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문제 정의
- 국토해양부에서 시행하고 있는 도로교통량조사의 또 하나의 유형인 일반국도 상시조사(이하 ‘상시조사’로도 표현한다)는 각 조사 지점에 고정식 교통량조사 장비(Permanent Traffic Counter)를 설치하여 1년 이상의 장기간에 걸쳐 그 지점을 통과한 차량의 차종별 대수 및 총 대수를 조사하는 것으로 해당 지점의 교통량 변동에 대하여 요일별, 월별, 계절별 특성 등을 포함하여 시계열적으로 파악하는 데 목적이 있다.
- 이 경우 조사를 언제 시행하였느냐에 따라 AADT가 변동될 수 있으므로 조사 시기를 선정할 때 AADT와 가장 유사한 교통량을 관측할 수 있는 시기를 선정하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 수시조사의 AADT 추정의 정확도를 높이기 위하여 AADT와의 오차가 작은 수시조사 시기를 파악하고자 하였다.
- 이 경우 조사를 언제 시행하였느냐에 따라 AADT가 변동될 수 있으므로 조사 시기를 선정할 때 AADT와 가장 유사한 교통량을 관측할 수 있는 시기를 선정하여야 한다. 따라서 본 연구에서는 수시조사의 AADT 추정의 정확도를 높이기 위하여 도로 유형별로 AADT와의 오차가 작은 수시조사 시기를 파악하고자 하였다.
- 하지만 조사 지점에 설치되어 있는 장비의 고장이나 오작동 등으로 인하여 교통량 자료가 정상적으로 수집되지 않아 해당 지점의 교통량 변동을 제대로 파악할 수 없는 경우가 자주 발생한다. 따라서 본 연구에서는 장비 설치년도, 중차량 비율 등이 장비의 고장이나 오작동의 원인이 될 수 있는지를 장비 유지보수 횟수와의 상관관계 분석을 통하여 파악하고자 하였다.
- 본 연구 2장과 3장의 내용을 토대로 교통량 자료의 특성과 수시조사의 오차율에 대하여 살펴본 결과, 교통량은 월별·요일별 변동성이 있는 것으로 나타났으며 또한 도로 유형별로 차이가 있는 것으로 파악되었다. 따라서 특정 수시조사 지점의 AADT를 추정할 때 조사 횟수뿐만 아니라 조사시기에 따라 추정 값에 오차가 발생할 것으로 예상되므로 본 연구에서는 수시조사 업무 개선 방안의 일환으로 수시조사의 적정 시기에 대하여 검토하였다. 그러나 제어기부와 센서부에 초점을 맞춘 상시조사 업무 개선 관련 기존 연구 결과는 찾을 수가 없어서 본 절에서 그 내용을 언급하지 않았다.
제안 방법
- 전원 고장의 경우는 장비의 노후화 정도, 중차량 비율 등이 직접적인 원인이 될 수 없으므로 본 연구의 논의 대상에서 제외하였다. 다시 말해서 본 연구에서는 장비의 노후화 정도, 중차량 비율 등이 직접적인 고장의 원인이 될 것으로 추정이 되는 센서 고장, 제어기 고장, 통신 고장의 경우만을 논의의 대상으로 하였다. 단, 본 연구에서는 이 3 가지 고장 각각에 대한 유지보수 횟수를 산정할 수 있는 자료를 구할 수 없어서 3 가지 고장에 대한 유지보수를 한꺼번에 뭉뚱그린 자료를 이용하였다.
- 따라서 본 연구에서는 일반국도 상시조사 지점 중 365일 교통량이 모두 수집된 232개 지점에 대하여 각 지점별로 일별(이하 ‘날짜별’로도 표현한다) 교통량과 해당 지점의 AADT를 비교하여 오차를 구하고, 분석 대상 지점 전체에 대하여 오차가 작은 시기를 분석하였다.
