건축토목공학부

건축 디자인

Architectural Design

건물이 요구되는 기능(동선, 채광, 구조)을 만족시키면서도 사용자가 공간을 경험하는 방식(비례, 리듬, 빛의 변화)까지 함께 고려해 평면과 입체를 결정하는 통합적 설계 작업. 스케치부터 모형, 3D 렌더링까지 반복적인 스터디를 거치며 형태를 발전시키는 게 건축학 교육의 핵심 축.

ex) 같은 면적의 아파트라도 창의 위치와 천장 높이 설계에 따라 공간감이 완전히 달라지는 것.

건축사(建築史)

History of Architecture

시대·지역마다 건축이 당시의 재료 기술, 사회 구조, 미학적 가치관에 따라 어떻게 다른 형태와 구조로 발전해왔는지를 연구하는 학문. 과거 양식이 왜 그렇게 생겼는지 원리를 이해하면 현대 설계에 응용할 통찰을 얻을 수 있음.

ex) 고딕 성당의 첨두아치와 플라잉 버트레스가 당시 석조 기술의 한계 속에서 더 높고 밝은 실내를 만들기 위해 고안된 구조적 해법인 것.

도시설계

Urban Design

개별 건물의 경계를 넘어, 건물과 건물 사이의 거리·공원·광장이 만드는 도시 전체의 공간 짜임새와 보행자의 실제 이동 경험을 계획하는 분야. 건물 하나하나가 아무리 잘 설계돼도 도시 전체의 배치가 나쁘면 좋은 도시가 될 수 없다는 관점에서 접근함.

ex) 세종시가 처음부터 보행자 중심 가로망과 녹지축을 계획해 설계된 신도시 사례.

인테리어 디자인

Interior Design

건물의 뼈대가 완성된 이후, 그 안의 벽·바닥·천장 마감재, 조명, 가구 배치를 계획해 실제 사용자가 매일 접하는 공간의 질감·분위기·기능성을 완성하는 작업. 건축 설계가 큰 틀을 짠다면 인테리어는 그 틀 안에서의 세부 경험을 설계함.

ex) 같은 골조의 사무실이라도 인테리어에 따라 카페 같은 분위기나 삭막한 분위기로 완전히 달라지는 것.

공간 인지 이론

Spatial Cognition Theory

사람이 낯선 건물에 들어갔을 때 어떻게 방향을 파악하고, 어떤 시각적 단서(랜드마크, 개방된 시야)로 길을 찾아가며, 어떤 비례의 공간에서 편안함이나 위압감을 느끼는지를 심리학적으로 연구하는 이론. 사용자가 실제로 어떻게 공간을 체험하는지에 기반해 설계하는 사용자 중심 설계의 이론적 기반.

ex) 대형 공항이 표지판 없이도 직관적으로 길을 찾을 수 있도록 시야가 트인 동선으로 설계되는 원리.

패시브 디자인과 건물 에너지 성능

Passive Design & Building Energy Performance

냉난방 설비에 의존하기 전에, 건물의 방향·창 크기·처마 길이·단열재 배치 같은 건축적 요소만으로 여름엔 태양열을 차단하고 겨울엔 태양열을 최대한 받아들이도록 설계해 에너지 소비 자체를 근본적으로 줄이는 접근법. 설비로 에너지를 아끼는 것보다 건물 형태와 배치 단계에서부터 에너지 성능을 설계하는 게 훨씬 근본적이고 비용 효율적이라는 관점.

ex) 처마를 여름 태양 고도에는 그늘을 만들고 겨울 태양 고도에는 햇빛이 들어오도록 정밀하게 설계하는 한옥의 전통적 지혜.

친환경건축인증(LEED)

Green Building Certification (LEED)

건물의 에너지 효율, 물 사용량, 자재의 친환경성, 실내 공기질 등 여러 항목을 정량적으로 평가해 등급을 매기는 국제 표준 인증 제도. 단순히 설계자의 주장이 아니라 제3자 기관의 객관적 평가를 거쳐야 인증받을 수 있어, 건물의 실제 지속가능성을 시장에서 신뢰할 수 있는 지표로 통용됨.

ex) 글로벌 기업들이 새 사옥을 지을 때 LEED 인증 등급을 대외적으로 내세우는 것.

