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문제 정의
- 따라서 본 연구는 국내 고속도로에 램프미터링을 도입하기 위한 기준 수립 및 대상 지점 선정을 목적으로 한다. 이를 위해 램프미터링시스템의 선진국인 미국의 도입 기준에 대하여 검토하였으며, 램프 길이 및 이용교통량, 본선 서비스 수준 등을 조사 분석하였다.
- 본 연구는 국내 고속도로에 램프미터링을 원활하게 도입하기 위해 미국의 도입 기준을 기반으로 국내 도입 기준을 제시하고 대상지점을 선정하였다. 미국의 램프미터링 도입 기준에 국내 여건을 반영하여 국내 도입 기준을 제시하였다.
제안 방법
- 1보다 작을 경우에 일관성 있는 응답이라고 볼 수 있는데 총 25명의 응답자 중 17명의 자료는 응답의 일관성이 없게 나타나 분석의 정확성을 높이기 위해 해당 자료를 분석 대상에서 제외하였다. AHP 분석 은 평가자들이 평가기준에 대하여 얼마나 일관적으로 응답하느냐가 중요하며, 그 수는 중요하지 않으므로 일관성 비율을 만족하는 8명의 자료를 통해 가중치를 산출하였고 그 결과는 표 11과 같다. 다수의 설문결과가 일관성 비율을 만족하지 못하는 것으로 나타났는데 이는 AHP 설문 시에 비교 기준에 대하여 충분히 설명한 후 조사를 실시하여야 하나 E-mail을 통해 조사를 수행하여 발생한 것으로 판단된다.
- AHP를 통해 산정된 가중치를 규준화된 평가자료에 적용한 수치를 합계하여 램프미터링 도입 우선순위를 도출하였으며, 그 결과는 표 12와 같다. 램프미터링 도입 우선순위 선정 결과 혼잡 구간인 장수 IC~계양 IC 구간이 가장 우선 순위가 높게 나타났으며, 경인선 구간이 그 다음으로 나타났 으며, 남해선 및 일산, 문학 IC과 같이 혼잡이 심하지 않은 지점은 우선순위가 낮게 나타났다.
- 개방식으로 운영되는 구간에 대하여 2008년 5월의 본선 VDS 자료 및 진입교통량을 조사 분석하였다. 그 결과 서울 외곽순환선 7개 IC(일산, 중동, 장수, 송내, 산본, 송파, 서하 남 IC), 경인선 4개 IC(도화, 가좌, 서인천, 부평 IC), 제2경 인선 2개 IC(문학, 남동 IC), 남해선 2개 IC(서마산, 동마산 IC)가 도입 대상지점으로 선정되었다.
- 국내의 경우 대기공간 길이에 대한 기준이 없기 때문에 미국 Minnesota주 Minneapolis의 기준을 적용하여, 첨두시 진입교통량의 10% 이상을 확보하는 것을 기조로 MUTCD 의 램프미터링 설계지침에 의거하여 대기공간 길이를 산정하였다. 즉, 녹색 신호당 차량 한 대씩을 통과시킬 경우 램프 차로수가 1차로일 때는 미터링율이 240~900, 2차로일 때는 미터링율이 400~1,500인 것을 적용하여 첨두교통량에 따른 대기공간 길이 산정식을 추정하였다.
- 국내 연결로 횡단구성은 도로등급별로 다르게 적용하는데 그 내용은 표 5와 같다. 그러나 램프미터링 도입 목적이 고속도로의 혼잡을 완화시키는 것이므로 지방지역보다는 혼잡이 주로 발생하는 도시지역을 대상으로 하기 때문에 국내 연결로 폭은 B 또는 C 기준을 적용하였다.
- 또한 램프미터링의 효과가 크며, 혼잡이 심하고 이용 교통 량이 많은 지점을 우선적으로 도입할 필요가 있으므로 경제성, 혼잡도, 이용교통량을 정량적 평가기준으로 설정하였다. 이러한 각각의 평가항목을 기반으로 한 고속도로 램프미터링 도입 우선순위를 평가하기 위한 AHP 계층 구조는 그림 4와 같다.