- 본 연구의 또 하나의 주제인 상시조사의 경우에는 고정식 교통량 조사장비가 설치되어 상시조사가 시행 중인 전 지점을 대상으로 2007년부터 2009년까지의 장비 고장 및 유지보수 이력을 분석한 결과와 각 장비의 설치년도, 그리고 고정식 장비가 설치된 지점을 통과하는 중차량 비율과의 상관관계를 분석하였다. 설치년도 분석은 장비의 노후화 정도가 장비 고장과 상관관계가 있을 것이라는 가정을 뒷받침하기 위한 것이며 중차량 비율 분석은 중차량 통과대수가 도로에 매설된 Loop와 Piezo 센서의 파손과 상관관계가 있을 것이라는 가정을 뒷받침하기 위한 것이다.
- 이것을 확인하기 위하여 2009 도로교통량 통계연보(국토해양부, 2010)의 일반국도 상시조사 지점을 대상으로 월별, 요일별 교통량 변동을 분석하였다. 그 결과 그림 1에서 볼 수 있듯이 1월, 2월, 3월, 12월의 월평균 일교통량은 AADT보다 적었고 반대로 4월, 5월, 8월, 9월, 10월의 월평균 일교통량은 AADT보다 많았다.
- 왜냐하면 무게가 많이 나가는 화물차와 같은 차량이 도로 위를 달릴 경우 반복적인 동적 하중(Dynamic Load)에 의하여 도로포장이 손상되고 이는 나아가서 매설된 센서의 고장으로 이어질 수 있으리라 추측할 수 있기 때문이다. 이러한 추측의 타당성 여부를 검증하기 위하여 2007년~2009년 기간의 중차량 비율과 유지보수 횟수의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과 표 7에서 보듯이 이 둘의 관계는 완전한 선형(Linear) 관계는 아니고 등락이 조금 있기는 하지만 대체로 중차량 비율이 높은 장비가 유지보수 횟수가 많은 것으로 나타났다.
- 장비의 노후화가 고장 발생 즉, 유지보수 횟수에 미치는 영향을 파악하기 위하여 제어기, 통신모뎀, 센서의 설치·매설년도와 유지보수 횟수의 관계를 분석하였다.
- 지금까지 상시조사 장비의 반복적 고장의 원인으로 가장 쉽게 머리에 떠 올릴 수 있는 노후화 즉, 장비의 설치년도에 대하여 살펴보았다. 또 다른 반복적 고장의 원인으로 머리에 떠올릴 수 있는 것은 중차량의 통행량일 것이다.
대상 데이터
- )의 HI-TRAC 모델을 사용한다. 2011년 11월 말 기준으로 가동 중인 제어기 대수는 HESTIA 모델 319대와 HI-TRAC 모델 166대로 총 485대이다. 센서는 그림 4에서 보듯이 Loop-Piezo-Loop와 Piezp-Loop-Piezo의 두가지 배치형태를 사용하며 Piezo 센서는 미국 MSI사(Measurement Specialities Inc.
- 다시 말해서 본 연구에서는 장비의 노후화 정도, 중차량 비율 등이 직접적인 고장의 원인이 될 것으로 추정이 되는 센서 고장, 제어기 고장, 통신 고장의 경우만을 논의의 대상으로 하였다. 단, 본 연구에서는 이 3 가지 고장 각각에 대한 유지보수 횟수를 산정할 수 있는 자료를 구할 수 없어서 3 가지 고장에 대한 유지보수를 한꺼번에 뭉뚱그린 자료를 이용하였다.
- 현재 우리나라에서는 국토해양부, 지방자치단체, 민간투자도로주식회사, 한국도로공사 등이 도로교통량조사를 시행하고 있지만 국토해양부의 도로교통량조사 이외에는 모두 산발적이며 소규모로 이루어지고 있다. 따라서 본 연구에서는 국토해양부가 시행하고 있는 전국 규모의 도로교통량조사(National Traffic Counts)만을 논의의 대상으로 하였다.
