일반적으로 고속도로 영업소에서는 요금정산을 위해 차량이 감속, 정지, 가속행위를 행해야 하므로, 차량의 멈춤 없이 요금을 징수하는 자동요금징수체계(ETCS)의 일종인 하이패스차로 이용시보다 추가적인 연료소모가 발생하게 된다. 본 연구는 이를 증명하기 위해 현장 실험구간을 선정하고 연료소모량을 측정할 수 있는 실험용 차량을 제작하여 고속도로 영업소 이용방식에 따른 연료소모량을 비교하였다. 실험 결과, 일반차로를 이용하는 차량이 하이패스차로를 이용하는 차량보다 36.7%이상의 추가적인 연료소모가 발생하는 것으로 나타났다. 이에 근거하여 고속도로 상에서 2009년 1월부터 5월까지 실험차량과 동일한 차량들의 하이패스차로 이용에 의한 연료절감 효과를 추정해 본 결과 약 53.4억원의 연료소모비 절감효과가 나타났다. 실제 차량을 이용한 이러한 실험 방법과 분석결과는 하이패스 시스템의 효율성을 증명하는데 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
일반적으로 고속도로 영업소에서는 요금정산을 위해 차량이 감속, 정지, 가속행위를 행해야 하므로, 차량의 멈춤 없이 요금을 징수하는 자동요금징수체계(ETCS)의 일종인 하이패스차로 이용시보다 추가적인 연료소모가 발생하게 된다. 본 연구는 이를 증명하기 위해 현장 실험구간을 선정하고 연료소모량을 측정할 수 있는 실험용 차량을 제작하여 고속도로 영업소 이용방식에 따른 연료소모량을 비교하였다. 실험 결과, 일반차로를 이용하는 차량이 하이패스차로를 이용하는 차량보다 36.7%이상의 추가적인 연료소모가 발생하는 것으로 나타났다. 이에 근거하여 고속도로 상에서 2009년 1월부터 5월까지 실험차량과 동일한 차량들의 하이패스차로 이용에 의한 연료절감 효과를 추정해 본 결과 약 53.4억원의 연료소모비 절감효과가 나타났다. 실제 차량을 이용한 이러한 실험 방법과 분석결과는 하이패스 시스템의 효율성을 증명하는데 유용하게 활용될 것으로 기대된다.
Around a toll plaza, vehicles do such maneuvers as slow down, stop, and speed up to pay their tolls when they use ordinary toll gates. They can be expected more fuel consumptions compared to the vehicles which use the Hi-pass, a Korean type of Electronic Toll Collection System(ETCS). To measure the ...
Around a toll plaza, vehicles do such maneuvers as slow down, stop, and speed up to pay their tolls when they use ordinary toll gates. They can be expected more fuel consumptions compared to the vehicles which use the Hi-pass, a Korean type of Electronic Toll Collection System(ETCS). To measure the exact amount of difference between the two gas consumptions, we equipped a test vehicle with a measurement system and constructed a model toll gate on our test field. Through the field tests on fuel consumptions, we could confirm a 36.7 % of energy saving when the test car used the Hi-pass. Then we projected the result on the total traffic volumes which had used national expressway network for five months from January 2009. Projected to the whole traffic, potential cost savings reached 5.34 billion won. We expect this result be frequently mentioned of to prove the fuel efficiency of the Hi-pass system.
Around a toll plaza, vehicles do such maneuvers as slow down, stop, and speed up to pay their tolls when they use ordinary toll gates. They can be expected more fuel consumptions compared to the vehicles which use the Hi-pass, a Korean type of Electronic Toll Collection System(ETCS). To measure the exact amount of difference between the two gas consumptions, we equipped a test vehicle with a measurement system and constructed a model toll gate on our test field. Through the field tests on fuel consumptions, we could confirm a 36.7 % of energy saving when the test car used the Hi-pass. Then we projected the result on the total traffic volumes which had used national expressway network for five months from January 2009. Projected to the whole traffic, potential cost savings reached 5.34 billion won. We expect this result be frequently mentioned of to prove the fuel efficiency of the Hi-pass system.
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문제 정의
실제 도로상에 설치된 영업소는 그 형태와 운영방식 등이 다양하므로, 이를 표준화할 수 있는 환경조건을 선정하는 것이 불가능하다. 따라서 실험차량의 속도와 이에 따른 정지시거 등의 안전문제를 감안하여 실험구간을 선정하고자 하였다.