유니버설 디자인

Universal Design

장애인·노약자를 위한 별도의 특수 시설을 추가하는 대신, 애초에 나이·신체 능력과 무관하게 모든 사람이 별도의 개조 없이 이용할 수 있도록 처음부터 공간을 설계하는 원칙. 턱 없는 출입구, 넓은 통로, 레버형 손잡이처럼 장애인뿐 아니라 유모차를 끄는 사람, 짐을 든 사람 등 모두에게 편리한 설계로 이어짐.

ex) 건물 입구에 계단 대신 완만한 경사로를 기본으로 설계해 휠체어·유모차·캐리어 모두가 편하게 이용하는 것.

건축 구조역학

Building Structural Mechanics (Concrete/Steel)

건물에 작용하는 자중·적재하중·풍하중·지진하중을 계산해, 기둥과 보 같은 구조 부재가 이를 안전하게 견디도록 단면 크기와 철근·강재량을 설계하는 학문. 철근콘크리트 보는 콘크리트가 압축력을, 철근이 인장력을 나누어 부담하도록 설계해 두 재료의 약점을 서로 보완함.

ex) 고층 아파트의 기둥 굵기와 철근 배근량을 건물 높이와 하중에 맞춰 정확히 계산하는 구조설계.

건축 시공 및 적산

Construction Methods & Cost Estimation

설계도면을 실제 현장에서 어떤 순서와 공법으로 지을지 계획하고, 도면을 바탕으로 필요한 콘크리트·철근·마감재 등의 물량과 인건비를 산출해 정확한 공사비를 예측하는 기법. 적산이 부정확하면 공사 도중 예산이 초과되는 사태로 이어짐.

ex) 아파트 한 동을 짓는 데 필요한 정확한 자재량과 예상 공사비를 착공 전에 산출하는 것.

건설 공정관리

Construction Project Management (PM)

수백 개의 세부 공정(터파기, 골조, 마감 등)이 서로 순서와 의존관계를 갖는 복잡한 건설 프로젝트에서, 공정표(주공정선, CPM)를 이용해 전체 공기를 좌우하는 핵심 작업 경로를 파악하고 일정·자원·품질·안전을 통합 관리해 정해진 기간과 예산 안에 완공시키는 관리 기법.

ex) 건설 현장에 붙어있는 전체 공정표가 어느 작업이 지연되면 전체 준공일이 늦어지는지 보여주는 것.

건축 환경설비

Building Environmental Systems (HVAC/Acoustics/Lighting)

건물 내부의 온도·습도를 조절하는 냉난방(HVAC), 소음을 차단하고 필요한 소리는 잘 전달되게 하는 음향, 자연광과 인공조명을 조합해 쾌적한 밝기를 만드는 조명 등 사람이 실내에서 느끼는 물리적 환경 전체를 설계하는 분야.

ex) 콘서트홀 천장과 벽의 형태가 소리가 관객석 구석구석까지 고르게 퍼지도록 설계되는 음향 설비.

내진설계와 응답스펙트럼

Seismic Design & Response Spectrum

지진은 건물에 정적인 하중이 아니라 땅이 흔들리는 동적인 가속도로 작용하는데, 건물마다 고유진동수가 달라 같은 지진에도 어떤 건물은 크게 흔들리고 어떤 건물은 덜 흔들림. 다양한 진동수의 건물이 특정 지진파에 얼마나 크게 반응하는지를 그래프 하나로 나타낸 응답스펙트럼을 이용해, 설계하려는 건물의 고유진동수에서 예상되는 지진력을 정량적으로 산정함.

ex) 고층 건물과 저층 건물이 같은 지진에도 서로 다른 정도로 흔들리는 이유를 설명하고 각각에 맞는 내진 설계를 하는 것.

