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문제 정의
- 그리고 이를 바탕으로 소형차전용지하차도 설치에 따른 편익 및 건설비용을 산정하여 기존지하차도와 소형차전용지하차도의 경제성 분석을 통해 경제적이면서도 도시의 미관 및 경관에 유리한 소형화·경량화된 소형차전용지하차도 도입을 위한 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 소형차전용지하차도의 도입으로 인한 통행속도의 저하가 얼마나 발생되고 이로 인한 편익이 어떻게 변화하는지 분석하기 위해 기존지하차도로 운영될 경우와 소형차전용지하차도를 도입하였을 경우 통행속도차를 분석하였으며 이를 바탕으로 편익의 변화를 산출하였다.
- 본 연구에서는 최근 도시부 교통시설의 대형화로 인한 건설비용의 증가와 국가 예산의 부족 등으로 인해 경제성 높은 교통시설에 대한 요구가 높아지고 있는 점과도시미관 및 경관에 대한 시민들의 인식변화로 인한 대형 교통시설물에 대한 거부감 등을 반영하여 소형차전용지하차도 도입에 관한 연구를 수행하였다.
- 본 연구에서는 현재 도심에 건설되어 운영 중인 지하차도를 대상으로 연구를 수행하였으며, 기존 지하차도와 본 연구에서 제안하고 있는 소형차전용지하차도를 도입하였을 경우의 경제성분석을 통해 소형차전용지하차도의 경제성을 검토하였다.
- 이러한 대형교통시설의 건설에 따른 경제성 악화와 시민들의 의식변화 추세를 반영하여 본 연구에서는 도시부 지하차도를 대상으로 소형차전용지하차도 건설방안을 제안하고 교통특성에 따른 통행속도, 통행시간을 분석하였다. 그리고 이를 바탕으로 소형차전용지하차도 설치에 따른 편익 및 건설비용을 산정하여 기존지하차도와 소형차전용지하차도의 경제성 분석을 통해 경제적이면서도 도시의 미관 및 경관에 유리한 소형화·경량화된 소형차전용지하차도 도입을 위한 연구를 수행하였다.
가설 설정
- 따라서 본 연구에서는 기존 지하차도와 3가지 유형으로 구분한 소형차전용지하차도의 건설비용을 산정한 후 비교·분석하였다. 건설비용의 산정은 세부공정을 가정하고 공정별 비용을 합산하여 단위 m당 건설비용으로 산정하였다.
제안 방법
- 건설비의 산정은 공종별로 구분하여 산정하였다. 공종은 지하차도 건설을 위한 대표적인 공종으로 가시설공, 구조물설치공, 포장공으로 구분하여 산정하였다.
- 0m를 적용하였다. 공통적으로 길어깨 1.0m, 좌측 측방여유폭 0.75m를 적용하여 건설비를 산정하였다.
- 변수는 유입교통량 기준 포화도(v/c)를 적용하였으며 대형차량의 통행방식이 변화되는 것을 고려하여 대형차 혼입률을 변수로 도입하여 변수들의 변화에 따른 영향을 분석하였다. 교차로에서 회전비율은 현장조사결과를 고려하여 직진 70%, 좌회전 20%, 우회전 10%를 적용 하였다. 분석을 위한 세부적인 시뮬레이션 시나리오는 Table 2와 같다.
- 다음으로 경제성분석의 또 다른 요소인 건설비를 산정하였다. 소형차전용지하차도의 건설은 기존 지하차도에 비해 소형화·경량화 된 설계기준을 적용하기 때문에 건설비용이 절감될 것이다.
- 대구광역시를 중심으로 편익감소액을 산정한 결과와 기존지하차도와 소형차전용지하차도 건설에 따른 유형별 건설비 산정결과를 바탕으로 경제성분석을 실시하였으며 분석결과는 Fig. 6과 같다.
- 대구광역시의 도시부 5개 주요도로인 달구벌대로, 유니버시아드로, 화랑로, 팔공로, 상화로의 시간대별 포화 도(v/c)와 대형차혼입률을 평균하여 적용하였다. 편익 감소에 대한 산정결과는 Table 9와 같다.
- 따라서 본 연구에서는 기존 지하차도와 3가지 유형으로 구분한 소형차전용지하차도의 건설비용을 산정한 후 비교·분석하였다.
