현재 국내에 설치되는 회전교차로는 "회전교차로 설계지침, 국토교통부, 2014"에 따라 설계되고 있으며, 다양한 설계요소에 대해 기준을 제시하고 있다. 그 중 가장 중요하다고 할 수 있는 회전교차로 설치를 위한 교통량 기준으로 12,000~32,000대/일의 계획교통량을 제시하고 있으며 접근로 차로 당 125~450대/시/차로로 제시하고 있다. 그러나 이는 회전교차로 용량에 지대한 영향을 미치는 좌회전 비율 및 접근로 차로 수 등이 고려되지 않은 교통량 기준으로 해당지역의 교통 및 기하구조 특성에 따라 회전교차로 용량은 큰 차이를 보일 수 있다. 즉, 좌회전 비율이 높을수록 또는 접근로 차로 수가 많은 수록 차로 당 용량은 떨어질 가능성이 크다. 이러한 교통 및 기하구조 특성을 고려하지 않고 회전교차로를 설치할 시 오히려 교통 흐름의 효율성이 떨어질 수 있어 회전교차로 설치 시 정확한 용량 산정은 매우 중요한 사항이다. 본 연구는 기존 기침에 제시된 교차로 기하구조 및 교통여건이 고려되지 않는 회전교차로 전환기준을 보완하기 위해 교차로 운영방법, 접근로 차로수에 따른 교차로유형과 좌회전비율에 따른 용량의 변화를 분석하였다. 그 결과, 회전교차로 전환기준은 접근로수와 좌회전비율에 따라 변화됨을 알 수 있었으며 접근로수와 좌회전비율에 따른 회전교차로 전환기준을 회전교차로 설계지침에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.
신호기 설치기준(warrants)은 차량교통량, 보행자교통량, 교통사고기록, 통학로, 연속교통류의 흐름 및 지체 등에 따라 제안되고 있으나 그 기준은 나라마다 조금씩 차이를 본이고 있다. 대부분 외국의 신호기 설치 기준은 매우 단순하며 적용하는데 교통전공 기술자의 경험과 지식을 요구되는 반면에 미국의 신호기 설치기준은 11가지의 설치 기준을 명확히 제시하고 있다. 현재 우리나라는 "교통안전시설 실무편람" 에서 제시한 신호기 설치 기준 중 차량 교통량에 관한 기준은 "최소 차량 교통량"에 관한 기준으로 미국 기준1과 동일한 기준이다. 이 기준은 교통량에 대한 유일한 기준으로 우리나라 상황에서 검증되지 않은 기준이다. 따라서 본 연구는 미국의 기준 중 현재 가장 타당성 있다고 판단되는 4시간 교통량 및 첨두시간 및 교통량을 검정하고 우리나라 실정에 적용할 수 있는 교통량에 관한 신호기 설치기준 안을 제시하였다. 접근 방법은 현재 비신호 교차로 운영방식은 교차로 통과 우선 순위에 따라 운영되지 않고 있어 장래에 교통문화가 정착되었을 때를 대비한 이상적인 상태에 대한 접근방법과 통과 규칙이 잘 지켜지지 않고 있는 현재 상태에 대한 접근방법으로 나누어 분석하여 기준 안을 제시하고 미국의 기준을 변형한 기준 안을 제시하였다. 본 연구에서 제시한 기준 안은 전체 교통량은 1400∼1800대/시로 비교적 높게 나타났으며 주도로 (양방향) 교통량이 1050∼1200대/시이고 부도로(교통량이 많은 쪽) 교통량이 325∼585/시로 호주에서 제시한 4시간 교통량보다 주도로는 1.5배, 부도로는 3배 높게 나타났으며 미국 기준을 변형한 안은 실제 자료를 분석한 결과 기존의 기준안 보다 비교적 완화된 기준 안으로 나타났다. 또한 미국 기준 중 비교적 잘 적용되고 있는 4시간 교통량과 첨두시간 교통량에 관한 기준은 부도로의 교통량이 일방향 교통량만 기준 안에 적용되나 실제적으로 비신호 교차로 지체는 부도로의 모든 교통량이 영향을 미치는 것으로 나타나 부도로의 교통량에 가중치를 적용한 기준 안으로 선체 교통량과 부도로/주도로 교통량의 비로 전환되어 제시되었다.