건설정보모델링(BIM)

Building Information Modeling (BIM)

평면·입면·단면을 각각 따로 그리던 2D 도면 대신, 건물의 모든 부재(기둥·보·배관 등)를 형상 정보뿐 아니라 재질·규격·물량 같은 속성 정보까지 담은 3차원 데이터베이스로 통합 관리하는 방식. 설계 변경이 생기면 관련된 모든 도면과 물량이 자동으로 함께 갱신되고, 설계 단계에서부터 배관과 구조물이 서로 부딪히는 간섭을 미리 발견해 시공 중 재작업을 크게 줄임.

ex) 설계 단계에서 배관과 철골 보가 겹치는 간섭을 3D 모델로 미리 발견해 시공 전에 수정하는 것.

건축물 유지관리(FM)

Facility Management

건물이 완공된 이후가 건물 전체 수명주기 중 훨씬 긴 기간을 차지하므로, 설비의 정기 점검·부품 교체 주기·에너지 사용량을 체계적으로 관리해 건물의 성능을 오래 유지하고 고장을 사전에 예방하는 관리 분야. BIM으로 만든 준공 모델을 유지관리 단계에서도 설비 정보 데이터베이스로 재활용하는 흐름이 늘고 있음.

ex) 대형 오피스빌딩이 냉난방 설비의 예상 수명을 관리 시스템으로 추적해 고장 전에 미리 교체하는 것.

재료역학

Mechanics of Materials

외력을 받는 부재 내부에 생기는 단위면적당 힘(응력)과 그로 인한 변형 비율(변형률)의 관계를 다루는 구조공학의 가장 기초적인 학문. 부재가 어떤 하중까지 안전하게 견디는지를 판단하는 모든 구조 계산의 출발점.

ex) 교량의 강철 케이블이 차량·풍하중에 안전한지 응력 계산으로 확인하는 것.

구조역학

Structural Mechanics

보, 트러스, 라멘 같은 구조 형식 전체에 하중이 가해졌을 때 각 부재에 걸리는 내부 힘(축력·전단력·모멘트)의 분포를 해석해, 구조물 전체가 붕괴하지 않고 변형이 허용 범위 안에 있는지 검증하는 토목공학의 기초 학문.

ex) 교량 상판을 지지하는 트러스 구조의 각 부재가 인장력을 받는지 압축력을 받는지 해석하는 것.

교량공학

Bridge Engineering

건너야 할 거리와 지형 조건에 따라 케이블이 주탑에서 상판을 직접 지지하는 사장교, 굵은 케이블이 늘어져 상판을 매다는 현수교 등 서로 다른 하중 전달 방식의 교량 형식 중 가장 경제적이고 안전한 형식을 선정해 구조를 설계하는 학문.

ex) 인천대교(사장교)와 이순신대교(현수교)가 각각의 경간 길이에 맞는 형식으로 설계된 것.

콘크리트 및 강구조 설계

Concrete & Steel Structure Design

압축에 강하지만 인장에 약한 콘크리트에 인장에 강한 철근을 결합한 철근콘크리트와, 인장·압축 모두에 강하지만 좌굴에 취약한 강재 각각의 특성에 맞춰 대형 구조물의 보·기둥·슬래브 단면을 설계하는 기술.

ex) 고층 건물 저층부는 강도가 필요해 철골철근콘크리트(SRC)로, 상층부는 강구조로 짓는 것.

터널공학

Tunnel Engineering

산이나 지하를 굴착할 때 주변 암반·토사가 만드는 압력(토압)을 버티도록 굴착 방식(NATM, 쉴드TBM 등)과 지보재(숏크리트, 록볼트)를 선정해 붕괴 없이 안전한 통로를 확보하는 학문. 지반 조건에 따라 굴착 방식과 보강 정도가 크게 달라짐.

ex) 지하철 노선이 도심 아래를 지나갈 때 지반 침하 없이 안전하게 굴착하는 터널 시공 기술.

