GIS를 활용한 119 구조구급서비스의 도착지체 및 출동배치에 대한 공간분석 - 경상북도 사례 연구 - A Spatial Analysis about Arrival Delay and Dispatch Distribution of the 119 Rescue-Aid Service utilizing GIS - Gyeongsangbuk-Do Case Study -원문보기
국가가 운영하는 119 구조 구급 출동서비스는 응급상황에서 인간의 생명과 직결되는 매우 중요한 사회적 응급 운송시스템이며, 고령화 사회로의 급속한 전이를 보이는 우리나라의 현 사회구조를 비추어 볼 때 그 중요성은 더욱 커져가고 있다. 특히 긴급차량의 사고현장 도착시간은 환자의 초등 조치에 영향을 미치는 중요한 변수이며, 출동서비스 센터의 위치, 사고 현장까지의 접근성 등 도로네트워크 속성에 따라 영향을 받을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 경상북도의 구조 구급활동자료를 바탕으로 119 긴급차량의 도착지체 및 출동배치의 효율성을 분석하고자 하였다. 먼저 구조 구급서비스의 출동분포 특성을 살피고, 구조 구급서비스 시설, 도로 네트워크의 위치정보가 주어진 상태에서 GIS의 공간분석을 활용하여 구조 구급서비스 시설의 일정 반경에 포함되지 않는 사고다발지역(사각지역)과 국가교통 DB상의 도로네트워크 입력속도, 실제 구조 구급일지 상의 현장 도착시간을 각각 입력 값으로 하는 긴급차량 도착지체 지역을 GIS 맵으로 표출하였다. 또한 출동거리가 10km 넘는 원거리 출동빈도가 높은 구조구급 서비스시설의 출동배치 효율성을 분석하고, GIS의 OD 네트워크 분석을 이용하여 도로네트워크상 최단거리에 위치한 서비스시설에서 출동이 이루어지도록 구조 구급서비스망을 개선하였다.
국가가 운영하는 119 구조 구급 출동서비스는 응급상황에서 인간의 생명과 직결되는 매우 중요한 사회적 응급 운송시스템이며, 고령화 사회로의 급속한 전이를 보이는 우리나라의 현 사회구조를 비추어 볼 때 그 중요성은 더욱 커져가고 있다. 특히 긴급차량의 사고현장 도착시간은 환자의 초등 조치에 영향을 미치는 중요한 변수이며, 출동서비스 센터의 위치, 사고 현장까지의 접근성 등 도로네트워크 속성에 따라 영향을 받을 수 있다. 따라서 본 연구에서는 경상북도의 구조 구급활동자료를 바탕으로 119 긴급차량의 도착지체 및 출동배치의 효율성을 분석하고자 하였다. 먼저 구조 구급서비스의 출동분포 특성을 살피고, 구조 구급서비스 시설, 도로 네트워크의 위치정보가 주어진 상태에서 GIS의 공간분석을 활용하여 구조 구급서비스 시설의 일정 반경에 포함되지 않는 사고다발지역(사각지역)과 국가교통 DB상의 도로네트워크 입력속도, 실제 구조 구급일지 상의 현장 도착시간을 각각 입력 값으로 하는 긴급차량 도착지체 지역을 GIS 맵으로 표출하였다. 또한 출동거리가 10km 넘는 원거리 출동빈도가 높은 구조구급 서비스시설의 출동배치 효율성을 분석하고, GIS의 OD 네트워크 분석을 이용하여 도로네트워크상 최단거리에 위치한 서비스시설에서 출동이 이루어지도록 구조 구급서비스망을 개선하였다.
The 119 emergency rescue-aid service operated by Korean government is a very valuable in a society and its importance is growing in Korea as an aging society. Especially, the emergency vehicle's arrival time to accidents place is an important variable which affects initial emergency measure for pati...
