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문제 정의
- 본 연구에서는 기존의 국내외 보행자사고 재현모형에 국내에서 수집된 보행자-차량 충돌사고 자료를 적용하여 충돌속도 예측력을 비교 평가를 통해 실제 사고에 적용할 수 있는 모형개발을 목적으로 한다. 본 연구결과는 보행자충돌사고 재현모형개발을 지원하는 유용한 자료가 될 것으로 기대된다.
- 본 연구결과는 보행자충돌사고 재현모형개발을 지원하는 유용한 자료가 될 것으로 기대된다. 실제로 발생한 보행자사고 자료에서 전도거리가 명확히 드러난 사례를 수집하여 외국의 모형에 적용하여 각각의 모형에서 도출된 속도와 실제자료에서 제공된 추정속도와의 상관관계를 알아보고 실제 사고에 적용할 수 있는 최적의 방안을 연구하였다.
- 그래서 이번 연구에서 전도거리에 따른 각각의 모형에서의 나타난 속도값을 비교하여 모형의 비교 연구를 수행한다. 이에 각 모형들의 특징과 사용된 변수, 실험식(모형식)에 대해 이론적 고찰을 한다.
가설 설정
- 추정충돌속도와 모형에서 산출된 충돌속도 사이에는 그 상관관계가 약하여, 전도거리만으로 충돌속도를 추정하기 어려웠다. 이에 차량의 전면부 형상이나 차량의 특성이 보행자의 충돌후 거동에 영향을 줄것이라 가정하였다. 그 대안으로 차량제원의 10가지 변수와 추정충돌속도를 독립변수로 전도거리를 종속변수로 하는 통계분석을 하여 회귀식을 유도하였다.
- 추정충돌속도를 전도거리 변수하나만으로 충분히 설명하지 못했다. 이에 차량의 전면부 형상이나 차량특성에 따른 보행자의 충돌 후 거동특성이 달라질 것으로 가정 하였다. 그리고 <그림 10>의 차량제원들의 변수와 추정충돌속도를 독립변수로, 전도거리를 종속변수로 하는 모형식을 개발하였다.
제안 방법
- Appel에 의하여 보행자 최종위치까지의 거리를 이용하여 4가지 형태의 공식을 통하여 보행자 총 이동거리에 따라 속도를 계산한다.(도로교통안전관리공단,2002)
- 이에 차량의 전면부 형상이나 차량의 특성이 보행자의 충돌후 거동에 영향을 줄것이라 가정하였다. 그 대안으로 차량제원의 10가지 변수와 추정충돌속도를 독립변수로 전도거리를 종속변수로 하는 통계분석을 하여 회귀식을 유도하였다. 분석결과 차량제원 중 범퍼높이(L4)가 매우 유의한 것으로 나타났다.
- 이들 모형은 전도거리만으로 속도추정이 가능하다. 그래서 이번 연구에서 전도거리에 따른 각각의 모형에서의 나타난 속도값을 비교하여 모형의 비교 연구를 수행한다. 이에 각 모형들의 특징과 사용된 변수, 실험식(모형식)에 대해 이론적 고찰을 한다.
- 그리고 의 차량제원들의 변수와 추정충돌속도를 독립변수로, 전도거리를 종속변수로 하는 모형식을 개발하였다.
- 기존 Barzeley 모형, Appel 모형, 하야시 히로시모형, 이수범의 보행자 사고재현모형에 적용 비교하기 위해서 여러단계의 필터링을 거쳤다.
- 차대보행자 사고에 있어서 선진외국에서는 많은 실험과 이에 따른 이론식을 발표하고 있다. 보행자 충돌 후 거동의 특성에 따라 Eubanks와 Rusty Haight는 Wrap Trajectory, Forward Projection, Fender Vault, Roof Vault, Somersault 등의 유형으로 구분하였다.(J.
- 수집된 자료를 차량은 모두 승용차, 보행자는 성인인 경우에 한하고, 충돌유형은 정면충돌로만 한정시켰다. 사고자료에서 보행자 전도거리와 보행자 충돌 속도를 매개변수로 하여 회귀식을 유도하였다.
- 위 단계를 거친 사고 자료의 표본수는 49건으로 각 사고 자료의 전도거리를 각각의 모형에 대입하여 충돌속도를 산출하였다(참조).
