간행물
한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집
- 발행기관 한국도로학회
- 자료유형 학술대회
- 간기 반년간
- 수록기간 1999 ~ 2024
- 주제분류 공학 > 토목공학 공학 분류의 다른 간행물
- 십진분류KDC 534DDC 625
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2017년도 제19회 한국도로학회 학술대회 발표논문 초록집 (2017년 10월) 126건
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2017.10
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최근 고속도로 터널부에서 대형 교통사고 발생으로 교통안전에 대한 사회적 관심이 급증하고 있다. 대부분의 고속도로 터널은 기본적으로 한국도로공사 지역본부 소속의 각 지사에서 관리하며, 터널을 관리하는 각 지사에서 터널 안전관리 대책을 수립하여 시행 중이다. 이때 개별 지사별로 터널 교통안전관리에 대한 대책이 상이하고 실효성이 떨어지는 문제가 있다. 또한, 최근 장대터널의 신설로 터널 교통류에 대한 관리와 안전대책 강화가 요구되나 이에 대한 통일되고 효과적인 가이드라인이 부족한 실정이다. 따라서 터널 교통안전시설 표준모델 구축을 위한 입체적이고 사전적인 교통사고 예방목적 교통안전시설의 효과적 운영을 위한 연구를 진행 중이며, 기존에 운영 중인 터널 내 교통안전시설을 포함하여 최첨단 센싱기술을 접목한 터널 교통안전시설의 설치와 운영에 대한 연구가 필요한 실정이다. 따라서 본 연구에서는 터널내부 VDS(Vehicle Detection System) 속도정보와 연계한 시스템 구축을 검토 중이다. 터널 내 정체발생시 가장 나쁜 소통상태를 기준으로 서행(정체)과 돌발상황 발생의 2단계 소통정보를 VMS(Variable Message Sign)를 통해 후방 차량들에게 제공함(그림 1 참조)으로써 추돌사고 방지에 효과가 있을 것으로 기대된다. 또한 본 연구에서는 터널 입구부 논네온 시스템을 터널 내 소통에 맞춰 두 가지 색으로 운영(녹색: 소통 원활시, 적색점멸: 서행·정체 또는 돌발상황 발생시)토록 제시하였다. 추가적으로 터널 내 최저속도를 기준으로 가변속도시스템을 VMS 및 터널 입구부 논네온 시스템과 동일하게 2단계로 시범구축 및 운영하고, 음성시스템을 구축하여 터널 진입차량의 과속시 속도 저하를 유도하며 터널 내 소통 상태를 사전에 알려줘 안전한 터널주행을 가능토록 유도하는 것을 검토 중이다. 마지막으로 곡선부 터널의 시거제약을 보완하는 방법으로 터널 내 설치된 LED 시선유도시설을 터널 내 속도정보와 연동시키는 방안도 연구 중에 있다.
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2017.10
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최근 고속도로 터널부 대형사고의 발생으로 사회적 관심이 급증하고 있다. 고속도로의 터널부는 일반부와는 다른 터널부만의 주행특성을 가지고 있으며, 이에 따라 차량 주행시 고속도로 일반부와 터널부의 속도차이가 발생하게 된다. 이와 같은 현상은 터널 구간이 운전자의 차량 간 거리 감지능력과 급격한 명암 변화에 의해 암순응과 명순응의 시간이 일반구간과 달리 길기 때문에 발생하는 운전자의 자기방어 성격이라 할 수 있다. 이처럼 고속도로 터널부의 경우 고속도로 시설 중 사고에 가장 취약한 구간이라 할 수 있으며 이러한 구간에서의 속도의 변화는 대형 사고로 이어질 가능성이 크다. 본 연구의 목적은 터널 내 설치된 VDS 데이터 자료(속도, 교통량, 점유율)를 활용하여 터널 내 사고 발생시의 기존 대처방안을 보완하고, 터널 이전 지점의 교통량, 점유율 패턴을 통해 터널 내 사고 발생 가능성을 예측하며 사전에 터널 내 소통상황을 향상시키는 방안을 제시하는것이다. 이를 위해 본 연구에서는 각 터널 내 속도패턴, 터널 이전 지점의 교통량 , 점유율 패턴 등을 분석하고, 해당 패턴에서의 사고 발생 가능성을 파악하는 등 터널 부 사고시 신속한 대처 방안 및 터널 내 소통향상 기법 등을 제시한다.
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최근까지 고속도로 터널부에서 교통사고가 꾸준히 발생하고 있으며, 이에 대한 심각성은 여러 매체를 통해 국민들에게도 계속해서 인식되고 있다. 이를 해결하기 위하여 한국도로공사는 다양한 교통안전시설물을 설치하고, 운전자에게 터널 내 소통정보나 돌발상황 정보를 주기위한 노력을 해왔다. 하지만 이러한 노력에도 불구하고, 여전히 매년 터널부에서는 다양하고, 심각한 교통사고들이 계속해서 발생하고 있다. 이러한 현상은 다양한 교통안전시설물이 사고가 발생한 터널에 대하여 철저한 사고요인에 대한 분석이나 표준적인 설치기준이 부재한 상태에서 설치를 진행한 현재까지의 상황에서 일정부분 문제를 찾을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 터널부에서 발생하는 다양하고 복잡한 교통사고를 거시적, 미시적으로 분석하여 이에 따른 교통안전기법을 제시하고자 한다. 먼저 터널내의 실제 사고데이터와 사고내용을 바탕으로 사고원인을 파악하고, 각 원인별/유형별로 교통안전증진을 위한 목적을 제시한다. 그리고 제시된 목적에 따라 다양한 방법의 도로 기하구조 측면과 시설물 측면에서의 세부 교통안전기법을 제시한다. 이러한 세부 교통안전기법의 목적은 운전자 속도저감, 운전자 시인성 향상, 운전자 정보제공, 사고심각도 절감 등이 있다. 각 목적에 대하여 운전자 속도저감 기법에는 CCTV 지점단속, 구간단속기법, 속도제한 표지판 설치, 그루빙 등이 있으며, 운전자 시인성 향상기법에는 LED 조명 설치, 캐노피 설치 및 야외 영향권의 저명도 포장, 입출구부 영향권의 완화조명 설치 등이 있다. 또한 운전자에게 정보를 제공하는 기법으로는 길어깨 좁아짐 표지판을 설치하거나, LCS와 VMS 시설을 고도화하는 방법 등이 있고, 마지막으로 사고심각도 절감기법에는 기능성 충격흡수시설의 설치, 소방시설 점검기준 강화, 비상주차대 가감속차로 확보 등이 있다. 또한 제시되지 않은 기법으로 터널에서 주로 발생하는 특정 사고유형에 대한 기법이 있다. 먼저 터널 진출입부에서 발생하는 암순응과 명순응에 의한 운전자 시각불능현상에 대한 대안으로 캐노피 설치, 야외 영향권 저명도포장, 연속터널의 적정간격 및 장대터널의 적정길이 제시, 진출입부 영향권 완화조명 설치 등이 있다. 또한 기본구간에 비해 좁아진 측방여유폭에 의한 측면충돌사고를 예방하기 위한 기법으로 LED 등 기능성 데리네이터 설치, 럼블 스트립 설치, 차로폭 및 측방여유폭의 기준 강화 등이 있다. 최종적으로 이러한 다양한 도로시설부문의 터널 교통안전성 증진 기법과 기대효과를 제시하는 데에 목적이 있다.
