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문제 정의
- 그러나 2010년 이전 국내에 설치되어 있는 회전교차로는 전무하였고, 설치된 교차로는 교통서클 방식으로, 이는 회전교차로의 운영방식이 다르기 때문에 교통서클에서 발생한 사고건수를 이용할 수 없는 실정이었다. 2010년 12월말 발간된 국내 설계지침을 적용한 시범사업 대상지 4개소의 신호교차로와 회전교차로 전환 후 발생한 교통사고 발생건수 자료를 이용하여 본 연구에 활용하고자 하였다.
- 본 연구는 교통선진국에서 활성화되어 있는 회전교차로를 부산지역에도 활성화시키기 위해 국내 회전교차로 설계지침을 적용한 대상지 4개소의 속도패턴 분석과 효과를 분석하여 개선방안을 마련하는데 기여하였다. 하지만 분석 대상지의 수가 작아 부산지역을 대표하기에는 부족한 면이 있었으며, 국내에서는 회전교차로가 도입초기 단계임으로 앞으로 이를 보다 활성화 시키기 위해서는 다음과 같은 많은 노력이 필요할 것으로 보인다.
- 본 연구는 부산광역시 내에 국내 회전교차로 설계지침 적용 따른 속도패턴 분석과 다양한 기대효과를 분석한 결과로 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
- 본 연구는 회전교차로의 부산지역 도입과 확대방안을 위한 기초연구로써 최근 사고감소, 소통증진, 저탄소 녹색교통 활성화와 교통선진화 방안 차원에서 2010년 12월 제정된 국내 회전교차로 설계지침서를 적용한 부산지역 시범사업 4개소에 대하여 국내 운전자의 특성과 도로 및 교통특성이 반영된 회전교차로의 설치와 운영에 따른 개선효과를 분석하는데 그 목적이 있으며, 개선이 필요한 부분에 대해서는 지속적으로 보완해 나가야 할 것이다.
제안 방법
- 국내 회전교차로 설계지침에 따른 교통소통 측면의 효과분석을 위해서 본 연구는 교차로별 통행시간 비용을 이용하였다. 기존 신호교차로가 회전교차로 전환 시 발생하는 교통소통 완화에 따른 편익은 분석 시 도출된 평균 속도변화 값을 이용하였으며, 차종은 승용차를 기준으로 계산하였다.
- 세 번째로 VISSIM을 이용하여, 신호교차로, 회전교차로의 운영 효과를 비교·분석한다. 네 번째로 교통소통, 교통안전, 에너지절감, 대기오염절감, 신호기 설치비용 측면에서의 절감효과 등을 분석하였다.
- 첫 번째로 국내외 문헌과 사례를 통하여 회전교차로의 일반적인 특징과 기하구조에 대해서 살펴본다. 두 번째로 무인단속검사 장비를 이용하여 접근속도, 진입속도, 회전속도, 진출속도를 분석하였다. 세 번째로 VISSIM을 이용하여, 신호교차로, 회전교차로의 운영 효과를 비교·분석한다.
- 또한, 교통 소통적 측면, 교통안전 측면, 에너지절감 측면, 대기오염절감 측면, 신호기 설치비용 측면에서의 절감효과 등을 비교･분석하였다.
- 본 연구가 기존 연구와의 차별성은 첫째, 부산광역시내 회전 교차로 후보대상지 12개소 중 주변상황, 교통량, 예산 등을 고려하여 최종 4개소를 선정하였고, 둘째, 시범사업 대상지점에 대한 현장조사를 통하여 기준 운영되고 있는 교차로의 기하구조, 속도 및 교통량 등을 조사하여 문제점과 속도패턴을 분석하였으며, 셋째, 국내 설계지침서를 바탕으로 만들어진 회전교차로에 대하여 VISSIM을 이용하여 장래서비스수준에 대한 예측과 실제 사업대상지에 적용시킴으로써 교통특성이 반영된 회전교차로의 설치 및 운영에 관한 개선효과를 분석하였다.
- 본 연구는 무인단속검사 장비를 이용하여 속도를 분석하였고,VISSIM을 이용하여 회전교차로의 운영 효과를 비교·분석하였으며, 이를 위해 다음과 같은 절차로 연구를 진행한다.
- 세 번째로 VISSIM을 이용하여, 신호교차로, 회전교차로의 운영 효과를 비교·분석한다.
