도로교통소음은 자동차의 이동 즉 교통량과 통행속도등 도로교통환경과 밀접하게 관련되는바 본 논문에서는 교통류특성과 도로교통소음과의 관계를 분석하고자 몇 가지 문제를 제기하였다 첫째는 "최대 소음이 언제 발생하는가?"라는 문제로 교통량이 많은 첨두시간대에 과연 최대소음이 발생할 것인지를 교통류측면에서 검토하고자 하였다. KHTN 모델을 통해서 LOS를 분석한 결과 실제 최대 소음은 용량상태인 LOSE가 아닌 LOSD에서 발생하는 것으로 나타났다. 이는 실제 첨두시간대에는 교통량은 많지만 통행속도가 낮기 때문에 오히려 첨두시간을 전후하여 최대소음이 발생할 가능성이 높다는 것을 보여준다. 둘째는 교통소음예측에 이용되는 차종별 통행속도 추정에 관한 것으로, 보다 쉬우면서도 정확성을 지닌 통행속도추정기법을 찾고자 하였다. 이를 위해 스케치 플래닝 기법으로 도로용량편람의 '고속도로 기본구간의 속도 교통량 곡선과 서비스수준' 그래프를 이용하는 방법을 제시하였다. 각 설계속도별 추세선 모형식 산정결과 최적의 함수유형은 2차 다항식이며 각각 $R^2$가 0.96이상의 값을 가지고 있어 적합한 모형으로 판단된다.
도로교통소음은 자동차의 이동 즉 교통량과 통행속도등 도로교통환경과 밀접하게 관련되는바 본 논문에서는 교통류특성과 도로교통소음과의 관계를 분석하고자 몇 가지 문제를 제기하였다 첫째는 "최대 소음이 언제 발생하는가?"라는 문제로 교통량이 많은 첨두시간대에 과연 최대소음이 발생할 것인지를 교통류측면에서 검토하고자 하였다. KHTN 모델을 통해서 LOS를 분석한 결과 실제 최대 소음은 용량상태인 LOSE가 아닌 LOSD에서 발생하는 것으로 나타났다. 이는 실제 첨두시간대에는 교통량은 많지만 통행속도가 낮기 때문에 오히려 첨두시간을 전후하여 최대소음이 발생할 가능성이 높다는 것을 보여준다. 둘째는 교통소음예측에 이용되는 차종별 통행속도 추정에 관한 것으로, 보다 쉬우면서도 정확성을 지닌 통행속도추정기법을 찾고자 하였다. 이를 위해 스케치 플래닝 기법으로 도로용량편람의 '고속도로 기본구간의 속도 교통량 곡선과 서비스수준' 그래프를 이용하는 방법을 제시하였다. 각 설계속도별 추세선 모형식 산정결과 최적의 함수유형은 2차 다항식이며 각각 $R^2$가 0.96이상의 값을 가지고 있어 적합한 모형으로 판단된다.
Road traffic noise is closely related to road traffic environment, including traffic volumes by type and travel speed. In this study, we stated some issues and analyzed the relationships between road traffic noise and traffic flow characteristics. First, in attempt to find the answer to the question...
Road traffic noise is closely related to road traffic environment, including traffic volumes by type and travel speed. In this study, we stated some issues and analyzed the relationships between road traffic noise and traffic flow characteristics. First, in attempt to find the answer to the question "When does the loudest traffic noise occur?" we reviewed the issue in the terms of traffic flow. As a result of analyzing level of service through Korea Highway Traffic Noise model, the actual maximum noise occurred in level of service D rather than level of service E, on the capacity state. It shows that maximum noise would be most likely to occur right before and after the peak hours. Second, this paper was looking for the method of a more easy and accurate traffic speed estimation to predict traffic noise. This paper proposed sketch planning techniques of speed-volume curve by level of service on Korea Highway Capacity Manual. As a result of trend line modeling, it was judged that quadratic form is a suitable function, and coefficient of determination ($R^2$) was higher than 0.96, respectively.
Road traffic noise is closely related to road traffic environment, including traffic volumes by type and travel speed. In this study, we stated some issues and analyzed the relationships between road traffic noise and traffic flow characteristics. First, in attempt to find the answer to the question "When does the loudest traffic noise occur?" we reviewed the issue in the terms of traffic flow. As a result of analyzing level of service through Korea Highway Traffic Noise model, the actual maximum noise occurred in level of service D rather than level of service E, on the capacity state. It shows that maximum noise would be most likely to occur right before and after the peak hours. Second, this paper was looking for the method of a more easy and accurate traffic speed estimation to predict traffic noise. This paper proposed sketch planning techniques of speed-volume curve by level of service on Korea Highway Capacity Manual. As a result of trend line modeling, it was judged that quadratic form is a suitable function, and coefficient of determination ($R^2$) was higher than 0.96, respectively.