감소 등의 여러 효과들 중에서 특히 연료 절감효과를 밝히고자 수행되었다[4-6]일반적으로 차량이 고속도로 영업소를 통과할 때는 감속(영업소 접근)→정지(요금 정산)→가속(본선 합류)등의 운전조작을 하며 이로 인해 가감속에 따른 추가적인 연료소모가 발생하게 된다. 따라서 안전상의 이유로 본선 주행속도보다는 다소 낮지만 정지 없이 영업소를 통과하는 하이패스 이용차량과 상기한 운전조작을 하게 되는 일반차량의 연료소모량을 비교해 봄으로써 하이패스 이용이 가지는 연료소모의 효율성을 계량적으로 검증하고자 한다.
본 연구에서는 고속도로 영업소 이용시 감속, 정지, 가속을 해야 하는 일반차로와 차량이 정지하지 않고 통과하게 되는 하이패스차로와의 연료소모량 차이를 계량적으로 증명하기 위해 현장 주행실험을 실시하였다. 현장 실험을 위해서, 진입부 500m, 영업소 모형, 진출부 100m를 갖춘 시험주로와 연료소모량을 측정할 수 있는 실험 장비를 장착한 차량을 활용하였다.
앞에서 설명한 실험 결과를 이용해 2009년 1월부터 5월까지 고속도로 영업소를 이용한 1종 차량(전체 차종의 약 85%수준임)을 대상으로 하여, 하이패스 이용에 따른 연료비 절감효과를 분석해 보고자 한다. <그림9>는 연료비 절감효과에 대한 분석 절차를 나타낸 것이다.
제안 방법
④ 일반 또는 하이패스 차로를 이용하는 차량 각각에 대해 600m를 주행하는 동안 소모한 연료량을 확인하여 비교하였다.
연료 소모량의 측정방법은 시험용 차량에 데이터 측정 시스템을 구축하고 사전에 설정한 조건에 따라 해당 차량을 실험적으로 운행하는 방법을 택했다. 또한 실험 결과를 토대로 실제 고속도로를 이용하는 차량들을 분석대상으로 하여, 고속도로 상에서 발생하는 연료감소 효과를 추정해 보았다.
본 연구를 위한 실제 주행실험은 교통안전공단 주행시험장에서 시행하였으며, 고속도로 폐쇄식 구간을 모사하여 실험을 시행하였다.
실험 조건은 3가지로 구분하였는데, 첫째, 하이패스차로를 이용한 경우(실험 1), 둘째, 일반차로 진입부를 이용한 경우(실험 2), 셋째, 일반차로 진출부를 이용한 경우(실험 3) 등의 조건에 따라 실험차량이 소모한 연료량을 측정하였다.
실험 차량 하중 조건은 공차 상태의 중량에서 운전자 1인이 탑승하고 실험 장비를 적재한 기준으로 2,095kg이며, 타이어 공기압 조건은 제작사 추천 공기압(30psi)으로 조정한 후 실험을 실시하였다. 실험 차량에 사용된 장비는 우선 외부에 차량 주행속도를 정확하게 측정하기 위해 비접촉 광학식 속도 센서를 장착하였으며, 이를 통해 운전자가 실험 구간 초기 주행속도 60km/h, 하이패스 진입시 30km/h, 일반차로 이용의 정차 시 0km/h의 속도를 확인하고 제어할 수 있다.
실험 차량 하중 조건은 공차 상태의 중량에서 운전자 1인이 탑승하고 실험 장비를 적재한 기준으로 2,095kg이며, 타이어 공기압 조건은 제작사 추천 공기압(30psi)으로 조정한 후 실험을 실시하였다. 실험 차량에 사용된 장비는 우선 외부에 차량 주행속도를 정확하게 측정하기 위해 비접촉 광학식 속도 센서를 장착하였으며, 이를 통해 운전자가 실험 구간 초기 주행속도 60km/h, 하이패스 진입시 30km/h, 일반차로 이용의 정차 시 0km/h의 속도를 확인하고 제어할 수 있다.
위에서 설명한 “하이패스차로 이용”과 “일반차로 이용”을 비교하기 위해 다음 과 같은 3가지의 실험을 설정하였다.
① 지정된 영업소로부터 500m 전방에서 실험 차량은 60km/h로 주행하면서 접근하게 하였다. 즉 실험 시행시마다 500m지점에서 연료 소모량 측정 시작 및 속도를 확인하여 실험조건을 동일하게 적용하였다.