하중저항계수설계법(LRFD)

Load & Resistance Factor Design (LRFD)

하중의 종류(고정하중, 활하중, 지진하중 등)마다 실제보다 얼마나 벗어날 수 있는지 불확실성이 다르고, 재료 강도도 제조 편차가 있는데, 이를 하나의 안전율로 뭉뚱그리는 대신 각 하중에는 서로 다른 하중계수를, 재료 강도에는 저항계수를 따로 곱해 각각의 불확실성 크기에 맞게 반영하는 현대적 구조설계 철학. 오래된 허용응력설계법보다 더 합리적이고 경제적인 설계를 가능하게 해 최신 교량·건물 설계기준의 표준이 됨.

ex) 같은 교량이라도 지진하중과 차량하중에 서로 다른 안전 여유를 적용해 더 경제적이면서도 안전한 설계를 하는 것.

현수선 이론과 케이블 구조

Catenary Theory & Cable Structures

자체 무게로 늘어진 케이블은 양 끝에서 잡아당기는 인장력만으로 하중을 지지하는데, 이때 케이블이 그리는 곡선 형상이 쌍곡코사인함수로 표현되는 현수선. 현수교의 주케이블은 이 이론에 따라 형상과 장력이 결정되며, 케이블은 압축·휨에는 저항하지 못하고 오직 인장력만으로 힘을 전달하므로 재료를 최소로 쓰면서도 매우 긴 경간을 지지할 수 있음.

ex) 현수교의 주탑 사이에 늘어진 케이블이 그리는 부드러운 곡선이 수학적으로 정확히 계산된 형상인 것.

프리스트레스트 콘크리트

Prestressed Concrete

콘크리트는 인장에 매우 약한데, 시공 전 미리 강한 강선을 인장시킨 채로 콘크리트를 타설하고 굳은 뒤 강선의 인장력을 풀어주면, 그 반작용으로 콘크리트 전체에 미리 압축력이 걸려있게 됨. 이렇게 하면 실제 하중이 가해져 콘크리트에 인장응력이 생기려 해도 미리 걸린 압축력이 이를 상쇄해, 일반 철근콘크리트보다 훨씬 긴 경간과 얇은 단면으로 교량 상판을 설계할 수 있음.

ex) 장경간 교량의 상판이 일반 철근콘크리트보다 훨씬 얇고 긴 형태로 시공될 수 있는 이유.

토질역학

Soil Mechanics

흙은 콘크리트·강철과 달리 입자들이 느슨하게 얽힌 재료라, 입자 사이의 점착력 와 마찰각 으로 전단강도를 표현하는 모어-쿨롱 파괴기준으로 흙이 얼마나 큰 하중까지 미끄러지지 않고 버티는지를 평가하는 학문.

ex) 고층 건물 기초 아래 지반이 건물 하중을 견딜 수 있는지 사전에 지반조사로 확인하는 것.

기초공학

Foundation Engineering

건물·교량의 무거운 하중을 지반에 안전하게 전달하는 방법을 설계하는 학문. 지표면 지반이 약하면 하중을 넓게 분산시키는 매트기초를, 지표 지반은 약해도 깊은 곳에 단단한 지층이 있으면 그곳까지 기둥을 박아 하중을 전달하는 말뚝기초를 선택함.

ex) 연약지반 위에 초고층 빌딩을 지을 때 수십 미터 깊이까지 말뚝을 박아 하중을 단단한 암반층으로 전달하는 것.

암반공학

Rock Mechanics

암석 자체의 강도뿐 아니라, 암반 내부에 존재하는 균열·절리면들이 어느 방향으로 얼마나 발달했는지가 전체 암반 덩어리의 강도와 붕괴 패턴을 좌우하므로, 이 절리 특성을 분석해 터널·사면의 안정성을 평가하는 학문.

ex) 산악 터널 굴착 시 암반의 절리 방향에 따라 붕락 위험이 큰 구간을 미리 파악하는 것.