- 회전교차로를 통행하는 차량들의 속도는 4가지로 나눌 수 있는데 접근속도, 진입속도, 회전속도, 진출속도이다. 속도조사 방법은 무인단속검사 장비를 이용하였고, 각 교차로의 접근로별 접근속도, 진입속도, 회전속도, 진출속도를 조사했으며, 회전교차로 속도조사 측정의 결과는 Table 2와 같다.
- VISSIM은 교차부분 및 합류부분에서의 속도 감소에 대해 분석이 가능하고, 신호 및 정지표지 제어가 포함된 교차로의 설계 대안에 관해 쉽게 비교 가능하며, 회전형 교차로나 경사가 분리된 인터체인지에 관해서도 그 비교가 가능하다. 시뮬레이션을 통해 평균지체시간, 평균정지차량수, 평균속도, 총 통행거리 등의 결과 값을 얻을 수 있으며, 본 연구에서는 차량당 평균지체시간과 서비스수준을 분석지표로 설정하였다.
- 시범사업 4개 교차로를 대상으로 회전교차로의 속도분포에 대해 조사를 수행하였다. 회전교차로를 통행하는 차량들의 속도는 4가지로 나눌 수 있는데 접근속도, 진입속도, 회전속도, 진출속도이다.
- 신호교차로를 회전교차로 전환 시 발생하는 에너지절감 편익은 소통완화효과 시뮬레이션 분석 시 도출된 평균 속도변화값을 ‘도로철도 부문 사업의 예비타당성조사 표준지침 수정･보완 연구(제5판)’ 차종별 유류소비량에 적용하여 산출하였고, 차종은 승용차를 기준으로 계산하였다.
- 위의 식에서 부산·울산권 차량 1대당 평균 통행시간 가치는 다음 Table 4에서 제시하고 있는 승용차 기준값을 적용하여 분석하였으며, 승용차의 업무와 비업무비로 구분하여 분석하였다.
- 이 연구의 분석 절차는 국내 회전교차로 설계지침을 적용한 시범사업 4개소를 대상으로 회전교차로가 완공된 후 운전자들의 5～6개월간 적응기간이 지난 지점에 대하여 국내 운전자들의 형태를 고려한 회전교차로에서의 속도패턴을 분석하였고, 기존 신호교차로와 회전교차로의 설치 전·후를 비교하여 평균 제어지체를 분석하였다.
- 조사대상 회전교차로 4개소에 대해 2008년부터 2010년 3년간의 교통사고 발생건수를 조사하였다. 부산에서의 2008년부터 2010년까지 교차로에서 발생한 교통사고는 꾸준히 증가하고 있는 실정이며, 3년 동안 발생한 교차로에서의 평균 교통사고는 5,294건, 본 연구 대상지의 사고건수는 평균 9.
- 54km/h로 각 지점별 속도조사 측정값을 적용하였다. 진입로의 차로폭은 4.0m, 진출로 차로폭은 4.5m, 화물차 턱은 2.0～3.0m, 회전차로 폭은 5.5m로 설정하였고, 차량번호판 및 비디오조사를 통한 첨두시간 및 비첨두시간 각 2시간 교통량을 조사하였으며, 첨두시간 평균1시간교통량을 적용하였다.
- 첫 번째로 국내외 문헌과 사례를 통하여 회전교차로의 일반적인 특징과 기하구조에 대해서 살펴본다. 두 번째로 무인단속검사 장비를 이용하여 접근속도, 진입속도, 회전속도, 진출속도를 분석하였다.
대상 데이터
- 그러나 회전교차로의 진입방식과 운영형태에 대하여 대부분 운전자들의 관련 지식이 부족하고, 이에 대한 교육과 홍보 또한 미비한 실정이었기에 설치초기에는 일부 혼잡이 발생하기도 하였다. 따라서 본 연구에서는 국내 회전교차로 설계지침을 적용한 시범사업 4개소를 대상으로 회전교차로가 완공된 후 운전자들의 5～6개월간 적응기간이 지난 지점에 대하여 현장조사 자료를 수집하였다.
- 분석대상은 국내 회전교차로 설계지침(2010.12)에서 제시된 회전교차로 유형별 설계요소를 참고하여 대상지점 4개소의 도시지역 1차로 회전교차로를 VISSIM을 통해 네트워크를 구축하였다.