이론/모형
- 2011년 11월 말 기준으로 가동 중인 제어기 대수는 HESTIA 모델 319대와 HI-TRAC 모델 166대로 총 485대이다. 센서는 그림 4에서 보듯이 Loop-Piezo-Loop와 Piezp-Loop-Piezo의 두가지 배치형태를 사용하며 Piezo 센서는 미국 MSI사(Measurement Specialities Inc.)의 Roadtrax BL Piezoelectric Traffic Sensor Class를 사용한다. 센서를 도로에 매설하기 위하여 Resin을 사용하는데 영국 Global Resins사(Global Resins Ltd.
- 일반국도에 설치되어 운영되고 있는 상시조사 장비는 크게 제어기부, 센서부, 통신부, 전원부로 나눌 수 있으며 이 중 장비의 유형을 구분짓는 것은 제어기부와 센서부이다. 제어기는 그림 3에서 보듯이 프랑스 ECM사(Electronique Controle Mesure)의 HESTIA 모델과 영국 TDC사(TDC Systems Ltd.)의 HI-TRAC 모델을 사용한다. 2011년 11월 말 기준으로 가동 중인 제어기 대수는 HESTIA 모델 319대와 HI-TRAC 모델 166대로 총 485대이다.
성능/효과
- 관광부 도로의 경우에는 평일 및 비휴가철에는 교통량이 적고 휴일 및 휴가철에는 교통량이 많아 AADT와의 오차가 크고, 교통량이 적은 시기에서 많아지려고 하는 시기인 휴가철 전후와 금요일의 교통량이 AADT와 유사하게 나타났다. 따라서 관광부 도로의 경우에는 앞에서 언급된 도시부 도로나 지방부 도로와 달리 월별, 요일별 변동이 상당히 크므로 수시조사 시기의 선정에 특별히 유념해야 할 것이다.
- 이것을 확인하기 위하여 2009 도로교통량 통계연보(국토해양부, 2010)의 일반국도 상시조사 지점을 대상으로 월별, 요일별 교통량 변동을 분석하였다. 그 결과 그림 1에서 볼 수 있듯이 1월, 2월, 3월, 12월의 월평균 일교통량은 AADT보다 적었고 반대로 4월, 5월, 8월, 9월, 10월의 월평균 일교통량은 AADT보다 많았다. 즉, 교통량의 월 변동성이 확인되었다.
- 그 결과 보정계수를 적용하고 1회 조사할 경우 AADT에 대한 오차가 ±7.5% 이상 발생할 확률은 13.7%이며, 6회 조사할 경우는 1.7%라고 분석하였으며, 변동계수를 적용하지 않은 경우에 ±7.5%의 오차 내에서 조사될 확률을 평균 90% 이상으로 유지하기 위해서는 최소 2회 이상의 조사가 필요하다고 하였다.
- 장비의 노후화가 고장 발생 즉, 유지보수 횟수에 미치는 영향을 파악하기 위하여 제어기, 통신모뎀, 센서의 설치·매설년도와 유지보수 횟수의 관계를 분석하였다. 그 결과 표 6에서 보듯이 고장 발생 빈도가 높을수록 즉, 유지보수 횟수가 많을수록 장비의 평균 설치년도가 오래된 것으로 나타났다. 부연하여 설명하면 유지보수 횟수가 0~5회로 적은 장비의 경우 평균 설치년도가 2001년으로 설치 후 6~8년이 지난 장비이며 유지보수 횟수가 6~10회인 장비의 경우 평균 설치년도가 1997년으로 유지보수 횟수가 0~5회인 장비보다 4년 오래된 장비이었다.
- 그림 1과 2를 보면 월별 교통량은 6월, 7월, 11월이 AADT와 가까운 것으로 나타났으며 요일별 교통량은 월요일, 화요일, 목요일이 AADT와 가까운 것으로 나타났다. 하지만 이것은 월별, 요일별 특성이며 날짜별 특성이 아니므로 적정 수시조사 시기 선정을 위하여는 날짜별로 오차를 분석하여 365일 중 어떤 날짜가 AADT와 가장 가까운지를 파악하여야 한다.