지하수 역학

Groundwater Hydraulics

땅속 흙·암반 사이 공극을 흐르는 지하수의 유량 가 수두 기울기 와 투수계수 에 비례한다는 다르시의 법칙을 기반으로, 지하수 흐름 방향과 속도를 예측하는 학문. 굴착 공사의 배수 계획이나 오염물질 확산 예측에 필수적.

ex) 지하철 공사 시 지하수가 굴착 구덩이로 스며드는 양을 예측해 배수 펌프 용량을 정하는 것.

사면 안정 분석

Slope Stability Analysis

경사진 지반이 중력에 의해 미끄러져 내리려는 힘(활동력)과 흙의 전단강도가 이를 막는 힘(저항력)의 비율인 안전율 을 계산해, 절개지나 자연 사면이 붕괴 위험 없이 안정을 유지하는지 판단하는 기법.

ex) 도로 옆 절개지가 폭우에도 산사태 없이 버틸 수 있는지 사전에 안전율을 계산해 보강 여부를 정하는 것.

압밀이론

Consolidation Theory (Terzaghi)

점토 지반은 하중을 받으면 흙 입자 사이 물이 서서히 빠져나가면서 부피가 줄어드는 압밀이 일어나는데, 이 배수가 매우 느려서(투수성이 낮음) 건물을 지은 뒤 수년에서 수십 년에 걸쳐 서서히 침하가 진행됨. 테르자기의 압밀이론은 이 침하량과 침하 속도를 시간의 함수로 예측할 수 있게 해줘, 건물이 지어진 뒤 얼마나 가라앉을지, 그 침하가 언제쯤 안정될지를 설계 단계에서 미리 계산할 수 있게 함.

ex) 연약 점토지반 위에 지어진 건물이 완공 후 수년에 걸쳐 서서히 가라앉는 침하량을 사전에 예측하는 것.

지반 액상화

Soil Liquefaction

느슨하게 쌓인 포화 모래 지반이 지진의 반복적인 진동을 받으면, 흙 입자 사이에 갇힌 물이 미처 빠져나가지 못한 채 압력만 계속 높아져 결국 입자끼리 맞물려 있던 힘이 사라지고 지반 전체가 순간적으로 액체처럼 거동하는 현상. 지반이 하중을 지지하는 능력을 완전히 잃어버려, 땅 위의 건물이 기울거나 지하 매설물이 떠오르는 심각한 피해로 이어짐.

ex) 2017년 포항 지진 때 매립지 일부에서 지반이 액상화되어 모래와 물이 지표로 솟아오른 현상.

옹벽 설계와 토압이론

Retaining Wall Design & Earth Pressure Theory

옹벽 뒤편의 흙이 옹벽을 밀어내는 힘(토압)은 흙이 벽 쪽으로 팽창하려는 방향이면 주동토압, 벽이 흙 쪽으로 밀고 들어가는 방향이면 수동토압으로 나뉘며 그 크기가 크게 다름. 랭킨이나 쿨롱의 토압이론으로 이 힘을 계산해, 옹벽이 흙의 압력에 밀려 넘어지거나 미끄러지지 않도록 두께와 형상을 설계함.

ex) 도로 절개지 옆에 세운 옹벽이 뒤편 흙의 압력에 밀려 넘어지지 않도록 두께와 근입 깊이를 계산하는 것.

수리학

Hydraulics

관이나 수로를 흐르는 물이 질량 보존 법칙에 따라 단면적이 좁아지면 유속이 빨라지는 관계와, 압력·마찰손실을 함께 고려해 관로·수로 설계에 필요한 유량·유속·압력을 계산하는 학문.

ex) 상수도관의 지름을 필요한 수압과 유량에 맞춰 설계하는 것.