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고속도로 터널부에서 발생하는 교통사고는 일반부와 다른 도로환경으로 인해 대형사고 발생 위험이 높은 구간이라 할 수 있다. 국내에서는 고속도로 터널부 사고 감소를 위한 대책의 일환으로 2007년부터 구간과속단속 시스템이 도입·운영되고 있다. 구간과속단속 시스템은 속도제어가 필요하다고 판단되는 도로구간을 대상으로 차량의 평균주행속도를 측정하여 제한속도 위반여부를 판단하는 시스템이다. 구간과속단속 시스템은 단속 장비가 설치된 지점에서만 속도를 줄이고, 지점 통과 후 다시 가속하는 ‘캥거루 드라이빙’에 따른 사고위험을 완화하고, 교통류 안정화를 통해 사고를 저감하는데 효과적인 교통관리기법으로 알려져 점차 도입이 확대되고 있다. 하지만 그 효과를 정량적으로 분석한 연구사례는 그리 많지 않으며, 특히 터널부에서의 효과를 함께 검토한 연구는 거의 전무한 실정이다. 이에 본 연구에서는 터널부를 포함하여 구간과속단속 시스템이 설치된 고속도로 6개 구간을 대상으로 시스템 설치 효과를 평가하기 위하여 시스템 설치 전·후의 교통사고, 교통량 및 속도 자료를 수집하여 분석을 실시하였다. 분석 결과 구간과속단속 구간 내에서는 평균속도와 속도 분산이 대부분 감소하여 구간과속단속이 교통류를 보다 안정된 상태로 형성하는데 기여하는 효과를 확인하였다. 또한 Empirical Bayes method와 Turning Point Analysis 기법을 적용하여 사고건수의 변화를 비교하고, Proportional Test를 통해 터널 내 사고 특성 변화를 관찰함으로써 구간과속단속 효과를 정량적으로 제시하고자 한다
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2017.10
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｢도로주행 시뮬레이터 실험시설｣은 실차 도로주행 실험이 불가능한 도로교통 환경에 대해 가상현실 기법을 이용하여 실제 운전상황을 모의하는 가상주행 실험시설에 해당된다. 해당 실험시설은 실시간 차량동역학 시뮬레이션 시스템(Real-Time Simulation System), 운동 시스템(Motion system), 3차원 영상 생성 및 시현 시스템(Image Generation and Display System), 음향 생성 및 시현 시스템(Sound System)을 상호 연계시켜 통합시스템 구축을 목표로 하고 있다. 운전자가 가상주행을 하는 동안 휠 조작, 엑셀레이터, 브레이크 페달 조작에 따른 자동차의 물리적 운동을 실시간 계측·분석하고, 그 결과를 영상, 운동 및 음향 큐 등을 통해 운전자에게 전달함으로써 시뮬레이터에 탑승한 운전자가 실제 자동차를 운전하고 있다는 느낌을 받게 하는 첨단 도로교통 연구 장비이다. 도로주행 시뮬레이터의 활용 예상 분야는 첫째, 개통 전·후 도로의 종합적 설계검토 활성화가 예상됨에 따라 도로의 서비스 상태를 개통 전과 후로 구분하고, 해당 시점의 다양한 요소를 반영하여 운전자 측면의 교통안전 및 설계 적정성 검토 분야에 활용한다. 둘째, 운영단계에서의 발생 가능한 위험 요소에 대한 대책수립 및 평가에 본 실험시설을 적극 활용하여 운영 조건별 특성을 반영한 교통안전 수준를 검토하고, 문제점을 정량화 하여 개선대책의 효과를 사전에 검토, 개선방안 수립의 과학화를 유도한다. 셋째, 지능형 교통시스템의 연구개발 및 평가체계 수립을 추진한다. 마지막으로, 이종산업(자동차, ITS, 군수, 가상훈련, 디지털콘텐츠 등) 융복합 실험시설로 활용을 기대 할 수 있다. 도로주행 시뮬레이터를 활용하여 교통안전성 제고 측면에서 교통안전시설 표준화 수립 및 개정 시에 기초자료로 활용이 가능하다. 이는 교통안전시설의 설치위치, 설치간격, 설치높이 등에 관한 기준을 많이 지키지 않아 설치의 일관성이 결여되어 있는 경우가 있기 때문이다. 또한, 일부 구간에는 안전시설 설치가 과다하게 되어있으며, 운전자에게 혼란을 초래하여 비효율적 운영 및 유지/관리 한계 상태이다. 스마트톨링 시대를 대비하여 새로이 개발되는 시스템 및 장치에 맞게 교통안전시설 표준안을 수립할 수 있을 것이다. 연구활용도 측면에서 구체적으로 보행자 친화형 휴게소 광장부 표준안 수립, 2차사고 예방을 위한 정보제공 표출방식 수립, 고령운전자 맞춤형 교통안전시설 설치기준 재정립, 최적 교통정온화 기법 수립, 졸음운전 방지를 위한 노면 패턴 도색 디자인 개발, 장대터널/지하고속도로 운전자 주의환기시설 표준 디자인 개발 등에 장비가 활용될 수 있을 것이다.