- 즉, 극성수기 전후인 8월 24일, 8월 25일, 8월 28일, 7월 20일, 8월 26일과 공휴일 전일인 금요일의 교통량이 AADT에 근접한 것으로 나타났다. 다시 말하면 평일 및 비휴가철에는 교통량이 적고 휴일 및 휴가철에는 교통량이 많아 AADT와의 오차가 크고, 교통량이 적은 시기에서 많아지려고 하는 시기인 휴가철 전후와 금요일의 교통량이 AADT와 유사하게 나타났다. 따라서 관광부 도로의 경우에는 앞에서 언급된 도시부 도로나 지방부 도로와 달리 월별, 요일별 변동이 상당히 크므로 수시조사 시기의 선정에 특별히 유념해야 할 것이다.
- 다음으로 중차량의 통행이 많을수록 센서의 고장이 많은 것으로 즉, 유지보수 횟수가 많은 것으로 나타났다. 부연하여 설명하면 평균 중차량 비율이 5%를 넘을 경우 유지보수 횟수가 10회를 초과하는 것으로 나타났으며 6%를 넘을 경우는 25회를 초과하는 것으로 나타났다.
- 즉, 교통량의 월 변동성이 확인되었다. 또한 그림 2에서 볼 수 있듯이 일요일, 수요일의 교통량은 AADT보다 적었고 금요일과 토요일의 교통량은 AADT보다 많았다. 즉, 교통량의 요일 변동성이 확인되었다.
- 먼저, 장비의 평균 설치년도가 오래될수록 고장 발생 빈도가 높은 것으로 즉, 유지보수 횟수가 많은 것으로 나타났다. 부연하여 설명하면 평균 설치년도가 2001년으로 설치 후 6~8년이 지난 장비는 유지보수 횟수가 0~5회로 나타났으며 이보다 4년 오래된 평균 설치년도가 1997년인 장비의 경우는 유지보수 횟수가 6~10회인 것으로 나타났다.
- 본 연구 2장과 3장의 내용을 토대로 교통량 자료의 특성과 수시조사의 오차율에 대하여 살펴본 결과, 교통량은 월별·요일별 변동성이 있는 것으로 나타났으며 또한 도로 유형별로 차이가 있는 것으로 파악되었다.
- 그 결과 표 6에서 보듯이 고장 발생 빈도가 높을수록 즉, 유지보수 횟수가 많을수록 장비의 평균 설치년도가 오래된 것으로 나타났다. 부연하여 설명하면 유지보수 횟수가 0~5회로 적은 장비의 경우 평균 설치년도가 2001년으로 설치 후 6~8년이 지난 장비이며 유지보수 횟수가 6~10회인 장비의 경우 평균 설치년도가 1997년으로 유지보수 횟수가 0~5회인 장비보다 4년 오래된 장비이었다. 2007년~2009년 3년간 유지보수 횟수가 30회 이상인 장비는 평균 설치년도가 1996년 중반으로 10.
- 먼저, 장비의 평균 설치년도가 오래될수록 고장 발생 빈도가 높은 것으로 즉, 유지보수 횟수가 많은 것으로 나타났다. 부연하여 설명하면 평균 설치년도가 2001년으로 설치 후 6~8년이 지난 장비는 유지보수 횟수가 0~5회로 나타났으며 이보다 4년 오래된 평균 설치년도가 1997년인 장비의 경우는 유지보수 횟수가 6~10회인 것으로 나타났다. 또한 평균 설치년도가 1996년 중반으로 10.
- 다음으로 중차량의 통행이 많을수록 센서의 고장이 많은 것으로 즉, 유지보수 횟수가 많은 것으로 나타났다. 부연하여 설명하면 평균 중차량 비율이 5%를 넘을 경우 유지보수 횟수가 10회를 초과하는 것으로 나타났으며 6%를 넘을 경우는 25회를 초과하는 것으로 나타났다.