- 분석결과 차량제원 중 범퍼높이(L4)가 매우 유의한 것으로 나타났다. 이들 변수들로 전도거리를 추정하는 모형을 개발하였다. 이 연구결과 전도거리에 영향을 주는 변수로써 충돌속도만이 아닌 차량의 제원도 설명력이 높다는 것을 알수 있었다.
- 보행자 충돌사고의 경우 가장 중요한 사안이라 할 수 있는 자동차와 보행자가 어느 지점에서 얼마의 속도로 충돌하였는가에 관한 명확한 분석이 가능한 모형을 개발하기 위한 토대를 만드는 것이다. 이를 위해 선진국의 보행자 사고예방을 위한 사고재현모형에 대한 특성들을 살펴보고 서로 비교연구를 수행하였다.
- 이에 각 모형에 전도거리를 대입한 모형속도와 실제사고 데이터 상의 충돌속도를 비교해 보았으나 상관관계가 약한 것으로 분석되었다. 이에 대한 대안으로 차량제원과 실제사고 데이터의 추정충돌속도를 독립변수, 전도거리를 종속변수로 하여 새로운 모형식을 구축하였다. 차량제원을 변수로 회귀식을 유도한 결과 여러 변수들 중 범퍼높이 (L4)가 통계적으로 매우 유의한 결과를 나타내었다.
- 383이고 변수값 L4(범퍼높이)와 충돌속도의 P-값과 분산분석의 회귀에 대한 유의한 F값은 통계적으로 매우 유의한 것으로 분석되었다. 자료에서 전도거리 (Y,m)를 종속변수로 하고, 충돌속도(X1, km/h), 범퍼 높이(X2, mm)를 독립변수로 하여 다음과 같은 회귀식을 유도하였다.
대상 데이터
- 모형비교를 위해서 432건의 사고 자료가 수집이 되었다. 이 사고 자료는 건설교통부의 ‘보행자 친화적 첨단안전차량개발’ 과제를 한국교통연구원에서 2003년부터 총괄주관하면서 수집한 사고 자료이다.
- 본 연구의 대상은 여러 모형들 중 Barzeley 공식과 Appel 공식, 한국형 보행자사고재현모형 (이수범, 2005) 과 林洋(하야시 히로시)모형을 비교한다. 모형비교를 위한 취합된 자료 데이터 중 사고재현에 사용가능한 변수는 전도거리이다.
- 수집된 자료 432건 중 사고재현모형에 적용이 가능한 사고 자료는 49건이 선별되었다. 모형간의 비교를 위해 절대평균백분위오차를 비교해 보았다.
- 이수범, 류태선(2005)은 보행자사고재현모형개발을 위해 실제 사고자료를 수집하여 연구하였다. 수집된 자료를 차량은 모두 승용차, 보행자는 성인인 경우에 한하고, 충돌유형은 정면충돌로만 한정시켰다. 사고자료에서 보행자 전도거리와 보행자 충돌 속도를 매개변수로 하여 회귀식을 유도하였다.
- 이 사고 자료는 건설교통부의 ‘보행자 친화적 첨단안전차량개발’ 과제를 한국교통연구원에서 2003년부터 총괄주관하면서 수집한 사고 자료이다.
데이터처리
- 수집된 자료 432건 중 사고재현모형에 적용이 가능한 사고 자료는 49건이 선별되었다. 모형간의 비교를 위해 절대평균백분위오차를 비교해 보았다. 추정충돌속도와 모형에서 산출된 충돌속도 사이에는 그 상관관계가 약하여, 전도거리만으로 충돌속도를 추정하기 어려웠다.
- 수집된 사고자료에서 추정한 충돌속도값과 모형에서 산출된 속도값을 비교분석하였다. 추정한 충돌속도값과 각 모형에서 도출된 속도값을 각각 절대평균백분위오차 (MAPE)의 값을 비교하였다.
- 수집된 사고자료에서 추정한 충돌속도값과 모형에서 산출된 속도값을 비교분석하였다. 추정한 충돌속도값과 각 모형에서 도출된 속도값을 각각 절대평균백분위오차 (MAPE)의 값을 비교하였다.