현재 예비타당성조사 지침에서는 수단전환이라는 대중교통수단이 가지는 특성을 고려하지 못한 채 도로부문의 영향권 설정기준을 철도사업과 같은 대중교통수단의 투자평가에도 적용하고 있어 문제가 발생하는 바, 본 연구에서는 대중교통수단 투자평가에 적용할 수 있는 영향권 설정지표와 기준을 제시하고자 하였다. 이에 가상의 사업을 설정하여 기존의 방법론과 본 연구 방법론을 적용하여 비교하였다. 분석결과 기존 방법론과 119억의 편익 차이가 발생하는 것으로 나타났으며, 영향권 내 수단전환 통행량의 수렴성은 본 연구 방법론이 수단전환통행량의 93%, 기존 방법론이 76%를 영향권 내에 포함하고 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 대중교통수단의 투자평가에 범용적으로 적용할 수 있는 영향권 설정기준을 기존의 방법론과 비교하여 제시하였다.
국토교통부는 2019년 12월에 세계 최초로 레벨 3 자율주행 차량에 대한 안전기준을 제정하였으며, 제어권전환을 포함한 부분 자율주행시스템의 안전과 관련된 기준들을 명시하였다. 하지만, 제정된 "부분 자율주행시스템의 안전기준"에서는 구체적인 운전 환경 등이 명시되어 있지 않다. 따라서, 자율주행자동차의 안전한 주행을 위해서는 실제로 자율주행자동차가 주행하게 될 다양한 운전 환경이 제어권전환에 미치는 영향을 분석할 필요가 있다. 본 연구에서는 주행 시뮬레이터를 이용하여 교통상황(서비스수준 D, E, F)과 기하구조(직선 및 곡선부) 및 기상 상황(주야 및 강우)이 제어권전환 시간과 안정화시간에 어떠한 영향을 미치는 지 알아보았다. 실험 절차는 사전교육, 연습주행, 시험주행의 순서로 진행되었으며 시험주행은 교통량 및 기하구조 실험과 기상 상황 실험으로 나누어서 진행되었다. 실험 결과, 교통상황과 기상 상황은 제어권전환 시간 및 제어권전환 안정화시간에 통계적으로 유의한 영향을 미치지 않았으며, 곡선반경만이 제어권전환 안정화시간에 통계적으로 유의한 영향을 미치는 것으로 분석되었다.
SAE 기준 3단계의 자율주행자동차에서는 필요 시 운전의 주체가 시스템에서 운전자로 또는 그 반대로 이전되는 제어권 전환(take-over)이 발생하게 된다. 이때 안전한 제어권 전환을 위해서는 다양한 도로환경에서 여러 계층의 운전자들이 안전하게 제어권 전환을 완료하는 데 필요한 시간을 설정하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 자율주행자동차의 제어권 전환의 안전성을 확보하기 위해 제어권 전환 소요시간 및 안정화 특성을 분석하였다. 이를 위해 드라이빙 시뮬레이터를 활용하였으며, 고속도로와 유사한 상황을 설정하여 실험을 진행하였다. 다양한 성별 및 나이를 가진 50명의 운전자가 실험에 참가하였고, 각 피실험자별로 교통량과 기하구조의 변화를 주어서 다양한 상황에 따른 제어권 전환 소요시간 변화와 안정화 특성을 측정하였다. 실험 결과, 제어권 전환 소요시간은 평균 2.3초였으며 표준편차는 0.1초로 분석되었다. 또한 안정화 특성 분석 결과, 고속도로 교통량 차이에 따른 제어권 전환 안정화 시간은 차이는 없었으며, 곡선반경의 변화에 따라서는 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다.