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2017.10
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시뮬레이터를 활용한 실험과 검증은 자율자동차의 상용화 기술 확보에 필요 충분한 검증 수단일까? 이 질문에 대한 아주 명백한 답변으로 거의 모든 시스템 엔지니어링의 기본으로 여기는 V-Cycle(System Life cycle process model)(ISO 26262) 을 적용한 실험과 검증을 들 수 있겠다. 위와 같은 개발절차를 따름에 있어 시뮬레이터는 필수 조건이고 경제성과 높은 신뢰도를 구축 하는데 분명하고 명백한 기준으로 사용될 수 있음을 보여 준다고 할 수 있다. 그러므로 시뮬레이터를 적용한 실험, 검증에 대한 유효성을 소모적으로 논하기 보다 효율적이고 고 신뢰성을 확보하기 위한 시뮬레이터의 구축(필요 조건)과 다양한 실험방법을 도출하고 더 나아가 시뮬레이터를 개발 툴로 전환, 활용 가능하도록 꾸준한 연구와 투자가 요구 된다고 볼 수 있다. 특히, 자율 자동차의 상용화 기술 개발 과정에서 시뮬레이터는 매우 유연하고 생산적인 개발 도구로 활용될 수 있으며 이를 위해 시뮬레이터의 요구 조건은 과거 어느때보다 보다 높은 수준의 추종성과 현실감이 요구 되어 질 수 밖에 없다 본 발표에서는 시뮬레이터 활용 예시(제안)를 통해 자율자동차 상용화 기술개발에 필요한 시뮬레이터의 필요 조건에 대해 살펴보고자 한다.
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2017.10
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도로통행비용함수(Volume-Delay Function)는 교통수요분석 과정에서 통행자의 도로통행에 따른 통행비용(통행시간)을 산정하기 위해 사용되는 링크 교통량과 통행시간과의 관계함수라 할 수 있다. 도로통행비용함수에서 산출된 통행비용으로 도로수단의 선택 및 경로선택이 결정되고 각 통행자들의 통행비용으로 도로교통망 비용이 결정되므로 수요분석 및 교통망효과분석에서 도로통행비용함수가 대단히 중요한 역할을 수행한다고 할 수 있다. 결국, 보다 정확한 교통수요분석과 교통망효과평가를 위해서는 보다 합리적이고 최적화된 도로통행비용함수를 설정할 필요가 있다. 현재 국가교통DB(KTDB)에서는 가능한 현실적 묘사를 위해 도로운영(신호), 기하구조 및 지역특성을 고려하여 현장조사와 최적화 기법을 통하여 도로통행비용함수를 32개 등급으로 세분화하여 제공하고 있다. 하지만 여전히 현재 등급체계에서 제공되는 자유통행속도와 현실의 자유통행속도간의 차이가 존재하고 이러한 차이로 인한 수요예측의 오차가 발생한다고 지적되고 있어 개선을 위한 연구가 필요한 실정이다. 이에 본 연구에서는 최근 다양한 첨단교통자료의 활용이 가능해 짐에 따라 내비게이션 실제 차량통행자료를 활용하여 전국 도로교통망을 대상으로 도로등급별로 자유통행속도를 산정하였다. 분석결과 기존에 현장 표본조사를 기반으로 산정되었던 KTDB와의 차이가 있음을 확인하였고 비교‧분석을 통하여 본 연구에서 산정된 자유통행속도의 합리성을 검토하였다.
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고속도로는 관리주체에 따라 재정고속도로와 민자고속도로로 크게 분류할 수 있다. 재정고속도로 및 일부 민자고속도로의 경우 한국도로공사에서 관리를 하고 있으며, 이 중 재정고속도로의 운영수입은 이후 고속도로 건설투자에 예산이 활용되고 있다. 민자고속도로의 운영수입은 기존에 투입된 건설비 및 운영 중 소요되는 운영비용으로 충당되고 있으며, 일부 민자고속도로의 경우 실제 운영수입이 최초 협약 시 설정된 운영수입에 미치지 못할 경우 정부에서 재원을 보전하는 경우도 있다. 이로 인해 수도권을 중심으로 한 수익노선의 경우 민자고속도로로 건설되는 사례가 다수 발생하고 있으며, 정부의 SOC 투자예산 감소 등으로 이러한 추세는 앞으로도 지속될 것으로 예상된다. 이에 본 연구에서는 민자고속도로 개통이 재정고속도로에 미치는 영향에 대해 검토하고자 한다. 주요 검토사항은 민자고속도로 주변도로의 교통량 및 평균 주행거리 변화로 2017년에 기 개통한 인천∼김포, 상주∼영천, 구리∼포천을 중심으로 검토하였다. 한국도로공사에서 제공하고 있는 TCS 영업 데이터를 기반으로 분석하되, 개통시기가 유사한 상주∼영천, 구리∼포천의 경우 통행거리 분석 시 개별 노선에 대한 영향을 명확히 판단하기에 다소 한계가 있어, 시뮬레이션 분석 결과를 함께 활용하였다. 2017년 개통노선 중 상주∼영천이 재정고속도로에 미치는 영향이 가장 큰 노선으로 판단되며, 특히 경부선, 중부내륙선, 대구포항선 교통량이 전환될 것으로 예상된다. 다음은 상주∼영천 개통 후 평일/주말의 교통량 변화를 나타낸 것으로 경부선의 교통량 전환율이 가장 높은 것으로 나타났다. 이외에도 인천∼김포, 구리∼포천도 내용을 함께 제시하였다.