수문학

Hydrology

비가 내려 땅에 스미고(침투), 증발하고, 하천으로 흘러가는(유출) 물의 순환 과정을 강우 데이터와 유역 특성으로 모델링해, 특정 확률로 발생할 수 있는 홍수량이나 가뭄 시 부족한 수량을 예측하는 학문.

ex) 100년에 한 번 올 법한 폭우에도 하천이 범람하지 않도록 제방 높이를 설계하는 기준이 되는 홍수량 예측.

상하수도공학

Water Supply & Sewerage Engineering

정수장에서 원수를 침전·여과·소독해 안전한 물로 만들어 가정까지 공급하는 상수도 시스템과, 사용한 물을 하수처리장에서 미생물·화학적 처리로 정화해 하천에 방류하는 하수도 시스템을 설계하는 학문.

ex) 수돗물이 정수장에서 여러 단계 정화를 거쳐 각 가정 수도꼭지까지 도달하는 전체 인프라 설계.

해안 및 항만공학

Coastal & Harbor Engineering

파도의 에너지를 흡수·반사시켜 해안 침식을 막는 방파제·호안 같은 구조물과, 선박이 안전하게 접안하고 화물을 하역할 수 있는 항만 시설을 파랑·조류 특성을 분석해 설계하는 학문.

ex) 부산항 신항의 방파제가 태풍의 거센 파도로부터 항만 내부를 보호하도록 설계된 것.

하천관측

River Monitoring

하천의 수위·유량·유사량(흘러가는 토사량)을 센서와 관측소로 지속적으로 측정해, 홍수 예경보 시스템에 실시간 데이터를 제공하고 장기적인 치수 계획을 수립하는 데 활용하는 기술.

ex) 장마철 하천 수위를 실시간 관측해 위험 수위에 도달하면 자동으로 경보를 발령하는 시스템.

선형파이론

Linear Wave Theory (Airy Wave Theory)

바람이 만든 해양 파도의 파고·파장·전파속도 사이의 관계를 수심 과 파수 의 함수로 기술하는 이론. 이를 이용해 특정 해역의 파도가 방파제나 해안 구조물에 가할 하중을 미리 계산할 수 있어, 해안·항만 구조물이 설계 파랑에도 무너지지 않도록 하는 설계의 이론적 기반이 됨.

ex) 방파제 설계 시 그 지역에서 발생 가능한 최대 파고와 파력을 이론적으로 계산해 반영하는 것.

댐 설계와 여수로

Dam Design & Spillway

댐은 저수를 막는 본체뿐 아니라, 홍수로 저수지 수위가 위험 수준까지 차올랐을 때 물을 안전하게 하류로 흘려보내 댐 자체가 물에 넘쳐 붕괴하는 월류 파괴를 막는 여수로 설계가 핵심. 여수로의 방류 용량을 예상 최대 홍수량보다 작게 설계하면 댐 자체가 위험해지므로, 수문학적 홍수 예측과 정확히 연동해 설계함.

ex) 집중호우로 저수지 수위가 급상승할 때 댐 여수로가 자동으로 물을 방류해 댐 붕괴를 막는 것.

합류식·분류식 하수관거

Combined vs. Separate Sewer Systems

빗물과 생활하수를 같은 관로로 함께 흘려보내는 합류식은 건설비가 저렴하지만 폭우 시 처리 용량을 넘는 물이 미처리 상태로 하천에 방류될 위험이 있고, 빗물과 하수를 별도 관로로 분리하는 분류식은 건설비가 더 들지만 우천 시에도 하수는 전량 처리장으로 보내 수질 오염을 줄일 수 있음. 도시의 기존 인프라 현황과 환경 기준에 따라 두 방식 중 하나를 선택하거나 혼용함.

ex) 오래된 도심은 합류식 관거가 많아 폭우 시 정화되지 않은 하수가 하천으로 넘쳐 흐르는 문제가 발생하는 것.

교통계획

Transportation Planning

인구·일자리 분포와 토지이용 계획을 바탕으로 사람들이 어디서 어디로 얼마나 이동할지(통행수요)를 예측하고, 이를 감당할 도로망과 대중교통 노선을 몇십 년 앞을 내다보고 장기적으로 계획하는 학문.

ex) 신도시를 개발할 때 입주 후 예상 교통량을 미리 계산해 도로와 지하철 노선을 함께 계획하는 것.