- 따라서 본 연구에서는 먼저 편익의 변화에 영향을 미치는 요소인 통행속도와 통행시간의 변화를 다양한 교통특성을 반영하여 분석하였다. 이를 바탕으로 산정한 편익의 변화는 소형차전용지하차도의 도입가능성 및 효율성의 분석에 반드시 필요한 효과척도가 될 수 있을 것이다.
- 따라서 본 연구에서는 소형차전용지하차도의 도입에 따른 통행속도, 통행시간을 먼저 분석한 후 항목별 편익을 산정하여 편익의 변화를 비교·분석하였다.
- 변수는 유입교통량 기준 포화도(v/c)를 적용하였으며 대형차량의 통행방식이 변화되는 것을 고려하여 대형차 혼입률을 변수로 도입하여 변수들의 변화에 따른 영향을 분석하였다. 교차로에서 회전비율은 현장조사결과를 고려하여 직진 70%, 좌회전 20%, 우회전 10%를 적용 하였다.
- 본 연구에서는 건설비용의 변화를 분석하기 위해 기존지하차도의 건설비를 산정하고 소형차전용지하차도는 설계기준 및 선행연구결과를 반영하여 차로폭 2.75m를 case 1, 2.50m를 case 2, 2.25m를 case 3으로 구분하여 각각 건설비를 산정한 후 case별 건설비를 비교·분석하였다.
- 본 연구에서는 시간대별 교통량변동 및 대형차혼입률을 반영하여 일교통량을 산정하고 이를 연간총교통량으로 환산하여 20년 총이용차량대수를 산정하여 소형차 전용지하차도 건설에 따른 편익의 변화를 분석하였다. 시간대별 교통량변동 및 대형차혼입률은 대구광역시 2009년 교통기초조사 결과를 바탕으로 산정하였다.
- 본 연구에서는 전절에서 분석된 포화도(v/c), 대형차 혼입률별 편익의 분석결과를 바탕으로 대구광역시의 1일 교통량 변동 등 교통현황을 반영하여 일반적인 교통 시설의 경제성 분석 목표기간인 20년간 편익의 변화를 분석하고 지하차도의 형태를 기존지하차도와 차로폭을 기준으로 3가지 유형으로 구분한 소형차전용지하차도의 건설비를 산정한 후 경제성 분석을 실시하였다.
- 본 연구의 시뮬레이션 모형은 현실성을 확보하기 위해 현장조사 된 기하구조 및 신호운영 현황을 그대로 적용하여 구축하였으며 교통특성에 따른 기존 지하차도와 소형차전용지하차도 도입의 영향을 비교·분석하기 위해 교통조건을 다양하게 변화시켜 분석하였다.
- 통행속도를 효과척도로 하는 편익 항목으로는 차량운행비용과 환경오염비용이 있다. 분석된 통행속도를 바탕으로 기존지하차도와 소형차전용지하차도의 통행속도 차이에 따른 차량운행비용 및 환경오염비용을 접근로별로 산정하여 분석하였다.
- 분석방법은 현재 실제 건설되어 운영 중인 지하차도를 대상으로 현장조사를 실시하고 조사된 내용을 바탕으로 교통시뮬레이션 소프트웨어인 VISSIM 5.20을 이용하여 모델링한 후 기존 지하차도로 운영하였을 경우와 소형차전용지하차도로 운영하였을 경우로 구분하여 분석하였다.
- 소형차전용지하차도의 도입에 따른 통행속도, 통행시간의 변화를 분석하고 이를 바탕으로 편익의 변화를 비교하기 위해 기존지하차도와 소형차전용지하차도로 구분하여 분석을 실시하였다.
- 시뮬레이션 분석의 현실성을 확보하기 위해 현재 건설되어 운영 중인 지하차도를 대상으로 현장조사를 실시하고 이를 바탕으로 시뮬레이션 모형을 구축하여 분석을 실시하였다.
- 이를 바탕으로 최종적으로 통행속도, 통행시간의 변화에 따른 편익의 변화와 건설비용의 변화를 비교·분석하여 소형차전용지하차도의 경제성에 대한 연구를 수행하였다.
- 전 절에서는 기존지하차도의 경우와 소형차전용지하차도의 도입에 따른 통행속도, 통행시간의 변화를 분석 하였고 그 결과를 바탕으로 차량운행비용, 대기오염비용, 통행시간비용 등을 산정한 후 소형차전용지하차도 도입에 따른 편익감소량을 산정하였다.