The 119 emergency rescue-aid service operated by Korean government is a very valuable in a society and its importance is growing in Korea as an aging society. Especially, the emergency vehicle's arrival time to accidents place is an important variable which affects initial emergency measure for patients and it depends on the road network attributes, such as emergency service station's location, accessibility to accidents place and so on. This study aims to analysis the emergency vehicles' arrival delay and the dispatch station in the viewpoint of efficiency utilizing the real rescue-aid activity data. We analyzed the dispatch distribution of the emergency rescue-aid service at first. And we analyzed high accident rate locations not involved in the fixed radius of rescue-aid service stations and display GIS map showing regions have been delayed. The input data of the road network speed is based on the KTDB (Korea Transportation Database) and historical rescue-aid data is from Gyeongsangbuk-do's fire service headquarters.
The 119 emergency rescue-aid service operated by Korean government is a very valuable in a society and its importance is growing in Korea as an aging society. Especially, the emergency vehicle's arrival time to accidents place is an important variable which affects initial emergency measure for patients and it depends on the road network attributes, such as emergency service station's location, accessibility to accidents place and so on. This study aims to analysis the emergency vehicles' arrival delay and the dispatch station in the viewpoint of efficiency utilizing the real rescue-aid activity data. We analyzed the dispatch distribution of the emergency rescue-aid service at first. And we analyzed high accident rate locations not involved in the fixed radius of rescue-aid service stations and display GIS map showing regions have been delayed. The input data of the road network speed is based on the KTDB (Korea Transportation Database) and historical rescue-aid data is from Gyeongsangbuk-do's fire service headquarters.
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문제 정의
따라서 본 연구에서는 경상북도(대구광역시 제외)의 실제 119 구조 · 구급활동자료를 수집하여 구조 · 구급활동의 기초 통계 및 발생분포를 살펴보고, GIS의 공간분석 기법을 이용 하여 구조 · 구급서비스의 사각지역과 긴급차량의 현장도착 지체지역을 GIS 맵으로 도출하고자 한다.
또한 일정거리 이상의 원거리 출동이 많은 구조 · 구급서비스 시설을 선택하여 그 출동 분포를 분석하고 GIS 네트워크 분석상 최단거리에 위치하는 서비스시설에서 긴급차량 출동이 이루어지도록 구조구급 서비스망을 재조정하는 개선안을 제시하고자 한다.
본 연구는 기존의 자료를 중심으로 문제점 도출을 주로 다루고 있지만, 향후 연구를 위하여 개념적으로 몇 가지의 교통운영 대안을 제시한다.
본 연구는 연구목적 및 방법에 있어 유사한 기존연구를 선별하기 위해 GIS 공간분석(GIS Spatial Analysis)을 연구 방법으로 하고 ‘응급의료서비스시설의 적정 분포’, ‘공공시설물의 접근성’, ‘교통사고 취약지점 분석’을 논점으로 하는 연구를 대상으로 고찰하였다.
본 연구에서는 GIS를 이용해 출동차량의 현장 도착거리를 측정하여 근거리에 119 안전센터나 지역대가 존재하는데도 불구하고 원거리에 존재하는 구조 · 구급서비스 시설에서 출동하는 비효율 사례를 탐색하고, GIS상 구조구급 발생지점에서 최단거리에 위치한 시설로부터 긴급차량의 출동이 이루어지도록 서비스망을 재배치하는 시나리오를 도출하였다.
가설 설정
또한, 본 연구에서 제시한 구조 · 구급 서비스망 재조정 시나리오는 출동시설의 구비차량 및 장비, 배치차량의 타 장소 출동유무, 배치인력의 적합성을 고려하지 않고 신고접수에서 최단거리 시설로부터의 출동배치를 가정하였다.
분석방법은 구조 · 구급활동의 시급성을 감안하여 도로의 평균속도보다 두 배 빠른 속도로 긴급차량이 이동한다는 가정 하에 구급차가 10분6) 동안 이동할 수 있는 영역을 산출한 후 ‘반경분석’과 마찬가지로 사고발생지점과 중첩시켰다.
제안 방법
• OD 네트워크 분석: 본 연구는 네트워크 분석을 위해 입력자료로 노드 속성정보는 노드ID, 노드유형, 교차로명, 회전정보 유무, 인접연결노드, 행정구역, 교통망레벨 등을 사용하였고, 링크 속성정보는 시작노드, 종료노드, 차로수, 최고속도, 도로등급, 길이 등을 사용하였다.