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2016년 국가재정운용계획에 따르면 향후 5년간 SOC 투자 규모는 매년 6% 이상 감소될 예정이기 때문에, 도로 분야에서도 선택과 집중 전략을 통한 효율적 SOC 투자 방향 수립이 필요하다. 영국(잉글랜드)의 경우, 2014년부터 국가전략적 차원에서 고속도로와 주요 간선도로를 중심으로 전략도로망(Strategic Road Network, SRN)을 선정하여 집중적으로 관리하고 있다. 본 연구에서는 영국의 SRN 사례를 참고하여 국내 여건에 맞는 국가전략도로망의 개념을 정의하고, 객관적인 지정 방안을 제안하는데 의의를 두었다. 분류 방안으로는 KTDB 네트워크 기준 도로의 교통량 실적에 기반한 분류 방안과 주요 거점을 연결하는 분류 방안을 고안하였으며, 두 가지 분류 절차에 따라 선정된 도로를 취합하여 최종 국가전략도로망을 지정하였다.
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고속도로 공사구간은 차로의 축소로 인한 병목구간이 존재하며, 공사작업의 영향으로 도로의 처리용량을 감소시켜 교통 혼잡을 야기한다. 공사구간으로 인해 발생하는 혼잡을 최소화하기 위해서는 공사구간의 교통관리가 매우 중요하며, 교통관리를 위한 전략을 수립하기 위해서는 공사구간에서의 혼잡상태를 분석하는 것이 중요하다. 따라서 본 연구에서는 고속도로 공사구간에서 발생할 수 있는 다양한 조건의 혼잡상태를 구분하고 충격파이론을 통해 분석하고자 한다. 본 연구에서 분석한 공사구간은 편도 2차로 중에서 1개 차로를 차단한 형태로 구성하였고, 그림 1과 같이 공사구간을 4가지 구역으로 분류하여, 이 중에서 충격파가 발생할 수 있는 구간인 Transition area와 Work space의 용량에 따라 충격파를 분석하였다. 용량과 수요의 관계에 따라 다양한 조건으로 구분할 수 있으나, 본 연구에서는 가장 주요한 조건 2가지에 대해 중점적으로 다루었다. 첫 번째는 수요가 (Transition area의 용량)보다는 작고 (Work space의 용량)보다는 큰 조건으로 Work space에서만 충격파가 발생하는 조건이고, 두 번째는 수요가 , 보다 큰 조건으로 두 구간에서 모두 병목현상이 발생하여 대기행렬이 쌓이게 되는 조건이다. 충격파이론을 직접 적용하기 위해 Bongsoo Son, A Study of G.F. Newell's "simplified theory of kinematic waves in highway traffic"(1996)에서 예제로 활용한 교통류-밀도 관계곡선을 활용하였으며, 두 조건에 대하여 충격파이론을 적용하였을 때의 충격파는 그림2와 그림3과 같다.
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본 연구는 최근 지속적으로 언급되고 있는 제4차 산업혁명 시대의 주요 기술 분야인 모바일 기술을 건설 분야와 융합하여 안전하고 스마트한 공사관리를 할 수 있는 서비스 모델을 제안하고자 한다. 본 연구에서 기술되어지는 모바일 기술은 최근에 개발된 기술은 아니지만, 단기(短基) 공사관리 분야에서는 구체화 되지 못하였다. 따라서 본 연구에서는 다양한 형태의 공사 중에서 교통과 안전사고에 영향을 주는 단기 공사 등에 대한 분류하고 특성을 분석하여 실제 도로현장에서 실효성 있게 적용할 수 있는 서비스 모델을 개발하였다. 본 연구는 일반국도 또는 지방도에 대한 신설 및 확포장 등 장기계속사업 공사를 대상으로 하는 것이 아니라 비교적 짧은 시간에 이루어지는 포장 및 시설물 긴급보수 공사나 교통안전시설물 청소 그리고 굴착 등이 수반되는 점용공사를 대상으로 한다. 즉 차량이 통행하고 있는 운영 도로를 대상으로 하며, 구체적인 공사 대상범위는 안전사고와 직결되는 포트홀 긴급보수공사, 그리고 교량, 터널 등 구조물 보수공사, 교통안전시설손괴에 따른 설치 및 보수공사, 사체수거, 그리고 점용공사 등과 같이 교통지체를 유발할 수 있는 공사가 대상이 된다. 상가에서 언급된 공사들의 특징은 공사시작과 종료에 대한 실시간 정보가 거의 제공되지 않으며, 보수공사 등이 수행되는 구간에 대한 정확한 위치정보가 수집이 되지 않아 운전자들에게는 돌발상활을 초래하고 있으며, 이에 따른 시공사 또는 유지보수담당자에게 인명피해가 지속적으로 발생하는 등 오래전부터 사회적인 이슈가 되어왔다. 따라서 본 연구에서는 도로보수공사 또는 보수원 청소작업 등에 의한 돌발상황을 실시간으로 운전자에게 미리 인지하게 함으로써 안전사고를 예방하고, 공사의 시작과 종료에 대한 정보를 제공하여 교통지체에 대한 상황을 운전자에게 정확하게 제공할 수 있는 모바일 앱 기반의 공사관리 서비스 모델을 그림과 같이 개발하였다.