- 이러한 추측의 타당성 여부를 검증하기 위하여 2007년~2009년 기간의 중차량 비율과 유지보수 횟수의 상관관계를 분석하였다. 분석 결과 표 7에서 보듯이 이 둘의 관계는 완전한 선형(Linear) 관계는 아니고 등락이 조금 있기는 하지만 대체로 중차량 비율이 높은 장비가 유지보수 횟수가 많은 것으로 나타났다.
- 분석 대상 지점 전체에 대하여 날짜별 교통량과 AADT의 오차를 비교한 결과 오차가 가장 작은 날짜는 2009년을 기준으로 8월 26일 수요일이었으며 오차의 평균은 5.7%인 것으로 나타났다. 하지만 이 날짜는 분석 대상 지점과 분석연도에 따라 충분히 바뀔 수 있는 날짜이므로 대체적으로 오차가 작은 시기가 언제인 지를 분석해 보아야 한다.
- 요약하면, 도시부 도로와 지방부 도로는 12월~2월을 제외한 평일 교통량이 AADT와 오차가 작게 나타난 반면 관광부 도로는 휴가철 전후의 교통량과 금요일 교통량이 AADT와 가장 근접한 것으로 나타났다. 그러므로 일반국도 수시조사 전체 AADT 추정의 정확도를 높이기 위하여는 수시조사계획 수립 시 먼저 관광부 도로의 조사 시기를 휴가철 전후나 금요일로 선정하고, 그 다음 지방부 도로와 도시부 도로에 대하여 12월~2월을 제외한 평일을 기준으로 조사일시를 선정하는 것이 바람직할 것이다.
- 그림 9는 분석대상 232개 지점 중 관광부 도로로 분류된 39개 지점에 대하여 일별 교통량과 AADT와의 오차를 비교하여 빈도분석을 실시한 결과이다. 즉, 365일 중 110일 정도는 평균 오차가 10~15%인 것으로 나타났으며 오차가 30% 이상인 날도 45일 정도 되는 등 AADT와의 오차가 큰 날들이 많은 것으로 나타났다.
- 날짜별로 232개 지점의 교통량과 AADT의 오차를 비교하여 빈도분석을 실시한 결과는 그림 6과 같다. 즉, 365일 중 200일 정도는 평균 오차가 5~10%인 것으로 나타났으며 평균 오차가 5% 이내인 날짜는 없는 것으로 나타났다. 따라서 10%의 오차는 허용하기로 하였다.
- 그림 8은 전체 232개 지점 중 지방부 도로로 분류된 129개 지점에 대하여 일별 교통량과 AADT와의 오차를 비교하여 빈도분석을 실시한 결과이다. 즉, 365일 중 210일 정도는 평균 오차가 5~10%인 것으로 나타났으며 평균 오차가 5% 이내인 날짜는 없는 것으로 나타났다.
- 그림 7은 전체 232개 지점 중 도시부 도로로 분류된 64개 지점에 대하여 일별 교통량과 AADT와의 오차를 비교하여 빈도분석을 실시한 결과이다. 즉, 365일 중 230일 정도는 평균 오차가 5~10%인 것으로 나타났으며 평균 오차가 5% 이내인 날짜도 많지는 않지만 존재하는 것으로 나타났다.
- 그 결과 그림 1에서 볼 수 있듯이 1월, 2월, 3월, 12월의 월평균 일교통량은 AADT보다 적었고 반대로 4월, 5월, 8월, 9월, 10월의 월평균 일교통량은 AADT보다 많았다. 즉, 교통량의 월 변동성이 확인되었다. 또한 그림 2에서 볼 수 있듯이 일요일, 수요일의 교통량은 AADT보다 적었고 금요일과 토요일의 교통량은 AADT보다 많았다.