• 차량도달가능거리 분석: 도로의 정보를 이용하여 차량이 특정 시간 동안 도달할 수 있는 실제 영역을 산출하는 분석 방법으로, 단순 원형영역에 의한 분석과 차별하여 본 연구에서는 국가교통DB 네트워크와 차량평균속도를 활용하여 차량도달가능거리를 추정하였다.
그리고 이 위치정보 자료에 GIS 분석목적에 맞게 인구통계, 119 센터 별 · 지역별 · 소득분위별 정보, 최단 119 센터까지의 거리 등을 별도 필드로 추가 · 통합한다.
다음으로 구조 · 구급서비스 지체지역 분석을 위해 GIS의 공간분석 도구인 밀도분석과 거리가중비용(Cost Weighted Distance)분석 기능을 이용한 ‘차량도달가능거리분석’을 실시 하였다.
다음으로 구조 · 구급일지 상의 이력자료를 바탕으로 신고에서부터 현장 도착까지 15분 이상8) 소요된 지역을 그림 10과 같이 19개 지역으로 도출하였다.
다음으로 비효율적 출동배치 사례로 분석된 고령시의 출동 서비스망이 재조정되었을 때의 효과를 분석하였다. 각 센터마다 관할구역을 지정하지 않고 신고접수 장소에서 최단거리 출동배치가 이루어지는 것으로 가정하였으며, 2010년 1월부터 9월까지 고령119 안전센터와 ‘고령 119 구조대’가 구조 · 구급활동을 벌인 고령지역 993건의 환자발생위치를 대상으로 구조 · 구급 서비스망 재조정 시나리오를 도출하였다.
따라서 본 연구에서는 위 세 가지 분석을 종합적으로 비교해 구조 · 구급서비스 취약지역을 판단하였으며 그 결과는 표 8과 같다.
이는 교통정체, 불법주정차로 인한 지연, 그리고 가까운 119 안전센터의 자원이 이미 다른 곳으로 출동하여 해당 지역에는 구조 · 구급활동을 벌일 수 없는 경우 등과같이 현실적인 장애요인들을 고려한 것이다. 또한 가장 가까운 안전센터까지의 평균거리(X축)는 이론적으로 가장 이상적인 상황을 가정한 것이므로 경상북도 평균 출동거리인 5km 를 사분면의 기준으로 설정하였다.
또한 구조 · 구급 활동자료의 공간적 특성을 분석하기 위하여 다음과 같은 GIS 공간분석 기법을 활용하였다.
또한 이 19개 지체지역에 대해서 구조 · 구급차량이 지체 되는 원인을 파악하고, 구조 · 구급서비스망의 재조정이 가장 시급하거나 저비용으로 서비스를 개선할 수 있는지 여부를 조사하기 위해 구조 · 구급활동 지체지역을 가장 가까운 안전센터까지의 평균거리, 실제 출동한 안전센터와의 평균 거리를 양 축으로 하여 그림 11과 같이 분석하였다.
특히 그림 13과 같이 원거리 출동 중에서도 ‘가천 119지역대’ 인근으로의 출동분포가 높은 것으로 나타났다. 또한 환자발생 지점에서 가장 가까운 안전센터의 직선거리보다 5km 이상 먼 곳에서 출동하고 그 거리가 3배 이상 차이가 나는 경우(극단적인 사례로 한정)를 비효율적 출동으로 설정 하여 분석을 수행하였으며 그 결과는 그림 13과 같다.
먼저 구조 · 구급서비스 사각지역 분석을 위해 GIS의 분석도구인 버퍼(Buffer)분석과 공간분석 도구인 밀도(Density)분석 기능을 이용하여 119 안전센터 및 지역대를 중심으로 5km의 동심원과 신고발생지점을 중첩(Overlay)시켜 동심원 내에 포함되지 않는 신고발생지역을 구조 · 구급서비스 사각 지역으로 도출하는 ‘반경분석’을 실시하였다.
먼저 환자발생 위치와 119 센터의 위치를 포함하여 구조 · 구급활동 기본 입력 자료를 구축하고, 이를 지오코딩을 통하여 GIS가 인식할 수 있는 위치정보로 변환한다.