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지난 6월 30일 서울-양양고속도로의 마지막인 동홍천-양양 구간(71.7km)이 개통되었다. 이번 개통으로 서울에서 양양까지 이동거리는 25.2km, 주행시간은 40분, 사회적비용 약 2,000억 원 이상의 절감효과를 기대하고 있다. 그러나 개통 첫 주말 토요일, 새로이 선을 보인 국내 최초 상공형 휴게소인 내린천휴게소와 인제IC를 진출입하기 위한 차량들간의 엇갈림 발생(그림 1 참조)으로 강일기점 115k 지점 극심한 교통정체가 발생하였다. 약 두 시간의 교통정체는 본선 후방 약 6km까지 정체가 이어졌으며 그에 따른 원인부석 및 대책 마련이 대두되었다. 본 연구에서는 정체원인을 엇갈림 구간 병목현상, 본선 1차로 운행차량의 차로변경구간 길이 부족, 휴게소 진입부 혼잡으로 인한 대기행렬 발생 등으로 분류하였고 미시적 교통시뮬레이션 분석프로그램(VISSIM)을 활용하여 정체 개선방안을 도출하였다. 세부적인 정체 개선방안 도출을 위해 표. 1과 같이 분석하고 세부 시행방안을 검토하였다. 검토 및 분석결과 엇갈림구간 및 본선정체의 가장 큰 요인은 휴게소 진입 혼잡으로 확인 되었고, 휴게소 주차장 및 진출입동선 개선이 본선정체 개선에 상대적으로 높은 효과를 나타내었다. 또한 차로변경 사전유도(5km 전방부터 내린천휴게소 및 인제IC 진출차량을 2차로로 유도)의 정체개선 효과도 확인되었다.
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도로를 통행하는 운전자는 경험에 의한 경로 선택을 하기에 앞서 실시간 교통정보를 활용하여 혼잡이 덜하고 목적지까지의 최소 소통 시간이 보장되는 경로를 활용하는 추세를 보이고 있다. 또한 교통 정보의 영향을 받는 산업이 점진적으로 증가함에 따라 교통 정보의 요구는 확대 일로에 있는 추세이다. 과히 스마트폰의 붐이라 할 정도로 스마트 기기의 보급이 증대하고 더불어서 모바일 콘텐츠의 요구는 점진적으로 확대되고 있으며, 다른 부문과 견주어서도 자동차와 연계된 교통정보의 요구는 과히 폭발적으로 증가하고 있다고 할 수 있다. 교통정보는 필수적으로 정보 신뢰성을 갖추어야 하며, 교통정보 수집을 위해 많은 교통 검지기의 설치가 요구되고 있다. 기존 교통정보의 수집은 교통 검지기를 설치하여 지점의 교통자료를 검지하는 지점 검지 방식이며, 루프 검지기, 레이더 검지기, 지자기 검지기 등이 있다. 지점 검지기는 설치된 지점의 교통 정보를 간단한 방식으로 실시간 검지한다는 장점이 있으나, 교차로, 일부 구간 정체 등 구간의 대표 교통정보를 위해서는 좁은 간격으로 설치하여야 하므로 많은 수량의 검지기가 요구된다. 그러므로, 구간 통행시간 측정이 가능한 구간 검지 방식으로 점진적으로 전환하고 있는 추세이다. 번호판 검지기(AVI), DSRC 검지기 등이 이러한 구간 검지 방식의 교통 검지기이다. 본 논문에서는 차량 내에 탑승자들이 소지한 스마트 기기의 블루투스, 와이파이 무선 통신 신호를 검지하여, 구간 검지 방식으로 무선신호 매칭을 통해 교통정보를 산출하는 교통정보 수집장치를 개발하였으며, 현장 평가를 수행하고 분석 결과를 제시하고자 한다. 스마트기기 무선신호를 활용한 교통정보 수집장치는 각 통신모듈에 유일한 Mac 주소를 수집 분석하는 방식을 사용한다. 그리고, 기존 교통검지기는 전기 및 유선통신 인프라를 기반으로 운영되어 이동성의 제약을 극복하고자 이동이 가능한 소형화 및 배터리 운영이 가능하도록 설계 제작하였다. 무전원 상태에서도 10일 이상의 운용이 가능하며, 소형화함에도 불구하고 기존 교통 검지기와 동등한 성능을 가지도록 개발 목표를 설정하였다. 이천시 곤지암IC 부근의 일반국도 3호선에서 두 조의 수집장치를 4km 간격으로 설치하여 오전 10시부터 7시간 현장 평가를 수행하였다. 전체 통행 차량의 30% 내외의 무선신호를 검지할 수 있었으며, 블루투스 무선신호보다 와이파이 무선신호가 3배 많은 빈도로 검지됨을 확인하였으며, 이로부터 산출된 통행시간은 비교적 현장 교통정보를 반영한 통행시간이 산출됨을 확인하였다. 개발된 교통정보 수집장치는 소형, 경량화 및 배터리 사용 설계를 통해 운영 환경에 영향받지 않고 간편하게 이동식으로 교통정보를 수집할 수 있음을 확인하였다. 사용자들의 스마트폰 사용 패턴으로 30% 정도만이 수집되었으나, 성능 지표 측면에서 고가의 교통 검지기를 대체할 수 있는 이동식 장비로서 운영이 가능함을 확인하였다.