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문제 정의
”라는 문제로 교통량이 많은 첨두시간대에 과연 최대소음이 발생할 것인지를 교통류 측면에서 검토하고, 소음예측 프로그램을 이용하여 이를 검증하고자 하였다.
도로교통소음은 자동차의 이동에 직접적으로 영향을 받는바, 차종별 교통량과 통행 속도 등 도로교통환경과 밀접하게 관련된다. 그러나 교통측면의 연구가 전무한 실정이며, 이에 본 연구에서는 소음분석을 위한 교통측면의 문제를 제기하였고, 교통류 특성과 소음과의 관계를 분석하고자 하였다.
본 연구에서 갖는 기초적인 질문은 최대소음은 언제 발생하는가라는 것이다. 현재 한국도로공사는 방음벽 설계 시 첨두시간 교통량을 이용하고 있다.
본 연구에서는 교통류특성과 도로교통소음과의 관계를 분석하고자 몇 가지 문제를 제기하였다. 첫 번째는 “최대소음이 언제 발생하는가?”라는 문제로 교통량이 많은 첨두시간대에 과연 최대소음이 발생할 것인지를 교통류 측면에서 검토하고, 소음예측 프로그램을 이용하여 이를 검증하고자 하였다.
서비스 수준 변화에 따라 소음변화를 확인하고자 하였다. 분석을 위해 도로용량편람(2004)에서 제시하는 LOS별 기준교통량을 넘지 않는 수준의 차로별 교통량을 산정한 후, 교통량‐속도 추세모형식을 이용하여 추정된 통행속도를 입력하여 각각의 교통소음을 예측하였다.
장래 통행속도를 정확하게 예측하는 것은 많은 분석과 노력이 필요하므로, 본 연구에서는 어느 정도의 정확도를 보장하면서도 신속하게 통행속도를 추정할 수 있는 단기 대안을 제시하였다.2)
전술한 것과 같이 스케치 플래닝 기법을 이용하여 통행속도를 추정할 수 있으므로, KHTN을 이용하여 교통류 특성에 따른 교통소음변화를 분석하고자 하였다. 분석을 위해 한국도로공사 도로교통연구원에서 2007년 수정한 KHTN 교통소음예측모델3)을 이용하였다.
두 번째는 소음예측에 이용되는 주요한 변수인 차종별 통행속도 추정에 관한 것이다. 현 지침 및 설계기준에는 교통량 예측 방법만 제시되고 통행속도 산출방법이 제시되어 있지 않아, 많은 분석가들이 재량에 따라 설계속도, 제한속도, 운영속도 등 다양하게 적용하고 있는바, 보다 쉬우면서도 정확성을 지닌 통행속도 추정법을 제시하고자 하였다.
가설 설정
1. 최대소음은 언제 발생하는가?
제안 방법
다음 단계는 속도‐교통량 곡선의 추세모형식을 선택하는 단계로, 고속도로의 기본구간을 기준으로 하여 설계속도 120km/h 추세모형식을 선택하였다.
서비스 수준 변화에 따라 소음변화를 확인하고자 하였다. 분석을 위해 도로용량편람(2004)에서 제시하는 LOS별 기준교통량을 넘지 않는 수준의 차로별 교통량을 산정한 후, 교통량‐속도 추세모형식을 이용하여 추정된 통행속도를 입력하여 각각의 교통소음을 예측하였다.
이는 고속도로 기본구간의 속도‐교통량 곡선을 추세모형식으로 변환한 후, 시간대별 차로별 승용차환산 교통량(pcphpl, passenger car per hour per lane)을 계산한 후 속도를 역추정하는 방법이다. 이를 위해 도로용량편람의 고속도로 기본 구간의 속도‐교통량 곡선을 이용하여 각 설계속도별 모형식을 도출하였다. 추세선 모형식 산정결과, 최적의 함수유형은 2차 다항식이며, 각각 R2가 0.
대상 데이터
분석의 기본이 되는 교통량 및 통행속도는 승용차, 버스, 소형화물차, 중형화물차, 대형화물차 등 5차종으로 구분하였으며, 기본 입력값은 다음과 같다.
먼저 승용차 환산계수에 의한 차량대수를 승용차 대수로 환산하는 결과는 다음과 같다. 승용차 환산계수는 도로용량편람(국토해양부, 2004)의 최신 자료를 이용하였다. 결과 1,000vph는 1,225pcph로 환산되었다.