- 하지만 8월~10월에 주로 분포되어 있었고 극성수기는 제외되어 있었다. 즉, 극성수기 전후인 8월 24일, 8월 25일, 8월 28일, 7월 20일, 8월 26일과 공휴일 전일인 금요일의 교통량이 AADT에 근접한 것으로 나타났다. 다시 말하면 평일 및 비휴가철에는 교통량이 적고 휴일 및 휴가철에는 교통량이 많아 AADT와의 오차가 크고, 교통량이 적은 시기에서 많아지려고 하는 시기인 휴가철 전후와 금요일의 교통량이 AADT와 유사하게 나타났다.
후속연구
- 요약하면, 도시부 도로와 지방부 도로는 12월~2월을 제외한 평일 교통량이 AADT와 오차가 작게 나타난 반면 관광부 도로는 휴가철 전후의 교통량과 금요일 교통량이 AADT와 가장 근접한 것으로 나타났다. 그러므로 일반국도 수시조사 전체 AADT 추정의 정확도를 높이기 위하여는 수시조사계획 수립 시 먼저 관광부 도로의 조사 시기를 휴가철 전후나 금요일로 선정하고, 그 다음 지방부 도로와 도시부 도로에 대하여 12월~2월을 제외한 평일을 기준으로 조사일시를 선정하는 것이 바람직할 것이다.
- 따라서 12월~2월, 주말 및 공휴일을 제외하고 수시조사를 할 경우 조사 시기에 따른 영향을 크게 받지 않을 것이다. 다만 자료의 신뢰성을 조금 더 개선하기 위한다면 제반 여건이 허락하는 한 월요일과 목요일을 조사 날짜로 선정하는 것을 고려할 수 있을 것이다.
- 본 연구의 한계점으로는 여러 해의 상시조사 지점 교통량자료를 가지고 분석하지 못하고 2009년 한 해의 상시조사지점의 교통량 자료만으로 분석하였다는 점과 해당 수시조사 지점의 도로유형을 판단할 객관적 근거가 부족하여 조사계획 수립 시 주관이 개입되어야 한다는 점을 들 수 있다. 그럼에도 불구하고 조사된 자료를 이용하여 지점별로 단 1회를 조사하더라도 오차를 최소화할 수 있도록 AADT와 교통량이 유사한 조사 시기가 언제인지 분석하였다는 점에 상당한 의의가 있다.
- 본 연구의 한계점으로는 장비 고장의 원인이 다양할 수 있음에도 불구하고 자료 수집의 한계 등으로 인하여 2가지 원인에 대한 분석만이 이루어졌다는 점과 센서 고장 등의 경우에는 중차량 비율만이 아니라 도로 포장상태와 포장년도 등도 그 원인이 될 수 있지만 이에 대한 분석이 이루어지지 않았다는 점을 들 수 있다. 그럼에도 불구하고 상시조사 장비 고장의 원인을 체계적으로 파악하고자 시도하였다는 점에 상당한 의의가 있다.
- 그럼에도 불구하고 상시조사 장비 고장의 원인을 체계적으로 파악하고자 시도하였다는 점에 상당한 의의가 있다. 추후 고장의 원인을 조금 더 정확하게 파악할 수 있도록 다양한 고장 원인과 다양한 유지보수 종류들 간의 상관관계 분석을 시도할 필요가 있으며 이를 토대로 장비의 고장을 미연에 방지하여 신뢰도와 가동율을 높일 수 있을 것이다.
- 그럼에도 불구하고 조사된 자료를 이용하여 지점별로 단 1회를 조사하더라도 오차를 최소화할 수 있도록 AADT와 교통량이 유사한 조사 시기가 언제인지 분석하였다는 점에 상당한 의의가 있다. 추후 수시조사로 관측 가능한 지점별, 방향별, 시간대별 교통량만으로 도로유형을 판단할 수 있는 방법과 과거 10년 이상의 상시조사 교통량 자료를 이용하여 폭넓게 분석하면 수시조사의 정확도를 더욱 더 높일 수 있을 것이다.
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