이론/모형
- Eubanks,1992) 승용차와 보행자 사고에 많이 발생되는 충돌형태인 Wrap Trajectory, Roof Vault, Somer Vault 사고에는 Barzeley 공식, Limpert 공식, Searle 공식, Schmidt and Nagel 공식, Aronberg and Snider 공식에 의해 사고차량의 최고속도와 충돌 후 보행자 최종위치와의 상관관계를 규명할 수 있으며, 트럭이나 밴 및 버스 종류와 같이 앞이 무딘 차량의 사고에 흔하게 발생되는 Forward Projection 사고형태는 주로 Collins 공식, Fall and Slide 공식, Northwestern University 공식, 林洋공식을 이용하여 사고차량과 보행자와의 상관관계를 규명할 수 있다.(도로교통안전관리공단, 2002) 또한 이수범, 류태선(2005)의 연구 모형도 사고차량과 보행자와의 사고재현을 나타낼 수 있는 바, 이번 모형비교 연구 시 사용하였고 모형개발에는 선형회귀분석방법을 사용하였다.
성능/효과
- Barzeley모형속도와 추정속도의 관계를 분석한 결과 모형의 속도가 추정속도를 전반적으로 과소 추정하는 것으로 나타났다.(<그림 6>참조)
- 변수 중 충돌속도가 종속변수값의 변화에 가장 크게 기여하는 것으로 나타났다. 그러나 전도 거리는 L4 변수값이 증가할수록 비례하여 감소하는 경향을 보여주는데 보행자와의 접촉부위가 작을수록 전도 거리를 증가 시키는 것으로 분석되었다. 모형식에서 R2값은 작게 도출되었으나 전도거리에 영향을 줄 것으로 예상했던 변수가 통계분석결과 나타나 전도거리에 대한 모형식의 설명력이 높음을 보여준다.
- 전도거리에 영향을 줄것으로 예상되는 변수는 충돌속도, 차량의 중량(W), L3, 범퍼의 높이(L4), L5, L6가 예상되었다. 그러나 통계분석 결과는 충돌속도와 L4 변수만이 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다. 유도된 식에서 보면 전도거리는 충돌속도값이 증가할수록 비례하여 증가하였다.
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2. 모형개발
모형비교 결과 기존의 모형에 전도거리를 대입하여 얻은 충돌속도와 비교한 결과 기존 모형에서와는 다르게 나타났다. 추정충돌속도를 전도거리 변수하나만으로 충분히 설명하지 못했다.
- 유도된 식에서 보면 전도거리는 충돌속도값이 증가할수록 비례하여 증가하였다. 변수 중 충돌속도가 종속변수값의 변화에 가장 크게 기여하는 것으로 나타났다. 그러나 전도 거리는 L4 변수값이 증가할수록 비례하여 감소하는 경향을 보여주는데 보행자와의 접촉부위가 작을수록 전도 거리를 증가 시키는 것으로 분석되었다.
- 그 대안으로 차량제원의 10가지 변수와 추정충돌속도를 독립변수로 전도거리를 종속변수로 하는 통계분석을 하여 회귀식을 유도하였다. 분석결과 차량제원 중 범퍼높이(L4)가 매우 유의한 것으로 나타났다. 이들 변수들로 전도거리를 추정하는 모형을 개발하였다.
- 사고 유형별 치사율을 보면 에서 보는 바와 같은데 차량단독의 경우가 월등히 높은 것으로 나타냈으며 최근 10년간의 차대차 사고와 차대사람 사고는 대체 적으로 비슷한 수준을 보이고 있는 것으로 나타났다.
- 이들 변수들로 전도거리를 추정하는 모형을 개발하였다. 이 연구결과 전도거리에 영향을 주는 변수로써 충돌속도만이 아닌 차량의 제원도 설명력이 높다는 것을 알수 있었다. 그러나 보행자의 신체적 특성이나 보행자 선회 특성에 따른 거동등은 고려하지 못한 한계를 가지고 있다.
- 대신 보다 적절한 모형에 대입하여 속도를 추론해 볼 수 있을 것이다. 이에 각 모형에 전도거리를 대입한 모형속도와 실제사고 데이터 상의 충돌속도를 비교해 보았으나 상관관계가 약한 것으로 분석되었다. 이에 대한 대안으로 차량제원과 실제사고 데이터의 추정충돌속도를 독립변수, 전도거리를 종속변수로 하여 새로운 모형식을 구축하였다.
- 전도거리에 영향을 줄것으로 예상되는 변수는 충돌속도, 차량의 중량(W), L3, 범퍼의 높이(L4), L5, L6가 예상되었다. 그러나 통계분석 결과는 충돌속도와 L4 변수만이 통계적으로 유의한 것으로 분석되었다.