- 또한 선정된 지점들의 도입 우선순위를 결정하는데 효과분석 결과 외에 추가적으로 정성적인 항목을 검토하기 위해 AHP를 적용하였으며, 평가기준은 대국민 서비스 향상, 사업 추진 가능성, 기술적 시행 가능성, 경제성, 혼잡도, 이용교통량으로 하였다. 그 결과 정량적인 측면보다는 정성적인 측면이 더 중요하게 나타났으며, 우선순위는 혼잡이 심한 장수~ 계양 IC 구간의 우선순위가 높게 나타났다.
- 램프미터링 도입을 위해 미국과 동일하게 연결로 폭과 대기 공간 길이에 대하여 검토하였다. 국내 연결로 폭은 길어깨에 차량이 정차한 경우 세미트레일러가 통과할 수 있는 기준을 제시하고 있으며, 그 기준은 표 4와 같으며, 미국과 비교해 볼 때 다소 작게 나타났다(한국도로공사 도로연구소, 1997).
- 미국의 램프미터링 도입 기준인 도로 및 교통 조건에 대하여 국내 여건을 반영하여 국내 도입 기준을 검토하였으며, 표 7과 같이 국내 램프미터링 도입 기준을 제시하였다.
- AHP 분석을 하기 위해서는 평가기준을 선정하여하며, 평가기준은 해당 문제의 목적을 최대한 반영하고 정량화될 수 있는 자료를 활용하여야 한다. 본 연구에서는 램프미터링 도입 우선순위 선정을 위해 크게 정성적 측면과 정량적 측면을 구분하였으며, 평가 기준은 대국민 서비스 강화, 사업 추 진 가능성, 기술적 시행 가능성, 경제성, 혼잡도, 이용교통량을 설정하였다.
- 따라서 본 연구는 국내 고속도로에 램프미터링을 도입하기 위한 기준 수립 및 대상 지점 선정을 목적으로 한다. 이를 위해 램프미터링시스템의 선진국인 미국의 도입 기준에 대하여 검토하였으며, 램프 길이 및 이용교통량, 본선 서비스 수준 등을 조사 분석하였다.
- 그러나 보다 원활하게 국내에 램프미터링을 도입하여 운영하기 위해서는 도입 기준을 만족하는 대상지점을 선정한 후 효과 분석 결과 등을 기반으로 도입 우선순위를 선정할 필요가 있다. 이를 위해 본 장에서는 국내 램프미터링 도입 대상지점을 선정하고 그에 따른 우선순위를 제시하였다.
- 이를 위해 정성적 측면의 평가 기준은 10점 만점으로 환산하여 정량화(10점 만점)하였다. 정량적 측면의 평가 기준 중 교통량 및 V/C 비는 현장조사 결과 중 첨두시간의 수치를 적용하였으며, 경제성(B/C 비)은 시뮬레이션 결과를 기반으로 산정하였다.
- 국내의 경우 대기공간 길이에 대한 기준이 없기 때문에 미국 Minnesota주 Minneapolis의 기준을 적용하여, 첨두시 진입교통량의 10% 이상을 확보하는 것을 기조로 MUTCD 의 램프미터링 설계지침에 의거하여 대기공간 길이를 산정하였다. 즉, 녹색 신호당 차량 한 대씩을 통과시킬 경우 램프 차로수가 1차로일 때는 미터링율이 240~900, 2차로일 때는 미터링율이 400~1,500인 것을 적용하여 첨두교통량에 따른 대기공간 길이 산정식을 추정하였다.
대상 데이터
- 미국의 램프미터링 도입 기준에 국내 여건을 반영하여 국내 도입 기준을 제시하였다. 그 결과 서비스수준 D 이상, 우회도로 및 충분한 대기공간 길이 등을 만족하며, 개방식으로 운영되는 지점을 도입 대상 지점으로 선정하였으며, 본 연구에서는 이를 만족하는 15개 지점을 도입 대상지점으로 선정하였다.
- 램프미터링을 도입하기 위해 검토하는 도로조건은 연결로 차로폭과 대기차량 저장공간이다.
- 현재 국내에서 개방식으로 운영되고 있는 고속도로 노선은 서울외곽순환선, 경인선, 제2경인선이며, 폐쇄식 중 남해선의 서마산~동마산 구간이 개방식으로 운영되고 있다.이들을 대상으로 램프미터링 도입 대상지점은 표 7에서 제시한 기준을 만족하면서 개방식으로 운영되는 IC를 대상으로 선정하였다.