이론/모형
본 연구에서는 통행속도를 추정하기 위한 스케치 플래닝 기법으로 도로용량편람의 ‘고속도로 기본 구간의 속도‐교통량 곡선과 서비스수준’ 그래프를 이용하였다.
전술한 것과 같이 스케치 플래닝 기법을 이용하여 통행속도를 추정할 수 있으므로, KHTN을 이용하여 교통류 특성에 따른 교통소음변화를 분석하고자 하였다. 분석을 위해 한국도로공사 도로교통연구원에서 2007년 수정한 KHTN 교통소음예측모델3)을 이용하였다. KHTN 모델은 다음의 특징을 가지고 있다.
성능/효과
KHTN을 이용한 교통류 특성 분석결과, 최대소음은 용량상태(LOS E)가 아닌 직전의 LOS D(교통량도 많고 통행속도도 높은 상태)에서 발생하는 것으로 나타났다.
교통량 증가에 따른 교통소음변화를 살펴본 결과, 최대소음은 용량상태인 LOS E가 아닌 LOS D에서 발생하는 것으로 나타났다.
마지막 단계는 선정된 추세모형식에 승용차대수를 입력하여 장래 통행속도를 추정하는 것으로, 1,225pcph를 대입한 결과, 통행속도는 114km/h로 예측되었다.
이는 기본적으로 교통량이 가장 많은 첨두시간대에 최대소음이 발생할 것이라는 가정이 기본적으로 전제된 것이나, 교통류 특성에 의하면 첨두시간은 교통량은 많고 통행속도는 낮은 특성을 보인다. 본 연구에서는 KHTN 시뮬레이션을 통해서 교통운영척도인 LOS를 이용하여 분석한 결과, 실제 최대소음은 용량상태인 LOS E가 아닌 LOS D에서 발생하는 것으로 나타났다. 이는 본 연구에서 의문시하였던 “교통소음특성에 의하면 교통량이 많고 통행속도가 높을 때에 최대소음이 발생하지만, 실제 첨두시간대에는 교통량은 많지만 통행속도가 낮기 때문에 오히려 첨두시간을 전후하여 최대소음이 발생할 가능성이 높다”라는 가정과 일치하는 결과이다.
차량의 기본속도는 소형차 50km/h, 대형차 40km/h를 적용하였으며, 교통량은 기본 교통량을 기준으로 10% 증감하였다. 분석 결과 교통량 제어보다 속도 제어가 소음 변화의 폭이 크게 나타났으며, Grid Noise Map보다 Facade Noise Map의 변화 폭이 크게 나타났다.
최기주 등(2001)은 이러한 소음 특성을 고려하여, 총 교통량, 평균속도, 대형차 혼입비를 독립변수로 선택하여 교통소음 예측모델을 개발하고, 예측모형을 통해 나온 결과를 기반으로 교통소음 손실비용을 산출하는 모형을 제안하였다. 분석 결과 교통량을 줄이거나, 평균속도를 낮추는 경우 소음환경기준을 초과하는 영향지역의 넓이가 감소함에 따라 교통소음으로 인해 발생하는 총 손실비용이 감소하는 것으로 나타났다.
정재훈 등(2007)은 SoundPLAN을 이용하여 소음지도를 구축하고, 건물의 배치형태 및 이격거리에 따른 교통소음 변화를 검토하였다. 분석 결과 도로변에서 발생하는 소음을 전면에서 받아들이는 평형배치가 소음을 차단하는 방음벽 역할을 수행하여 후면에 위치한 블록 내부의 소음레벨을 감소시키는 것으로 나타났으며, 이격거리가 20m 증가함에 따라 약 5dB 정도 소음레벨이 감소하는 것으로 나타났다.
6dB(A) 소음이 감소하는 것으로 예측되었다. 소음환경기준을 초과하는 영역은 공간적 분포보다 평면적인 분포의 비율이 높았으며, 특히 모든 대안을 적용한 Type 5는 공간적으로 소음기준을 만족하였다. 야간의 소음기준이 주간보다 엄격하기 때문에 소음환경기준 초과비율도 야간이 주간보다 높게 나타났으며, 저층부보다 고층부의 소음도가 약 2dB(A) 정도 높게 예측되었다.