분석방법은 우선 반경분석을 통해 각 119 안전센터나 지역대에서 반경 5km를 기준으로 하여 동심원에 포함되지 않는 사각지역을 도출하였으며, 두번째로 GIS의 공간분석 중 차량도달가능거리분석을 활용하여 국가교통DB 도로네트워크상 차량도달가능거리 10분 이상을 기준으로 지체지역을 도출하였고, 마지막으로 구조 · 구급일지상의 이력자료를 이용하여 실제 현장 도착까지 15분 이상 걸린 지역을 도출하였다.
• 밀도분석: 지리적으로 동일한 공간 내 밀집한 정도를 수학적으로 계산하는 방법으로 지역의 경향을 직관적으로 파악하기 위해 사용한다. 연구에서는 응급의료사고 발생 밀도, 인구 밀도 등의 분석에 활용하였다.
양병윤(2004)은 응급의료자원의 불균형분포에 관하여 물리적 접근성을 토대로 응급의료서비스가 취약한 지역을 찾아냈다. 즉, GIS 공간분석기법인 지역할당모형(Loca tionAllocation Model)을 통해 효율성과 형평성을 고려한 최적의 입지선정 모델을 제시하였으며, 모델적용을 위해 강원 영동권역에 대한 응급의료기관과 공공의 이송수단인 소방서와 소방파출소를 이용하여 이들 자원간의 접근성 분석 및 공간상의 불균형 분포를 분석하였다. 홍기훈 외(2008)는 대구광역시 119 구급대 실제자료를 토대로 GIS 공간분석을 통해 환자 발생 지점과 구급대의 위치, 병원의 위치를 좌표화 하여 환자의 발생 기전에 따른 응급, 환자와 비응급 환자 발생현장과 구급대와의 직선거리, 현장과 병원까지 직선거리를 분석 하였다.
각 센터마다 관할구역을 지정하지 않고 신고접수 장소에서 최단거리 출동배치가 이루어지는 것으로 가정하였으며, 2010년 1월부터 9월까지 고령119 안전센터와 ‘고령 119 구조대’가 구조 · 구급활동을 벌인 고령지역 993건의 환자발생위치를 대상으로 구조 · 구급 서비스망 재조정 시나리오를 도출하였다. 즉, 환자발생지점에서 가장 가까운 119 안전센터나 119지역대가 출동할 경우를 시나리오로 설정하여 공간분석을 실시하였다.
한편 구조 · 구급발생 지점에 대하여 GIS를 이용한 밀도분석을 수행하여 그림 7과 같이 7개의 구조 · 구급활동 밀집지역을 도출하였고, 각 지역에 대한 특징은 표 4와 같이 정리하였다.
대상 데이터
각 119 안전센터 및 119 지역대 중 도로거리상으로 10km 이상 떨어진 곳으로의 출동이 가장 많은 상위 두 개 119 안전센터인 ‘고령 119 안전센터’와 ‘성주 119 안전센터’를 분석 대상으로 하였다.
각 센터마다 관할구역을 지정하지 않고 신고접수 장소에서 최단거리 출동배치가 이루어지는 것으로 가정하였으며, 2010년 1월부터 9월까지 고령119 안전센터와 ‘고령 119 구조대’가 구조 · 구급활동을 벌인 고령지역 993건의 환자발생위치를 대상으로 구조 · 구급 서비스망 재조정 시나리오를 도출하였다.
본 연구는 소방방재청의 ‘구조 · 구급활동 정보시스템’내의 구조 · 구급자료를 분석 자료로 활용하였으며, 공간적 범위는 경상북도 전체를 대상으로 하고, 시간적 범위는 2010년 1월부터 9월까지 총 9개월을 대상으로 하였다.
본 연구에서는 119 안전센터 및 지역대에서 구조 · 구급활동이 벌어진 지점까지의 도로상의 거리 산출에 활용하였다.
본 연구는 소방방재청의 ‘구조 · 구급활동 정보시스템’내의 구조 · 구급자료를 분석 자료로 활용하였으며, 공간적 범위는 경상북도 전체를 대상으로 하고, 시간적 범위는 2010년 1월부터 9월까지 총 9개월을 대상으로 하였다. 자료구조는 표 2와 같이 출동소방서, 센터/지역대 구분, 관할구분, 신고일시, 출동일시, 현장도착시간, 현장출발일시, 병원도착일시, 환자발생장소, 환자발생주소, 병원명, 병원종류 등으로 이루어져 있으며, 9개월간 경상북도 이송현황 62,627건을 지오코딩 (Geocoding)3)하여 이 중 X, Y 좌표화가 가능한 45,812건을 GIS 분석에 사용하였다.