- 이와 같이 다수의 평가 기준을 이용하여 우선순위를 선정하는 방법은 여러 가지가 있으나 본 연구에서는 최적노선 선정(이형석 등(2001), 양현석 등(2001)), 국도 교통관리시스템 구축 순위 선정(이욱재 등, 2001), 상시 교통량 조사지점 선정(오주삼 등, 2005)과 같이 2000년 이후 국내에서 많이 이용되고 있는 계층화분석과정(AHP: Analytic Hierarchy Process)을 이용하여 선정하였다. 합리적 인 우선순위 선정 모형을 추정하기 위해 교통공학 전문가 25명을 대상으로 직접 방문 및 E-mail을 통해 설문조사를 실시하였으며, 이 중 일관성지수를 만족하는 8명의 자료를 기반으로 우선순위를 선정하였다.
데이터처리
- 램프미터링 도입 우선순위를 선정하는데 AHP 평가기준을 적용하기 위해서는 평가기준의 정량화 과정이 필요하다. 이를 위해 정성적 측면의 평가 기준은 10점 만점으로 환산하여 정량화(10점 만점)하였다. 정량적 측면의 평가 기준 중 교통량 및 V/C 비는 현장조사 결과 중 첨두시간의 수치를 적용하였으며, 경제성(B/C 비)은 시뮬레이션 결과를 기반으로 산정하였다.
이론/모형
- 계층별 가중치를 산정하기 위해 설문조사를 통해 얻은 쌍대비교 값들을 가지고 식 (3)과 같은 고유벡터 방법을 적용하였다. 고유벡터 방법은 쌍대비교를 통하여 쌍대비교 행렬을 구하고 이 행렬의 최대고유치를 구하여 그에 따른 고유 벡터를 가중치로 산출하는 방법이다.
- 시뮬레이션은 TransModeler를 이용하였으며, 서로 연결된 경우는 하나의 축 또는 구간으로, 독립된 경우는 단일 지점에서 운영되는 것으로 분석하였고 운영방식은 감응식과 고정식을 적용하였다. 이러한 정량화 과정의 결과는 표 9와 같다.
- 램프미터링 도입 우선순위는 도입 효과분석을 기반으로 선정할 수 있으나 국내 고속도로의 운영은 한국도로공사가, 고속도로의 관리 및 시설물 설치는 해당 지방자치단체에서 하고 있으므로 이러한 정성적 특성도 반영하여 우선순위를 선정할 필요가 있다. 이와 같이 다수의 평가 기준을 이용하여 우선순위를 선정하는 방법은 여러 가지가 있으나 본 연구에서는 최적노선 선정(이형석 등(2001), 양현석 등(2001)), 국도 교통관리시스템 구축 순위 선정(이욱재 등, 2001), 상시 교통량 조사지점 선정(오주삼 등, 2005)과 같이 2000년 이후 국내에서 많이 이용되고 있는 계층화분석과정(AHP: Analytic Hierarchy Process)을 이용하여 선정하였다. 합리적 인 우선순위 선정 모형을 추정하기 위해 교통공학 전문가 25명을 대상으로 직접 방문 및 E-mail을 통해 설문조사를 실시하였으며, 이 중 일관성지수를 만족하는 8명의 자료를 기반으로 우선순위를 선정하였다.
성능/효과
- 가중치 산정 결과 전문가들의 대부분이 경제성 및 서비스 수준과 같은 정량적 지표(0.46)보다는 대국민 서비스 향상 및 사업 추진 가능성과 같은 정성적 측면(0.54)을 더 중요하게 평가하였다. 정성적 측면 내에서는 대국민 서비스 향상 (0.
- 1990년 이후 도로연장은 교통수요의 증가에 비해 상당히 작게 증가하여 공급이 부족한 현실이다. 게다가 고속도로의 경우 연장은 전체 도로연장의 3% 정도이나 대안도로의 부재 및 최상위 도로시설인 고속도로에 대한 도로 이용자들의 선호로 인하여 지역간통행의 수송분담율은 35%로 전체 도로연장의 15% 차지하는 국도의 지역간통행 수송분담율 (38%)과 유사하게 나타났다. 그 결과 고속도로는 본래의 고속성, 안정성, 쾌적성 등의 기능을 확보치 못하고 있으며, 이용자들은 자주 지, 정체를 경험하고 있다.