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2017.10
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최근 국내에서 교통운영체계 개선 사업이 활성화 되어 시행되고 있다. 운전자 안전 및 운전지원 서비스 개선을 신호운영을 통해 도출해 내려는 움직임이 활발해졌다. 이러한 노력의 성과를 이해하기 위한 다양한 평가방법이 활용되어 왔다. 그러나 이러한 평가 방식은 조사원에 의한 현장 주행 조사가 평가 방식의 대부분이었으며, 주관적 요인이 간섭되는 방식이다. 상기 시스템으로부터 탈피하기 위하여, 객관적인 교통정보 이력자료를 활용하는 ‘혼잡강도(Intensity of Congestion; IOC)’ 지표를 활용하는 신호교차로 운영 평가방법이 연구되나, 혼잡강도 지표 값을 결정하는 ‘분석 기간과 임계 속도’에 대한 공학적 지침이 부족하다. 본 논문은 시간적 특성과 지역적 특성을 반영한 도로 등급별(주간선도로, 보조간선도로) 분석을 적용하여 ‘혼잡 강도’ 지표 내 임계값을 제안하는 연구 내용을 전달한다. 본 연구에 사용된 자료는 5분 단위로 누적된 2016년 서울특별시 TOPIS 링크별 교통소통 속도자료이다. 상기 자료를 분석을 위해 데이터베이스 프로그램을 사용하여 ‘혼잡강도’ 지표 내 임계값을 변환하며 신호교차로 운영상태 개선 전과 후 일정 기간 교통소통 이력자료를 비교하는 분석을 수행하였다. 본 연구에서는 임계속도 값으로 10 km/h, 15 km/h, 20 km/h, 25 km/h, 30 km/h를 고려하였다. 분석 기간으로 신호교차로 운영상태 개선 전 1일, 7일, 14일, 30일, 60일을 적용하였고 분석 일마다 오전, 오후첨두시와 주간, 야간비첨두시로 분류 분석을 수행하였으며, 분석 대상 교차로로 서울특별시 강남권, 강북권의 신호교차로를 선정하여 시공간적 특성을 반영한 연구를 수행하였다. 일원분산분석 및 던컨 검증분석에 의하여 분석 기간 설정에 따른 대표 임계속도를 분석한 결과는 다음과 같다. 통계 분석 결과, 주간선도로의 오전, 오후 첨두시간의 경우 25 km/h와 20 km/h를 임계속도로 사용하는 것이 효율적이었다. 주간 비첨두시간과 야간 비첨두 시간은 1일의 경우 15 km/h와 30 km/h를 사용하는 것이 효율적이었으며 7일, 14일, 30일, 60일의 경우 20 km/h, 25 km/h, 30 km/h를 사용하는 것이 효율적인 것으로 나타났다. 보조 간선도로의 오전 점두시간은 1일의 경우 25 km/h를 사용하는 것이 효율적이었으며 7일, 14일, 30일, 60일의 경우 30 km/h를 사용하는 것이 효율적이었다. 오후 첨두시간, 주간 비첨두시간의 경우 20 km/h 임계속도로 사용하는 것이 효율적이었다. 야간 비첨두시간의 경우 30 km/h를 임계속도로 사용하는 것이 효율적이었다. 본 연구 결과를 바탕으로 신호운영 및 신호교차로 평가에 대한 연구가 추가적으로 이루어져야 할 것이다.
55.
2017.10
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현재 전국 고속도로망에는 무인 과속단속장비인 구간 과속단속장비와 지점 과속단속장비가 설치 및 운영되고 있다. 일반적으로 무인 과속단속장비는 주행차량의 과속에 따른 교통사고 방지에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 이에 본 연구에서는 교통사고 현황자료를 이용하여 무인 과속단속장비인 구간 과속단속장비 및 지점 과속단속장비 설치 지점에 대한 교통사고 현황자료를 통해서 효과를 분석하고자 한다. 분석 구간 전체를 대상으로 연간 단위 연장당 교통사고 건수를 산정하였다. 구간 과속단속장비의 경우 시종점부 전후 각각 1km 대상으로 연간 단위 연장당 교통사고 건수를 산정하였다. 지점 과속단속장비 설치 지점 또한 전후 1km를 대상으로 연간 단위 연장당 교통사고 건수를 산정하였다. 분석대상 구간은 영동선 신갈JCT(41.8k)∼강릉JCT(234k) 양방향으로 선정하였다. 분석기간은 2011년∼2016년이며, 분석 자료는 한국도로공사에서 수집 중인 고속도로 교통사고 정보 자료(D급 포함)를 이용하였다. 분석대상 구간 전체의 연간 단위 연장당 사고건수는 1.97건으로 나타났다. 해당구간에는 구간 과속단속장비가 4개소 설치되어 있으며, 지점 과속단속장비는 13개소에 설치되어 있다. 구간 과속단속장비 설치 지점에 대한 연간 단위 연장당 사고건수는 0.99건이며, 지점 과속단속장비 설치 지점의 경우 1.01건으로 나타났다. 구간 과속단속장비 및 지점 과속단속장비 설치 지점을 대상으로 전체 무인 과속단속장비 설치 지점에 대한 연간 단위 연장당 사고건수는 1.00건으로 전체 대상구간 비해서 무인 과속단속장비 설치 지점의 사고 건수가 더 낮은 것으로 분석되었다. 분석대상 구간에는 강릉방향과 인천방향에 각 2개소씩 총 4개소의 구간 과속단속장비가 설치되어 있다. 구간 과속단속장비가 설치된 구간 전체에 대해서 연간 단위 연장당 사고건수 산정결과 구간 과속단속장비가 설치된 4개소 전체 연장에 대한 연간 단위 연장당 사고건수는 0.59건으로 미단속 구간 및 지점 과속단속장비 설치 지점에 비해서 사고건수가 낮은 것으로 분석되었다
56.
2017.10
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겨울철에는 눈, 우박 등의 원인으로 교통사고가 많이 발생한다. 이런 겨울철에 차량이 주행하여 발생하는 열은 도로환경의 안정성에 영향을 끼친다. 본 연구에서는 도로기상정보시스템(RWIS; Road Weather Information System)에서 제공하는 실시간 기상관측 데이터를 이용하여 차량 주행시 발생하는 열이 노면온도변화에 어떠한 영향을 끼치는지 알아보도록 한다. 노면은 태양복사에너지와 대기장파복사에너지를 흡수하고, 현열, 잠열, 지구장파에너지 및 포장열을 방출한다. 차량이 통행하는 노면에서의 열수지 방정식으로 나타내면 식(1)과 같다. Δ (1) ：노면의 체적 열용량 [J/㎥/K] , ：노면 온도 [K] , Δ : 노면 표층 두께 [m], ：순복사 플럭스 [W/㎡] ：자연 바람에 의한 현열 플럭스 [W/㎡], ：잠열 플럭스 [W/㎡], ：포장열 플럭스 [W/㎡] 본 연구에서는 노면온도 관측을 위해 기상센서 시스템을 구축되어 있는 제3경인고속도로 목감IC 전방을 선정하여 적용하였다. 데이터는 24시간(2014년 12월 2일 0시 ∼ 24시) 동안 1분 간격으로 수집하였다. 주요 입력 자료(기온, 습도, 기압, 풍속, 노면온도 등)는 기상센서를 이용한 관측 데이터를 사용하였고, 태양복사량 등은 기상 개발연구원의 예측 데이터를 이용하였다. 노면의 열수지에서 차량열의 영향을 알아보기 위해 각각의 열수지 성분 절대값의 합계에 대한 차량열 플럭스( 및 , , )의 각 비율을 로 나타내었다. 이는 식 (2), (3)과 같다. (2) or or (3) 차량 복사열이 일사량과 교통량이 많은 낮에는 노면에 미치는 영향이 감소하고, 일사의 영향이 없는 야간과 새벽에는 _ 와 비슷한 비율을 된다. 차량풍 현열이 노면의 열수지에 끼치는 영향( _ , △)는 0:00∼8:00까지는 5∼7%로 작지만, 그 이후 일사의 영향에 의한 기온, 노면온도 차이의 증가, 교통량의 증가로 인해 최대 30.0%로 급격히 증가한다. 또한 17:00부터 일사량의 감소로 기온과 노면온도 차이가 감소되어 노면 열 수지에 끼치는 영향이 급격히 감소한다. 주행하는 자동차에서 방사되는 열을 바탕으로 차량열 플럭스의 시간변화에 따른 노면에서의 영향을 평가할 수 있었다. 겨울철 노면온도에 있어서 차량열의 영향은 46.5 ∼75.9%이며, 타이어 마찰열, 차량 복사열 및 차량풍 현열와 전체 열 플럭스의 비율은 각각 최대 약 30%에 달했다. 즉, 건조한 노면상태에서 주행하는 차량의 발생열이 노면온도에 큰 영향을 미친다.