- 회전교차로 전환 시 발생하는 대기오염 물질의 종류는 다양하나 본 연구에서는 주로 자동차에서 발생되는 일산화탄소(CO), 질소산화물(NOX), 탄화수소(HC) 그리고 이산화탄소(CO2)를 분석대상으로 하였다. 회전교차로 전환 시 속도에 따른 오염물질 배출량은 Table 11과 같다.
데이터처리
- 국내 회전교차로 설계지침에 따른 교통소통 측면의 효과분석을 위해서 본 연구는 교차로별 통행시간 비용을 이용하였다. 기존 신호교차로가 회전교차로 전환 시 발생하는 교통소통 완화에 따른 편익은 분석 시 도출된 평균 속도변화 값을 이용하였으며, 차종은 승용차를 기준으로 계산하였다.
이론/모형
- 회전교차로의 운영효과를 평가할 수 있는 대표적인 프로그램은 ARCADY, RODEL, aaSIDRA, KREISEL, VISSIM 등이 있다. 본 연구에서 사용된 VISSIM은 독일 PTV사에서 개발된 미시적인 분석도구로서, 시간의 변화와 특성에 따른 도시교통 및 대중교통 운영 시뮬레이션 모델의 개발에 기초하고 있다. 또한 교통 및 대중교통 운영의 분석이 가능하고, 교통공학 및 계획의 효과척도를 기본으로 교통운영상의 다양한 대안을 평가하기 편리하다.
성능/효과
- 2008년～2010년 3년간 부산지역 각 교차로에서 발생하는 사고건수를 분석한 결과, 차대차 사고발생은 68.3%, 차대사람 사고발생은 28.4%, 차량단독 사고발생은 3.3%로 차대차 사고가 약 2.4배 더 많이 발생하는 것으로 나타났으며, 주간 사고발생 건수가 야간보다 약 1.4% 정도 더 많이 발생하는 것으로 분석되었다.
- 회전교차로를 통과하는 자동차가 진입부에서 충분히 속도를 줄여 회전차로에 진입하고, 점진적으로 가속하여 진출시 신속하게 교차로를 통과하도록 설계지침서의 속도프로파일이 제시되어 있으며, 이는 접근부의 속도보다 진출속도가 높게 나타난다. 그러나 본 연구대상 4개소의 차량 통행속도 특성을 살펴보면 지침서에서 제시하는 속도변화 그래프와 차이를 보이는데 회전부에서 회전하는 차량이 접근부의 차량과 차량 상충이 발생하는 지점에서 속도가 현저하게 낮아졌다. 이는 상대차량이 정지하거나 양보해주지 않을 것이라는 불확실한 예측에 의한 제동으로 현저하게 속도가 낮아졌으며, 국내 운전자들의 회전교차로 통행 우선권 확립이 정립되지 않았기 때문이라고 판단된다.
- 하지만 기존의 회전교차로는 외국 설계기준 및 이론을 현장여건과 접목하여 설치된 회전교차로이다. 그렇기 때문에 기존 신호교차로의 운영보다는 현대식 회전교차로의 운영효과가 더 높다는 연구결과가 많은 것으로 나타났으며, 외국문헌에서는 환경과 안전에 대한 연구가 이루어지고 있는 것을 알 수 있었다.
- 기존 신호교차로에서 회전교차로 전환 시 대기오염 물질에 대한 환경비용 편익은 다음 Table 12와 같다. 남구 늘빛교회앞사거리에서는 연간 약 0.8백만원, 서구 구덕교회앞사거리에서는 연간 약 1천2백만원, 해운대구 송정해수욕장사거리에서는 연간 약 1억6천7백만원, 금정구 범어사입구사거리에서는 연간 약 1억9천9백만원의 비용절감 효과가 있는 것으로 분석되었으며, 부산광역시 4개소의 평균은 연간 약 9천5백만원의 에너지 절감 효과가 있는 것으로 분석되었다.
- 차량 상충시 상대차량이 정지하거나 양보해 줄 것이라는 예측에 의한 통행으로 인해 통행우선권 확립이 정립되지 않아 접촉사고가 발생한다고 판단된다. 또한 도시부 회전교차로는 보행량이 지방부보다 많아 보행자 횡단중 사고가 발생하게 되는데, 횡단보도 부근에서 차량이 서행하지 않고 주행하여 횡단중 사고가 가장 많이 발생하는 것으로 나타났다. 교차로 내 교통사고는 통행우선권 확립이 정립되지 않은 데에서 기인한다고 본다.