데이터처리
본 연구에서는 GIS를 이용해 출동차량의 현장 도착거리를 측정하여 근거리에 119 안전센터나 지역대가 존재하는데도 불구하고 원거리에 존재하는 구조 · 구급서비스 시설에서 출동하는 비효율 사례를 탐색하고, GIS상 구조구급 발생지점에서 최단거리에 위치한 시설로부터 긴급차량의 출동이 이루어지도록 서비스망을 재배치하는 시나리오를 도출하였다. 분석방법은 GIS의 네트워크 분석도구 중 New OD Cost Matrix와 공간분석 도구 중 밀도분석을 이용하였다. 이때 GIS 지도상에 표현되는 구조 · 구급서비스 시설(Origins)에서 사고발생 지점(Destinations)까지의 직선은 GIS 공간분석 중 네트워크 분석으로 산출되는 거리로써 도로상에서 긴급차량의 실제 이동거리를 나타낸다.
성능/효과
둘째, 경상북도 구조 · 구급 발생분포 분석에서는 출동빈도가 높은 장소로 가정이 1순위, 도로가 2순위로 나타났으며, 오후 시간대(13시~19시)에 구조 · 구급활동이 많이 발생하고 있었다.
마지막으로 출동거리 효율성 분석에서는 긴급차량의 평균 현장도착시간이 큰 ‘고령’, ‘성주 119 안전센터’는 10km 이상의 원거리 출동분포 비율이 높았으며, 특히 ‘고령 119안전센터’의 경우 인근 지역대와의 비효율적 서비스 분담이 이루어지고 있는 것으로 나타나 사고발생지점과 최단거리의 안전 센터 및 지역대로의 재배치를 통한 구조 · 구급 서비스망 개선 시나리오를 제시하고 그 효과를 분석하였다.
분석 결과 ‘고령 119 안전센터’ 및 ‘고령 119 구조대’의 현재 출동 평균거리는 그림 15과 같이 9,037m인 반면에, 시나리오를 따를 경우 고령지역 출동 평균거리는 그림 16와같이 4,680m로 약 1/2 정도 감소하는 것으로 분석되었다.
분석 결과 ‘차량도달 가능거리 분석’과 유사하게 북서쪽에 지체지역이 많이 분포 하는 것으로 나타났다.
분석 결과 119 안전센터 및 119 지역대에서 10분 이내에 도달하기 어려우며 사고발생이 집중되는 지역, 즉 구조 · 구급서비스의 이론적 지체지역(그림 9에서 원)은 구미시, 김천시 등 주로 경상북도 서쪽에 치우쳐 나타났다.
분석 결과 그림 8과 같이 총 45,812건 중 안전센터 및 지역대의 5km 반경 이내에서 발생한 구조 · 구급활동은 37,100건, 5km 반경 이외 지역의 경우는 8,712건으로 구조 · 구급서비스 사각지역에서 발생한 신고는 약 19%를 차지하였다.
그림 13. 성주 119 안전센터 원거리 출동 분포
분석 결과 비효율적으로 대처한 경우가 집중되어 있는 곳은 대부분 119 지역대 인근으로 나타났으며, 신고에서 현장 도착까지의 소요시간은 119 안전센터의 경우 11.2분, 119지역대의 경우 13.1분으로 분석되었다
. 119 지역대는 119안전센터나 119 구조대가 신속하게 출동할 수 없는 곳에 추가로 배치하는 시설임을 감안할 때 분석 결과 나타난 지역들, 특히 그림 14의 원안에 해당되는 119 지역대들에 대한 기능점검이 필요할 것으로 판단된다.