좌회전 제어네는 크게 좌회전을 금지하는 적극적인 제어에서 좌회전 신호와 좌회전 차선의 디자인 및 차선 설정과 같은 비교적 소극적인 제어가 있다. 기존의 좌회전에 관한 많은 연구는 대부분 후자의 소극적인 제어를 통한 제어효과를 파악하는데 주로 관심을 두었다. 좌회전금지의 효과분석 방법론에는 크게 교차로 및 링크(Link)와 네트워크(Network)의 두가지 차원의 접근 방법이 있다. 교차로 및 링크(Link) 차원의 분석은 TRANSYT 7F, PASSER IV 등과 같은 가로망에서 신호시간을 최적화하는 모형과 NETSIM, COSIM과 같이 조건에 따라 실제 차량의 행태를 모사하는 시뮬레이션 모형 등에서 좌회전 신호현시를 주거나, 주지 않음으로써 전후의 변화를 관찰, 분석에 이용할 수 있다. 그러나, 이러한 접근방법은 개별교차로에서 현시운영에 따른 효과를 분석하기에는 용이할 지 모르나, 좌회전 금지에 따라 전환된 교통량을 합리적으로 처리하는데 문제를 가지고 있다. 이에 반해 네트워크(Network) 차원의 분석은 좌회전 금지에 따른 거시적 수요변화를 파악하여, 좌회전금지에 따라 전환된 교통량을 합리적으로 수용 할 수 있으며, 교차로 및 링크(Link) 차원의 분석기법과의 결합을 통해 개별교차로에서 현시운영에 따른 효과도 어느정도 예견할 수 있을 것으로 예상되지만, 이에 관련한 여구가 전무한 형편이다. 본 연구의 목적은 네트워크(Network) 차원에서 좌회전 금지에 따른 효과 분석 모형을 정립하고, 가상 네트워크에 적용 그 유효성을 검증하여, 지역 네트워크의 개별교차로에서 좌회전 금지의 도입에 대한 의사결정의 기준을 마련하는데 있으며, 이를 위한 구체적 연구 내용은 다름과 같다. 첫째, 순간 동작 사용자 최적 통행배정모형의 구조 및 특성 파악. 둘째, 기존 가로망 표현기법의 구조 및 특성파악. 셋째, 좌회전 금지에 따른 효과 분석을 위한 순간 동적 사용자 최적 통행배정모형의 구축. 넷째, 좌회전 금지에 따른 효과 분석을 위한 가로망 표현기법의 개발. 다섯째, 가상 네트워크에서 구축된 모형을 통한 교차로에서 좌회전 금지 효과분석
회전교차로(roundabout)는 용량 이하의 상태에서 접근로별 교통류가 균등할 경우 기존 신호교차로에 비해 운영효율성이 증대되나 토지이용변화로 교통량이 증가하면서 접근로별 교통류가 불균등 해질 경우(차로 당 450대/시 이상) 주접근로에서 회전교차로 내부로의 진입이 어려워져 효율성이 떨어지게 된다. 본 연구에서는 1차로형 4지 회전교차로를 대상으로 회전교차로 설치이후 교통량 증가로 신호교차로 설치에 대한 재검토를 하기 전에 회전교차로를 효율적으로 운영할 수 있는 Signal Metering 전환기준 및 운영방법을 제시하고 효과분석(지체 및 대기행렬)은 SIDRA를 활용하였다. 본 연구결과 총 진입교통량이 1,800~2,000pcu/시 이고 주접근로의 진입교통량비가 60~70%일 때 지체는 30~40% 그리고 대기행렬은 30~60% 감소하였다. 또한 주접근로에 가장 인접한 부접근로에 Metered Approach를 설치하고 한 쌍(pair)으로 묶어서 운영하는 것이 효과적인 것으로 분석되었다.