- 차대보행자 사고 시 보행자의 전도거리에 따른 속도들 간의 절대평균백분위오차를 비교해 보면, Barzeley 모형과 추정속도의 절대평균백분위오차는 30.2%이고, Appel모형과 추정속도의 절대평균백분위오차는 28.1%, 이수범보행자사고 재현모형과 추정속도의 절대평균백분위오차는 A가 29.5%, B가 41.9%로 나왔고(B는 30km/h 미만의 속도를 제외한 것이고 A는 모든 속도를 적용한 것임), 하야시 히로시 모형과 추정속도의 절대평균백분위오차는 28.2%로 모형들 간의 차이가 거의 없게 나타났다.(<표 3>참조)
- 이에 대한 대안으로 차량제원과 실제사고 데이터의 추정충돌속도를 독립변수, 전도거리를 종속변수로 하여 새로운 모형식을 구축하였다. 차량제원을 변수로 회귀식을 유도한 결과 여러 변수들 중 범퍼높이 (L4)가 통계적으로 매우 유의한 결과를 나타내었다. 모형개발시 전도거리에 영향이 클것으로 예상한 변수 중 충돌속도와 L4 만이 유의한 것으로 분석이 되었는데, 이유는 이번 연구에서는 샘플수가 부족하고 추정충돌속도의 신뢰성이 낮았기 때문인 것 같다.
- 최근 10년간 발생한 전체 교통사고를 사고 유형별로 보면에서 보는 것과 같이 총 2,785,808건 중 차대차 사고가 66%로 가장 많고 차대사람 사고가 30%, 차량단독 사고가 4.0% 등의 순으로 나타났다.
후속연구
- 실제사고 데이터상의 전도거리로 충돌속도를 추정할 때 정확한 속도를 구할 수 없다. 대신 보다 적절한 모형에 대입하여 속도를 추론해 볼 수 있을 것이다. 이에 각 모형에 전도거리를 대입한 모형속도와 실제사고 데이터 상의 충돌속도를 비교해 보았으나 상관관계가 약한 것으로 분석되었다.
- 본 연구에서는 기존의 국내외 보행자사고 재현모형에 국내에서 수집된 보행자-차량 충돌사고 자료를 적용하여 충돌속도 예측력을 비교 평가를 통해 실제 사고에 적용할 수 있는 모형개발을 목적으로 한다. 본 연구결과는 보행자충돌사고 재현모형개발을 지원하는 유용한 자료가 될 것으로 기대된다. 실제로 발생한 보행자사고 자료에서 전도거리가 명확히 드러난 사례를 수집하여 외국의 모형에 적용하여 각각의 모형에서 도출된 속도와 실제자료에서 제공된 추정속도와의 상관관계를 알아보고 실제 사고에 적용할 수 있는 최적의 방안을 연구하였다.
- 본 연구에서는 단지 49건의 데이터만을 고려하여 모형을 개발하였으나 향후 연구에서는 보다 많은 사고데이터를 수집하고, 보행자 충돌후 거동특성을 고려, 다른 차량제원 변수를 추가, 신뢰도 높은 추정충돌속도를 사용한다면 보다 정확한 보행자-차량충돌사고 재현모형을 개발할 수 있을 것으로 기대된다.
- 이러한 실험을 통한 유도식 또는 자료를 이용할 때에는 주어진 외국의 실험조건과 실제 사고현장에서 발생되는 다양한 형태의 사고와는 반드시 일치한다고 판단할 수 없기 때문에 현장의 모든 증거자료를 세밀하게 수집한 후 최종적으로 적합한 여러 개의 실험식을 이용하여 비교분석한 다음 최종 결정하여야 할 것이다. 기존의 보행자사고 분석모형은 크게 두 가지 범주로 나눌 수 있다.
- 차후 한국형 보행자사고 재현모형의 개발이 이루어진다면 해결이 어려운 교통사고의 원만한 해결과 사고원인의 과학적 규명이 가능케 되어 불필요한 사회적 비용 발생을 줄이고, 교통안전증진에 큰 도움이 될 것이다.
- 모형개발시 전도거리에 영향이 클것으로 예상한 변수 중 충돌속도와 L4 만이 유의한 것으로 분석이 되었는데, 이유는 이번 연구에서는 샘플수가 부족하고 추정충돌속도의 신뢰성이 낮았기 때문인 것 같다. 향후 많은 데이터를 확보하고 신뢰성높은 추정충돌속도를 도출하여 연구를 진행한다면 좀더 유의한 변수들을 도출하여 더 정확한 모형개발이 이루어질 수 있을 것이다.
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