셋째, 구조 · 구급서비스 취약분석에서는 119 안전센터 및 119 지역대 반경 5km 외의 지역에서 발생하는 구조 · 구급서비스 사각지역과 도로네트워크 상으로 10분 이내 긴급차량이 도착하기 어려운 구조 · 구급서비스 이론적 지체지역, 그리고 구조 · 구급일지 상에 나타난 긴급차량이 현장까지 도착하는데 15분 이상 소요된 구조 · 구급서비스 실제적 지체지역을 도출하였으며 이를 종합하여 구조 · 구급서비스 취약지역을 7가지 유형별로 도출하였다.
첫째, 전국 구조 · 구급활동 기초통계 분석에서는 최근 10년간 구급활동의 이송건수와 이송인원은 계속 증가하고 있 으며, 65세를 초과한 노인 환자의 비중도 약 30%로 높은 것으로 나타났다.
표에 나타난 바와 같이 예천군 및 김천시는 119 안전센터나 119 지역대에서 긴급차량이 10분 이내에 도달할 수 없는 지체지역이 두 곳이나 존재하고 있었다. 특히 전라북도와 인접해 있어 안전센터 관할구역 문제가 발생할 수 있는 김천시의 경계지역(그림 9에서 6번 지역)은 신고에서부터 현장 도착까지 평균 21분이 소요되어 경상북도 평균과 비교하여 10분가량 더 지체되는 것으로 나타났다.
후속연구
따라서 본 연구에서 제시한 GIS의 공간분석 기반의 최단거리 긴급출동배치 개선안은 향후 구조 · 구급 서비스뿐 아니라 재난 현장 출동배치에도 확장하여 활용이 가능할 것이다.
따라서 재난의 유형에 따른 다양한 출동정보를 보완하고 구조 · 구급 출동자원 제약변수를 사전에 실시간으로 구축한다면, 재난의 유형에 따라 신고 접수 후 자동으로 최단거리 출동배치 시나리오를 도출하는 ‘구조 · 구급출동배치 자동알고리즘’ 구현이 가능할 것이다.
또한 향후 추가적으로 사망자 데이터의 구득이 이루어진다면, 사고유형별 신고에서 현장 도착까지의 소요시간과의 상관관계를 분석이 가능하고 이를 통해 구조 · 구급활동의 지체가 인명구조에 얼마나 영향을 미치는지 분석할 수 있을 것이다.
즉, 사고의 심각성에 따른 구조 · 구급활동 지체시간의 상관관계를 분석하여 응급차량의 통행우선권(Preemption) 개선연구로 발전이 가능할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
밀도분석의 특징은 무엇인가?
• 밀도분석:지리적으로 동일한 공간 내 밀집한 정도를 수학적으로 계산하는 방법으로 지역의 경향을 직관적으로 파악하기 위해 사용한다. 연구에서는 응급의료사고 발생 밀도, 인구 밀도 등의 분석에 활용하였다.
긴급차량의 출동에서 중요한 요인은 센터나 지역대에서 출동지까지의 실제 소요시간인데, 그 이유는 무엇인가?
긴급차량의 출동에서 중요한 요인은 센터나 지역대에서 출동지까지의 실제 소요시간이다. 도로상황에 따라 가장 신속히 도착할 수 있는 센터(또는 지역대)가 달라질 수 있기 때문이다. 이 연구에서는 도로 위계에 따라 단순 예측 통행시간을 사용하여 출동시간을 분석하였으나, 실제의 경우에는 교통류 상황에 따라 출동시간이 좌우된다.
OD Cost Matrix 분석이란 무엇인가?
• OD 네트워크 분석 : 본 연구는 네트워크 분석을 위해 입력자료로 노드 속성정보는 노드ID, 노드유형, 교차로명, 회전정보 유무, 인접연결노드, 행정구역, 교통망레벨 등을 사용하였고, 링크 속성정보는 시작노드, 종료노드, 차로수, 최고속도, 도로등급, 길이 등을 사용하였다. 한편 분석방법으로 네트워크 분석 방법 가운데 하나인 ‘OD Cost Matrix 분석’을 사용하였는데, 이는 다수의 출발점과 다수의 도착점이 존재할 때 node와 link로 이루어진 도로망 데이터를 통해 출발지에서 도착지까지의 최단경로를 산정하는 분석방법이다. 본 연구에서는 119 안전센터 및 지역대에서 구조·구급활동이 벌어진 지점까지의 도로상의 거리 산출에 활용하였다.
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