소음환경기준을 초과하는 영역은 공간적 분포보다 평면적인 분포의 비율이 높았으며, 특히 모든 대안을 적용한 Type 5는 공간적으로 소음기준을 만족하였다. 야간의 소음기준이 주간보다 엄격하기 때문에 소음환경기준 초과비율도 야간이 주간보다 높게 나타났으며, 저층부보다 고층부의 소음도가 약 2dB(A) 정도 높게 예측되었다. 이는 다양한 교통수요관리를 통해 교통소음을 감소시킬 수 있으며, 하나의 개선방안이 가지는 효과보다 여러 가지 방안을 조합 할 경우 저감 효과가 상대적으로 크다는 것을 의미한다.
통과 차량의 속도 제어, 통과 차량별 교통량 제어로 각 변수를 설정한 후 소음예측모델 SoundPLAN을 이용하여 분석하였으며, 분석 결과 적용 대안에 따라 다소 차이는 있으나 주간은 평균 0.3∼4.0dB(A), 야간은 평균 0.5∼2.6dB(A) 소음이 감소하는 것으로 예측되었다.
후속연구
또한 소음예측을 위해 필요한 입력자료인 장래 교통량과 통행속도의 적정값을 산출하는 방법에 대한 구체적인 연구가 필요하다. 그리고 이를 기반으로 하여, 교통소음예측 프로세스, 교통소음저감을 위한 교통관리방안 등의 소음예측과 관련된 교통측면의 연구가 필요하다.
다만, 본 결과는 KHTN이라는 이론적 모델에 의한 결과로, 향후 실제 도로에서의 교통류 특성, 즉 차종별 통행속도, 교통량과 교통소음과의 관계를 비교하여, 실측에 의한 분석결과와 본 모형에 의한 결과를 비교할 필요가 있다. 실제 교통상황에서는 차량의 주행속도와 밀도에 따라 다양한 주행환경이 구성되고 이에 따라 소음특성이 변화할 수 있으므로 실측치와의 검증을 추가적으로 수행하여야 한다.
또한 소음예측을 위해 필요한 입력자료인 장래 교통량과 통행속도의 적정값을 산출하는 방법에 대한 구체적인 연구가 필요하다. 그리고 이를 기반으로 하여, 교통소음예측 프로세스, 교통소음저감을 위한 교통관리방안 등의 소음예측과 관련된 교통측면의 연구가 필요하다.
다만, 본 결과는 KHTN이라는 이론적 모델에 의한 결과로, 향후 실제 도로에서의 교통류 특성, 즉 차종별 통행속도, 교통량과 교통소음과의 관계를 비교하여, 실측에 의한 분석결과와 본 모형에 의한 결과를 비교할 필요가 있다. 실제 교통상황에서는 차량의 주행속도와 밀도에 따라 다양한 주행환경이 구성되고 이에 따라 소음특성이 변화할 수 있으므로 실측치와의 검증을 추가적으로 수행하여야 한다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
스케치 플래닝의 목적은 무엇인가?
Sketch planning technique이란 개요, 개략, 초고, 초안을 뜻하는 스케치(Sketch)와 거시적 관점을 뜻하는 계획(Planning)이 결합되어, 의사결정자에게 유용한 비교정보를 제공하기 위해 개략적인 수준의 효과를 계량화하는 기법을 의미한다. 스케치 플래닝의 목적은 전통적인 방법에 비해 정확성, 정밀성은 다소 미흡하더라도 의사결정의 신속성과 종합성을 제고하기 위해 정형화된 분석기법 및 분석체계(프로세스)를 확보하는 것이다.
Sketch planning technique이란?
Sketch planning technique이란 개요, 개략, 초고, 초안을 뜻하는 스케치(Sketch)와 거시적 관점을 뜻하는 계획(Planning)이 결합되어, 의사결정자에게 유용한 비교정보를 제공하기 위해 개략적인 수준의 효과를 계량화하는 기법을 의미한다. 스케치 플래닝의 목적은 전통적인 방법에 비해 정확성, 정밀성은 다소 미흡하더라도 의사결정의 신속성과 종합성을 제고하기 위해 정형화된 분석기법 및 분석체계(프로세스)를 확보하는 것이다.
무엇 때문에 소음 피해에 대한 강한 불만제기 및 집단행동과 함께 소음관련 민원이 지속적으로 증가하고 있는가?
차량의 대형화 및 고속화와 더불어 고속도로 교통량 증가로 고속도로 교통소음이 지속적으로 증가하고 있으며, 소득 증가와 생활수준 향상에 따른 쾌적한 저소음 환경에 대한 국민의 요구 역시 증대되고 있다. 이 때문에 소음 피해에 대한 강한 불만제기 및 집단행동과 함께 소음관련 민원이 지속적으로 증가하고 있다.
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