- 또한 사고건수를 교통량(건/천대) 대비를 통하여 살펴보았을 때, 범어사입구사거리가 4.96으로 교통량에 비해 사고건수가 적게 나타나는 것으로 나타났으며, 송정해수옥장사거리가 8.51로 가장 높게 나타났다.
- 분석결과 늘빛교회앞에서는 연간 약 2백만원, 구덕운동장뒤에서는 약 3천3백만원, 송정해수욕장에서는 약 4억3천3백만원, 범어사입구에서는 약 5억5천3백만원이 절감되었고, 교통량이 비교적 많은 부산광역시 4개소의 평균은 연간 약 2억5천5백만원의 에너지 절감효과가 있는 것으로 분석되었다.
- 분석대상 교차로에서 발생한 평균사고건수는 9.3건이며, 이중에서 차대차 사고가 59.5%, 차대사람 사고는 35.1%, 그리고 차량단독사고가 5.4%로 나타났다.
- 시나리오에 따라 도출된 평균통행 속도는 Table 5와 같으며, 신호교차로에서 회전교차로 전환 시 늘빛교회앞사거리에서의 차량당 평균통행속도는 1.2(km/h), 구덕교회앞은 5.8(km/h), 송정해수욕장은 20.0(km/h), 범어사입구는 16.8(km/h)로 나타나 평균 10.9(km/h)의 속도증가 효과가 있는 것으로 분석되었다.
- 신호교차로를 회전교차로 전환 시의 연간 발생되는 편익은 교통소통 측면에서 4억1천만원, 교통안전 측면에서 3천9백만원, 에너지절감 측면에서 2억5천5백만원, 대기오염절감 편익에서 9천5백만원, 그리고 신호등 설치비용 편익에서 7천3백만원으로 총 8억7천2백만원의 편익이 발생하는 것으로 나타났다.
- 신호교차로에서 회전교차로로 전환 시 통행시간을 분석한결과 늘빛교회앞에서는 차량당 1.7초, 구덕교회앞에서는 16.6초, 송정해수욕장에서는 21.8초, 범어사입구에서는 33.7초의 통행시간이 감소되었으며, 교차로 1곳 당 평균 18.4초의 통행시간이 감소되는 것으로 나타났다.
- 회전교차로에서 발생한 유형별 사고 중에서 차대사람 사고발생 비율이 전체 교차로에서 발생한 차대사람 사고 비중보다 높게 나타나 회전교차로에서는 보행자 안전에 유념해야 할 것으로 분석되었다.
후속연구
- 마지막으로 기존 교차로를 회전교차로로 전환하기에는 추가 토지매입, 지장물 이설 등의 많은 어려움이 있는 바, 도시 및 도로계획 단계에서 회전교차로가 적극 도입될 수 있도록 정책마련이 필요하다. 결론적으로 계획, 설계, 시공 및 모니터링 등의 절차를 통해 교통사고감소와 교차로 소통원활 효과뿐만 아니라 에너지 소비절감과 대기오염 배출량 감소 등의 녹색교통 활성화 효과를 얻을 수 있을 것이다.
- 마지막으로 기존 교차로를 회전교차로로 전환하기에는 추가 토지매입, 지장물 이설 등의 많은 어려움이 있는 바, 도시 및 도로계획 단계에서 회전교차로가 적극 도입될 수 있도록 정책마련이 필요하다. 결론적으로 계획, 설계, 시공 및 모니터링 등의 절차를 통해 교통사고감소와 교차로 소통원활 효과뿐만 아니라 에너지 소비절감과 대기오염 배출량 감소 등의 녹색교통 활성화 효과를 얻을 수 있을 것이다.
- 회전교차로 시범사업들이 주로 도시부와 지방부의 작은 규모 도로 위주로 추진되고 있어, 보조간선도로 상에 설치할 수 있는 회전교차로의 시범사업 추진이 필요할 것으로 보이며, 최근에 건설되고 있는 회전교차로에 대한 지속적인 모니터링을 통해 설계지침의 내용과 비교·검토하고 검토결과를 반영하여 향후 보완이 필요하다.
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