교통신호제어

Traffic Signal Control

교차로로 진입하는 차량 대수를 실시간 센서로 감지해, 정체가 심한 방향에 녹색 신호 시간을 더 배분하는 등 신호 주기를 동적으로 최적화해 교차로 전체의 대기시간과 정체를 줄이는 기술.

ex) 출퇴근 시간대 교통량이 많은 방향의 신호를 자동으로 더 길게 조정하는 스마트 신호 시스템.

도로공학

Highway Engineering

차량이 안전하게 달릴 수 있는 곡선반경·경사(선형), 하중을 견디는 포장 구조, 빗물이 고이지 않게 하는 배수 계획까지 종합적으로 고려해 도로를 설계·건설하는 학문. 설계 속도가 높을수록 곡선반경을 더 크게 잡아야 함.

ex) 고속도로 커브 구간의 곡선반경을 설계속도 100km/h에서도 안전하게 주행 가능하도록 계산하는 것.

지능형교통시스템

Intelligent Transportation Systems (ITS)

차량-차량, 차량-인프라 간 실시간 통신(C-ITS)으로 신호정보·사고정보를 주고받아 교통 흐름을 실시간으로 감지·예측·관리하고, 자율주행차가 인프라 정보를 활용할 수 있게 만드는 차세대 교통 시스템.

ex) 자율주행차가 앞차의 급정거 정보를 통신으로 미리 받아 대응하는 차세대 교통 인프라.

교통류이론

Traffic Flow Theory (Greenshields Model)

도로 위 차량 밀도가 낮을 때는 차들이 자유롭게 속도를 내지만, 밀도가 높아질수록 서로 방해가 되어 평균 속도가 떨어지고, 밀도가 어느 임계점을 넘으면 교통량(밀도×속도)이 오히려 줄어드는 정체가 시작됨. 밀도-속도-교통량 세 변수 사이의 이 관계를 수학적으로 모델링해, 도로가 어느 교통량에서 정체가 시작되는지, 차선을 늘리면 얼마나 개선되는지를 정량적으로 예측함.

ex) 고속도로에서 차량이 일정 밀도를 넘으면 사고 없이도 갑자기 정체가 시작되는 현상을 수학적으로 설명하는 것.

4단계 교통수요모형

Four-Step Travel Demand Model

한 도시의 전체 통행 패턴을, 지역별로 통행이 얼마나 발생·도착하는지(발생), 그 통행이 어느 지역 쌍 사이에서 일어나는지(분포), 승용차·버스·지하철 중 무엇을 선택하는지(수단선택), 마지막으로 실제 어느 도로·노선을 타고 이동하는지(배정)의 네 단계로 순차 모델링해 예측하는 전통적인 교통수요 분석 기법. 신도시나 신설 노선의 장래 교통량을 예측하는 표준 방법론으로 널리 쓰임.

ex) 새 지하철 노선을 계획할 때 완공 후 예상 이용객 수를 4단계 모형으로 미리 추정하는 것.

철도공학과 궤도역학

Railway Engineering & Track Mechanics

철차륜과 강철 레일 사이의 마찰이 도로의 타이어보다 훨씬 작아 적은 에너지로 큰 하중을 끌 수 있지만, 이 낮은 마찰력 때문에 제동거리가 길어지고 커브에서는 원심력에 대비해 레일 안쪽보다 바깥쪽을 높이는 캔트를 둬야 열차가 안전하게 통과할 수 있음. 궤도역학은 이런 차륜-레일 상호작용의 역학을 분석해 선로의 곡선반경, 캔트, 궤도 구조를 설계하는 학문.

ex) 고속철도가 급커브 구간에서 탈선하지 않도록 레일 바깥쪽을 안쪽보다 높게 설계하는 캔트.