도로계획 과정에서 차로수 설계에 필요한 장래 설계시간교통량은 설계시간계수 K를 사용하여 결정하고 있다. 30번째 순위교통량(V30)과 년평균일교통량(AADT)의 상대적 비율인 K30은 일년 8,760개의 시간교통량 중에서 30번째 시간교통량을 기준으로 도로계획의 수준을 결정하는 것을 의미한다. 대도시 주변의 고속도로를 대상으로 혼잡한 명절기간(설날, 추석 등)과 주말을 대상으로 시간교통량 순위를 살펴보면서 실제적으로 교통혼잡을 보인 명절기간 시간교통량이 의외로 낮은 순위에 위치에 있음을 밝혀내어 기존의 설계시간 교통량 추정방법에 문제가 있음을 밝혀내었다. 이를 개선하기 위하여 본 연구에서는 정체시간교통량을 통행수요로 전환하여 교통수요 개념을 가지고 설계시간계수(K)를 추정하는 방법을 새롭게 제시하고, 기존 방법에 의한 설계시간계수 K값과 비교, 평가하였다.
우리나라에서도 도로이용자 중심의 패러다임의 전환과 요구수준에 부합할 수 있는 고기능, 초고속환경의 도로건설의 필요성이 대두되고 있으며, 차세대 도로시장에 대한 수요도 급격히 증가할 것으로 예상되고 있다. 따라서 이러한 요구에 부응하기 위한 초고속주행환경의 고속도로 설계기준에 대한 검토 및 연구가 필요하게 되었다. 이에 본 연구에서는 최근 널리 사용되고 있는 미시적 시뮬레이터 중의 하나인 VISSIM을 이용하여 초고속 주행환경에 부합하는 고속도로 진 출입시설 적정 배치간격 설정을 위한 시뮬레이션 평가방법론을 정립하였다. 진출입시설 최소설치 간격에 대한 평가를 위하여 교통량, 설계속도, 차종비율, 진출입시설 이용 교통량 등을 고려하였다. 이에 따른 설치간격에 대한 평가를 위하여 교통상충, 안전성에 영향을 미치는 가속소음을 평가지표로 하여 각각의 설계기준에 따른 시나리오를 시뮬레이션을 이용하여 평가하였다. 분석결과 160kph 수준의 초고속 주행환경에서 교통안전을 고려한 진출입시설 최소설치간격 적정 값은 5km수준으로 평가되었다.
대도시를 중심으로 승용차 이용을 억제하고 대중교통의 수단분담률을 제고시키기 위한 다양한 교통수요관리방안이 추진되어 왔으나 승용차 통행량의 감소와 같은 정책적인 효과는 충분하다고 볼 수 없다. 이러한 원인의 하나로 대중교통 서비스의 향상을 통해 승용차로부터의 수단전환을 유도하는 정책들이 대중교통의 수단적 효용을 증가시키는 효과는 있었으나 모든 승용차 이용자에게 대중교통으로 전환할 정도는 아니었다는 것을 들 수 있다. 이에 본 연구에서는 교통수단선택 계층에 따라 교통수요관리 방안에 대한 인식의 차이가 있을 것으로 보고, 불특정 다수의 통행에서 승용차의 이용빈도를 기준으로 교통수단선택 계층(승용차 의존층, 승용차 선택층, 대중교통 선택층, 대중교통 의존층)을 분류하고 각 계층별로 수단선택 영향요인에 대한 인식 및 교통환경의 변화에 대한 통행행태의 차이를 비교 분석하였다. 그 결과로 승용차의 의존도가 높을수록 편리함이나 쾌적함과 같은 정성적 요인을 더 중요시 인식하고 있으며, 주차규제나 통행시간 및 비용의 증가와 같은 교통수요관리기법에 대해서는 승용차의 의존도가 낮을수록 대중교통으로 전환될 가능성이 높다는 것을 나타내었다. 또한 주차규제 정책 추진시 주변 도로의 주차단속이 병행되어야 하며, 경제적인 부담을 가중시키는 방법으로는 주차요금과 같이 승용차 이용시 선택적으로 발생되는 비용보다 연료비 인상과 같이 상시적인 비용부담이 가중될 수 있는 방법이 보다 효과적이라는 정책적인 시사점을 제시하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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