57.
2017.10
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최근 우리나라는 기상이상으로 인한 자연재해 현상의 발생으로 재난지역 인근 도로의 도로 차단, 파손 등의 상황이 발생한다. 재난 발생 시 위험구역 내부의 도로 손상 및 단절로 인하여 주변 일대의 교통이 마비가 되는 현상이 발생한다. 이런 현상을 예방하기 위하여 재난 발생 시 신속한 대피를 위한 신호운영 기법 연구를 진행해야 한다. 재난의 종류에는 크게 폭설, 우박, 폭풍, 지진 등의 자연재난과 테러, 불법점검, 폭팔물 사고, 건물 붕괴 등 사회적재난으로 나뉘어져있다. 예전 2000년대에 도심에서 발생한 우면산 산사태, 강남역 침수 등은 자연재난으로 도로 폐쇄로 인한 소통마비 뿐 아니라 사고로 인한 많은 인적, 재산적 피해가 발생하였다. 피해의 주요 원인인 소통마비는 재난 발생 시 차량의 신속한 대피를 위한 신호운영 기법이 없어 도로에 방치되어서 발생하였다. 재난에서 시민들의 안전을 위해서는 빠른 대피가 우선시 되어야 하며 위험지역으로부터 신속한 대피를 위한 신호운영기법이 필요하다. 차량의 집중으로 인한 소통마비를 방지하고 위험지역으로 진입하는 차량을 다른지역으로 우회시켜 최단시간으로 대피할 수 있게 하는 것이 연구의 목표이다. 비상신호제어 전략은 다음과 같은 원칙을 준수하도록 한다. ① 차량이 재난이 발생한 위험지역으로 진입하지 않도록 한다.. ② 회전수를 최소화하여 주행시 발생할 수 있는 손실시간을 최소화한다. ③ 회전이 필요할 경우 가능한 신호에 따른 손실이 적은 우회전을 우선으로 한다. ④ 전단계에서 탐색된 경로를 이용하는데 방해되는 제어가 없어야 한다. 위의 원칙을 기본원칙으로 하여 신호운영을 1과 2로 나누어 분석을 시행하도록 한다.
58.
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근린지역 보도에는 표지판, 신호등, 가로수, 식수대, 변압기 등 여러 보도시설물들이 설치되어있다. 이러한 보도시설물들은 대부분 보도 진행방향의 좌측에 설치된다. 하지만 보도시설물들이 설치되는 면적을 과도하게 차지하거나 연석에서의 이격거리가 불규칙하게 설치되는 등으로 인해 보도총폭 중 보도시설물의 설치공간이 차지하는 비율이 증가한다. 이로 인해 유효보도폭이 감소하게 되고 보도의 주기능인 보행이동성과 편리성의 저하에 영향을 미치게 된다. 본 연구의 목적은 FHWA에서 제시하는 Zoning을 이용하여 국내와 일본 보도의 도로완충존(Furniture Zone)과 유효보도폭(Pedestrian Zone + Building Frontage Zone) 비를 비교하는 것이다. 도로완충존과 유효보도폭 비를 비교하기 위해 국내 근린지역 4구간, 일본 근린지역 4구간의 보도폭을 조사하였다. 조사한 자료를 가지고 FHWA에서 제시하는 Zoning을 이용하여 국내와 일본의 근린지역 보도의 Zone을 구분한다. Zone구분 후 도로완충존과 유효보도폭의 비를 구하고 일본과 국내를 비교분석한다. 일본 4개지점의 Zone구분 결과, 도로완충존폭과 유효보도폭의 비는 최소 0.87에서 최대 1.87으로, 최소값에 해당하는 지점을 제외하면 모두 1.55이상의 값을 가진다. 국내의 Zone구분 결과, 보도총폭과 유효보도폭의 비는 최소 0.30에서 최대 2.65으로 최대값에 해당하는 지점을 제외하면 모두 0.96이하의 값을 가진다. 일본의 근린지역 도로완충존과 유효보도폭 비는 최소값을 제외하고 1.5이상으로 도로완충존보다 유효보도폭을 더 많이 확보하고 있다. 하지만 국내의 경우 최대값을 제외하고 0.96이하로 도로완충존보다 유효보도폭이 작다. 이는 지나친 도로완충존 확보로 보도폭 사용이 비효율적인 것으로 판단된다.
59.