대상 데이터
① 지정된 영업소로부터 500m 전방에서 실험 차량은 60km/h로 주행하면서 접근하게 하였다. 즉 실험 시행시마다 500m지점에서 연료 소모량 측정 시작 및 속도를 확인하여 실험조건을 동일하게 적용하였다.
⑤ 일반 차로 이용하는 경우와 하이패스 차로 이용하는 경우 모두 동일한 성인 남성 1명(만 36세)에 의해 실험을 수행하였다.
일반차로 이용시와 하이패스차로 이용시의 연료소모량을 측정하기 위하여 스포츠 유틸리티 차량(SUV)인 무쏘 차량을 실험차량으로 활용하였으며, 이는 영업체계상 1종 차종이 된다. 실험 차량은 디젤 유량계 호환성, 장착 비용 및 용이성을 감안하여 선정하였다.3)
일반차로 이용시와 하이패스차로 이용시의 연료소모량을 측정하기 위하여 스포츠 유틸리티 차량(SUV)인 무쏘 차량을 실험차량으로 활용하였으며, 이는 영업체계상 1종 차종이 된다. 실험 차량은 디젤 유량계 호환성, 장착 비용 및 용이성을 감안하여 선정하였다.
즉 전체 실험구간은 모의영업소를 기준으로 상류 방향 500m지점과 하류방향 100m지점까지를 선정하여 총 600m를 실험대상 구간으로 선정하였다.
본 연구에서는 고속도로 영업소 이용시 감속, 정지, 가속을 해야 하는 일반차로와 차량이 정지하지 않고 통과하게 되는 하이패스차로와의 연료소모량 차이를 계량적으로 증명하기 위해 현장 주행실험을 실시하였다. 현장 실험을 위해서, 진입부 500m, 영업소 모형, 진출부 100m를 갖춘 시험주로와 연료소모량을 측정할 수 있는 실험 장비를 장착한 차량을 활용하였다.
성능/효과
5억원으로 추산되었다. 개방식 구간의 경우 정산시간은 6초이므로 폐쇄식 구간 진입 시의 연료소모량과 같다고 가정했을 때, 개방식 구간의 하이패스 이용 교통량은 75백만대로 이에 따른 연료소모 비용의 절감은 14.9억원에 이르는 것으로 나타났다. 결과적으로 민자고속도로를 제외한 전체 고속도로 폐쇄식 구간과 개방식 구간 연료비 절감 효과는 2009년 1월부터 5월까지 총 53.
9억원에 이르는 것으로 나타났다. 결과적으로 민자고속도로를 제외한 전체 고속도로 폐쇄식 구간과 개방식 구간 연료비 절감 효과는 2009년 1월부터 5월까지 총 53.4억원으로 산정되었다.
둘째, 위의 결과를 토대로 폐쇄식 구간을 이용하는 차량 중 하이패스차로 이용차량은 진, 출입부에서 총 71.8cc의 연료를 소모하는 반면, 일반차로를 이용하는 차량은 103.1cc를 소모해 전자의 경우보다 연료소모량이 약 43.6% 증가하는 것으로 나타났다.
본 연구는 현장 실험을 통해서 하이패스 시스템의 연료절감 효과를 증명하는데 그 의의가 있으며, 실제로 제한된 조건하에서 수행한 실험을 통해 하이패스로 인한 연료절감 효과는 비교적 크게 나타나고 있음을 밝혀내었다.
셋째, 실제 고속도로상에서 2009년 1월부터 5월까지 실험차량과 같은 1종 차량을 대상으로 한 하이패스차로 이용에 의한 연료절감 효과를 산정해 본 결과 약 53.4억원의 연료소모비 절감효과가 있는 것으로 나타났다.
<그림7>은 각 조건마다 3회에 걸쳐 실험한 결과를 나타낸 그림이다. 앞에서 설명한 실험을 실제로 수행해 본 결과 실험 3(일반차로 영업소 진출부)이 실험 2(일반차로 영업소 진입부)보다 연료소모가 많고, 실험 1(하이패스차로 이용)의 연료소모가 가장 적은 것으로 확인되었다.
3cc까지 감소시킬 수 있음을 알 수 있다. 유가를 ℓ당 1,500원이라고 가정하고 연료소모의 비용효과를 따져보면, 하이패스차로를 이용해 영업소를 통과할 때 왕복주행시 약 47원의 연료비가 절감된다는 것을 알 수 있다.