- 개방식으로 운영되는 구간에 대하여 2008년 5월의 본선 VDS 자료 및 진입교통량을 조사 분석하였다. 그 결과 서울 외곽순환선 7개 IC(일산, 중동, 장수, 송내, 산본, 송파, 서하 남 IC), 경인선 4개 IC(도화, 가좌, 서인천, 부평 IC), 제2경 인선 2개 IC(문학, 남동 IC), 남해선 2개 IC(서마산, 동마산 IC)가 도입 대상지점으로 선정되었다. 표 8은 도입 대상지점으로 선정된 지점의 2008년 5월 도로 및 교통현황이다.
- 또한 선정된 지점들의 도입 우선순위를 결정하는데 효과분석 결과 외에 추가적으로 정성적인 항목을 검토하기 위해 AHP를 적용하였으며, 평가기준은 대국민 서비스 향상, 사업 추진 가능성, 기술적 시행 가능성, 경제성, 혼잡도, 이용교통량으로 하였다. 그 결과 정량적인 측면보다는 정성적인 측면이 더 중요하게 나타났으며, 우선순위는 혼잡이 심한 장수~ 계양 IC 구간의 우선순위가 높게 나타났다. 이러한 결과는 국내 램프미터링 도입을 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 할 것으로 기대된다.
- 하지만 본 연구에서는 국내 램프미터링 도입 기준을 미국의 기준을 기반으로 제시하였으나 단순히 기하구조 및 서비스수준만을 고려하였기 때문에 다양한 조건을 검토하지 못한 상황이다. 또한 우선순위 선정 시 대국민 서비스 향상 및 혼잡도는 주변 교통량과 관련이 많기 때문에 주변 교통량이 많을수록 우선순위가 높게 나타나는 것으로 분석되었다.
- AHP를 통해 산정된 가중치를 규준화된 평가자료에 적용한 수치를 합계하여 램프미터링 도입 우선순위를 도출하였으며, 그 결과는 표 12와 같다. 램프미터링 도입 우선순위 선정 결과 혼잡 구간인 장수 IC~계양 IC 구간이 가장 우선 순위가 높게 나타났으며, 경인선 구간이 그 다음으로 나타났 으며, 남해선 및 일산, 문학 IC과 같이 혼잡이 심하지 않은 지점은 우선순위가 낮게 나타났다.
- 24)의 순으로 나타났는데 이는 정책적인 측면도 중요하지만 한국 도로공사가 고속도로 서비스 강화를 위한 노력이 매우 필요하다는 것을 의미한다. 정량적 측면 내에서는 혼잡도(0.44), 경제성(0.30), 이용교통량(0.26)의 순으로 나타나 경제성보다 혼잡도를 더 높게 평가하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 따라서 본격적으로 도입하기 위해서는 세부적인 기준을 마련하여 지침화 할 필요가 있으며, 보다 정확한 결과를 도출하기 위해서는 다양한 항목에 대하여 분석하여야 하며, 사업 추진가능성의 경우 관련 지방자치단체의 공무원의 의견을 반영하여 분석해야 할 것이다.
- 그 결과 정량적인 측면보다는 정성적인 측면이 더 중요하게 나타났으며, 우선순위는 혼잡이 심한 장수~ 계양 IC 구간의 우선순위가 높게 나타났다. 이러한 결과는 국내 램프미터링 도입을 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 할 것으로 기대된다.
- 미국의 경우 본선 교통량을 기준으로, 서비스수준이 D~E 로 나타나는 구간일 경우에 도입하고 있다. 이를 기반으로 국내에서도 램프미터링 시행 효과가 있다고 판단되는 본선 서비스수준 D~E를 기준으로 하는 것이 적절하나 서비스수준 C~D가 반복으로 나타나는 구간의 경우 향후 서비스수준이 D~E로 악화될 가능성이 있으므로, 이러한 경우를 추가로 검토할 필요가 있다. 그러나 서비스수준이 D~E인 구간이라고 반드시 램프미터링을 실시해야 하는 것은 아니며, 설치 시 효과를 보일 수 있는 구간임을 의미하는 것으로 기하구조 및 주변여건을 동시에 고려하여야 한다.
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