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현재 지하에 매설되는 암거는 현장타설 형태보다 품질확보 및 유지관리에 우수하고, 특히 시공연장이 긴 경우 공기단축에 유리한 PC(Precast) 암거형태가 주로 시공되고 있다. 이러한 PC암거가 연약지반 위에 시공되거나 성토·절토 변곡부에 시공되는 경우 등 다양한 시공환경에 따라 배수암거의 부등침하가 예상될 수 있다. 이러한 부등침하가 발생되면 구조물에 균열 및 변형이 유발될 뿐만 아니라 나아가 구조물의 붕괴까지 초래할 수 있지만 실제 PC암거 구조물의 부등침하를 고려한 실험적인 연구나 평가는 어려운 실정이다(신창순, 2008). 따라서 PC암거 부재의 설계시 토피의 변화, 지반 및 하중조건 등 실제 시공조건을 면밀히 고려한 구조검토가 필요하다. 또한 도로에 작용하는 차량 활하중과 달리 일반적으로 항공기 활하중은 메인기어 각하중에 대한 접지폭에 따라 활하중을 산정하며(이경환, 2004), 이러한 Kogler의 근사해법에 따라 계산된 항공기의 하중 재하 구조는 일반적으로 암거의 매설깊이(토피고)가 증가함에 따라 비례하는 고정하중이나 토압과는 달리 <그림 2>와 같은 분포양상을 보이게 된다. 따라서 토피변화에 따른 항공기 하중에 대한 분포 특수성을 고려하여, PC암거의 구조안전성을 확보하는 것이 더 합리적인 부재설계가 될 수 있다. 본 연구에서는 설계항공기(b747-400)에 적합한 PC암거 부재설계를 위하여 범용 유한요소해석 프로그램인 Midas 2017를 이용하여 3D 구조해석을 수행하고, 토피 변화에 따른 항공기 하중분포를 적용하여 PC암거의 응력변화를 분석하였다. 분석결과, 지중에 매설되는 암거는 기타요인(콘크리트의 건조수축, 온도하중, 지반반력계수)에 의한 응력변화보다 토피고에 따른 항공기 활하중 분포<그림2>에 따라 응력변화가 주로 발생하게 된다. 특히 토피고 0.6m∼1.6m인 구간에서 항공기 활하중이 민감하게 변화되고, 1.6m 이상인 경우부터 토피고와 거의 반비례하는 것을 볼 수 있다. 따라서 항공기 활하중이 재하되는 PC암거 시공현장에서 토피고가 0.6m에서 1.6m사이 변화되는 구간에 PC암거 단면을 시공할 경우에는 최대 토피고를 고려하여 설계하기보다는 항공기하중이 최대인 지점에서의 하중을 고려하여 단면을 설계하는 것이 적정할 것으로 판단된다.
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2017.10
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신호교차로의 우회전 차로의 현 대기차량 길이 산정은 × × 과 같이 적용한다. 여기서, 길이계수 값(⍺)은 2.0이며 ‘lane overflow’가 일어날 확률이 대략 99%에 해당된다. N는 우회전 자동차의 수(신호 1주기당 도착하는 우회전 자동차)이며 S(m)는 대기하는 자동차의 길이이다. 그러나 이 방식은 도착하는 우회전 자동차의 수만을 기반으로 산정하며 대기차량 대수에 영향을 주는 다른 요인들(예를들면, 접근 교통량, 적색 신호시 우회전 가능 조건, 신호현시 조건 등)을 고려하지 않았다. 특히, 신호교차로에서 자주 발생하는 ‘lane blockage’현상을 고려하지 않았다는 점이다. 이로 인해 다양한 도로·교통 조건에서 현 대기차량 길이가 과대 혹은 과소평가 문제가 잠재적으로 존재한다고 판단된다. 이를 위해 Kikuchi와 Kronprasert 모델을 적용하여 우리나라의 도로·교통여건(신호운영 조건 포함)에 대응하는 신호교차로의 우회전 전용차로 길이를 산정하였다. Kikuchi와 Kronprasert 모델에 대해 신호교차로 접근로에서 4가지 대기패턴이 일어날 확률 계산과정은 다음과 같다. 첫 번째 단계는 적색 신호현시가 종료되는 시점에서 4개의 차량 대기 패턴(① ‘overflow’와 ‘blockage’현상이 발생하지 않는 조건, ② ‘blockage’현상이 발생할 조건과 그렇지 않는 조건, ③ ‘overflow’현상이 발생할 조건과 그렇지 않는 조건, ④ ‘overflow’와 ‘blockage’현상 발생하는 조건) 규명이다. 두 번째 단계는 각 차량 대기 패턴 경우별 확률 계산이다. 직진과 우회전 차량의 도착률과 허용 대기공간의 함수로서 각 패턴에 대한 확률 유도하며 적색현시동안 우회전이 가능하기 때문에 적색신호시 우회전 가능한 대수도 함수의 변수로 반영된다. 예를들면, 각 직진/우회전(i, j) 차량이 도착시 대기 패턴의 경우에 대한 확률은 다음과 같이 산정한다. 와 차량 도착 × 와 차량 도착 , 여기서, i = 적색현시동안 도착하는 직진차량 대수, k = 적색현시동안 도착하는 우회전차량 대수 C = 우회전 차로의 허용 대기 길이(대수), = 적색현시당 차로당 도착하는 평균 직진차량 대수 = 적색현시당 차로당 도착하는 평균 우회전차량 대수 NR = 적색현시시 최대 우회전 가능한 대수, vc = 상충 교통량(대/시/차로) g/C = 유효 녹색시간비, tc = 임계간격수락(초), tf = 추종시간(초) 최종적으로 각 대기 패턴의 경우에 대한 확률값을 토대로 ≥ 혹은 ≤ 와 같이 우회전 전용차로의 길이를 산정한다. 여기서, ⍺ = ‘overflow’ 혹은 ‘blockage’가 발생하지 않을 확률 0.95이다. <그림 1>는 신호주기 90초와 유효녹색시간비(g/C)가 0.3에 대한 7개 ‘lane overflow’와 ‘lane blockage’ 현상에 대한 확률분포를 보여주고 있다. 이러한 각 도로·교통 조건별로 확률분포도를 산정하여 신호주기 90초, 120, 150초별, 직진 교통량과 우회전 교통량 관계를 기반으로 우회전 대기 차량 대수를 기 방식과 비교·평가하였다.