첫째, 하이패스차로를 이용하는 경우가 가장 적은 연료 소모율을 나타냈으며, 일반차로 이용시 영업소 진입부는 36.7%, 진출부는 50.4%의 연료소모 증가율을 보였다. 이러한 결과는 도로상에 가감속과 통행료 정산을 위해 차량 정지시 공회전이 연료소모에 큰 영향을 주고 있음을 의미한다.
후속연구
하이패스를 이용하는 개별 이용자가 개인적으로 느끼는 편리성과 시간절감이라는 만족 외에, 연료절감 효과를 직접 경험하기에는 짧은 영업소 통과시간과 더불어 기계장치의 부재로 한계가 따른다. 그러나 국가 차원에서 고속도로망 전체를 이용하는 차량의 연료 소모 절감분을 합산할 경우 생각보다 큰 효과가 있을 것으로 기대한다.
본 연구를 통해 하이패스 이용에 따른 연료 절감량을 정량적인 수치로 제시함에 따라 본 연구의 결과가 향후 하이패스 이용율의 증대를 위한 기반자료로 이용될 수 있을 것이며, 더불어 하이패스를 통한 자원 절감, 환경 보호 측면에서도 하이패스의 긍정적 효과를 분석하는 데에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.
향후 연구와 관련해서는 보다 정밀하고 일반적인 분석결과를 도출하기 위해 고속도로 각 영업소의 기하구조적 특징과 하이패스 차로에서 발생하는 일정부분의 지체현상을 고려하며, 다양한 실험차량과 여러 가지 속도조건의 조합을 이용해 더 많은 실험 자료를 수집할 필요가 있다고 사료된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
한국도로공사는 무엇을 완화하기 위해 자동으로 요금을 정산하는 무엇을 운영중인가요?
한국도로공사는 고속도로 교통량의 지속적인 증가로 인한 영업소 혼잡을 완화하기 위해, 인력에 의한 수동요금징수체계 중 일부를 차량내 설치된 기기(OBU, On-Board Unit)를 이용해 자동으로 요금을 정산하는 ETCS 시스템인 “하이패스”를 개발하여 운영 중이다. 특히 하이패스는 일정 기간의 시험운영을 통해 지난 2007년 12월 전체 고속도로로 확대보급되어, 2010년 2월 현재 일일 이용교통량중 42.
하이패스차로와의 연료소모량 차이를 증명하기위한 실험 조건 3가지는 무엇인가요?
실험 조건은 3가지로 구분하였는데, 첫째, 하이패스차로를 이용한 경우(실험 1), 둘째, 일반차로 진입부를 이용한 경우(실험 2), 셋째, 일반차로 진출부를 이용한 경우(실험 3) 등의 조건에 따라 실험차량이 소모한 연료량을 측정하였다.
녹색성장의 대표격이라 할 수 있는 ITS의 주요사업 중 하나인 ETCS는 무엇인가?
교통분야에 있어 녹색성장의 대표격이라 할 수 있는 ITS의 주요사업 중 하나인 ETCS( Electronic Toll Collection System)는 무정차 요금징수를 통해 연료절감과 CO2 배출량을 감소시킬 수 있는 첨단 녹색시스템이라 할 수 있다.
참고문헌 (8)
ITS코리아, "하이패스 효과분석 및 만족도 조사", 2007. 12.
한국도로공사 TCS 자료, 각년도.
한국도로공사 업무통계, 2009, 2010
이상건, 조용성, 오세창, "자동요금징수 시스템 (ETCS)의 시범사업 효과분석(하이패스 시스템 중심으로)," 대한교통학회지, 제19권, 제4호, pp.59-69, 2001. 8.
강재수, 백승걸, 정소영, "고속도로 일 이용차량 연료소모량 및 금액 산정," 대한교통학회 교통기술과정책, 제6권, 제1호, pp.97-106, 2009. 3.
B. Bartin, S. Mudigonda, and K. Ozbay, "Impact of electronic toll collection on air pollution levels," Transportation Research Record, no. 2011, pp.68-77, 2007.
D. Ozmen-Ertekin, K. Ozbay, S. Mudigonda, and A. M. Cochran, "Simple approach to estimating changes in toll plaza delays," Transportation Research Record, vol. 2047, pp.66-74, Sept. 2008.
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