 띄엄띄엄 흔적을 나타내게 된다. 이 경우는 전체 제동거리를 이용하여 속도를 산출한다.

스킵 스키드마크의 모습 [예제 사고차량은 평탄한 도로상에 직선으로 좌우 약 1m 간격으로 진하게 발생되었다가 흐리게 발생되었다가하는 스킵 스키드마크가 발생되었고, 스키드마크의 총길이는 35m이며, 다른 차량과 약 15m/s로 충돌후 최종 정지하였다. 제동 직전 주행속도는?(u= 0.8) 0 2=V(2)2-2gd= V(15)2-2(0.8)(9.8)(35)] = 27.8m/s = 84.3km/h

3 충돌흔적(Collision Mark)

• 가. 충돌 스크럽(Collision Scrub)
• 1) 보통은 넓은 스키드마크나 요마크 형태로 나타나며, 길이는 짧다.
• 2) 충돌 전후의 스키드마크나 요마크와 연결되어 나타나기도 한다.
• 3) 차량의 최대 접촉 시 바퀴 위치(충돌위치)를 알려주는 중요한 증거이다.
• 나. 크룩(Crook) 차량이 제동 중 외부적인 힘에 의해 차량의 일정한 운동방향이 급격히 변화되어 스키드마크가 꺾인 흔적으로서, 충돌지점을 파악할 수 있다.