- 통행시간 편익은 대형차혼입률에 따라 차종구성비율을 적용하여 차량 1대당 통행시간 편익을 산정하였으며 통행시간 가치의 적용은 소형차량은 승용차를 기준으로 하였으며 대형차는 도시부 대형차량 중 구성비율이 가장 높은 버스를 적용하였다.
- 통행시간과 관련된 편익의 산정은 통행시간의 가치를 평가하여 편익을 산정하는 것으로 소형차전용지하차도의 도입으로 인한 통행시간 편익의 변화를 분석하기 위해 먼저 기존지하차도의 경우와 소형차전용지하차도를 도입하였을 경우로 구분하여 통행시간을 산정한 후 각 차종별 통행시간가치를 적용하여 편익의 변화를 분석하였다.
- 편익항목으로는 본 연구와 관련성이 높은 차량운행비용, 환경비용, 통행시간비용 등을 사용하여 분석을 실시하였다. 차량운행비용, 환경비용의 편익산정을 위한 효과척도는 통행속도이며, 통행시간 절감 편익의 산정을 위한 효과척도는 통행시간이다.
- 차량운행비용에 포함된 항목은 통행속도별 연료소모량에 따른 유류비, 엔진오일비, 타이어비, 유지정비비, 감가상각비이다. 환경오염비용은 대기오염비용을 중심으로 분석을 실시하였으며 대기오염 항목은 CO, NOx, HC, PM, CO2이다. 본 연구는 지하차도와 관련된 연구로 환경비용 중 소음비용은 본 연구와의 관련성이 낮아 분석에서 제외하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 제안하고 있는 소형차전용지하차도는 지역적으로는 도시부의 지하차도이며 지하차도 상부에 대형차량이 우회할 수 있는 교차로가 형성되어 있는 경우이다.
- 본 연구의 분석대상 지하차도는 대구광역시의 대표적인 도시부 지하차도로 기하구조는 Fig. 1과 같다.
이론/모형
- 본 연구에서 제시하고 있는 소형차전용지하차도는 현재 설치되어 운영 중인 사례는 전무하며 다양한 교통현상을 실제 조사하여 분석하기에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 교통시뮬레이션 소프트웨어인 VISSIM 5.20을 이용하여 분석을 실시하였다.
- 편익 산정방법은「도로·철도 부문사업의 예비타당성 조사 표준지침 수정·보완 연구[제5판]」(한국개발연구원, 2009)에서 제시하고 있는 방법을 적용하였다.
성능/효과
- 1. 소형차전용지하차도를 도입하는 경우 대형차량이 지하차도 상부 교차로를 이용하여 통행하게 됨에 따라 통행속도에 영향을 받는 차량운행비용, 환경오염비용과 통행시간에 따른 가치를 평가한 통행시간 비용이 증가하여 편익이 저하되는 것으로 나타났다.
- 2. 그러나 포화도(v/c), 대형차혼입률에 따라 편익저하량에 차이가 있는 것으로 분석되었다. 차로수가 3차로인 접근로 S의 경우에는 포화도(v/c) 0.
- 3. 포화도(v/c), 대형차혼입률 등에 따른 편익의 변화를 분석한 본 연구결과를 기초로 대구광역시를 대상으로 시간대별 포화도(v/c), 대형차혼입률 등을 고려하여 총편익을 산정하였고 차로폭을 기준으로 3가지 유형의 소형차전용지하차도 건설비용을 산정한 결과 기존지하차도에 비해 건설비용이 case 1은 78.62%, case 2는 71.05%, case 3은 68.85%로 산정되어 건설비용이 절감되는 것으로 분석되었다.
- 4. 총편익과 건설비용 산정결과를 바탕으로 경제성 분석을 실시한 결과 소형차전용지하차도를 도입하는 경우 기존지하차도에 비해 편익에서는 불리하지만 건설비용이 절감되기 때문에 지하차도의 길이를 기준으로 case 1은 432m, case 2는 301m, case 3은 276m인 경우 비용-편익비(B/C)가 1.0 이상으로 경제성이 확보되는 것으로 분석되었다.
- Fig. 4를 살펴보면 소형차전용지하차도를 도입하게 되면 접근로 S에서는 포화도(v/c) 0.6 이하에서 통행시간 비용의 증가가 크지 않는 것으로 나타났으며 v/c 0.7 이상에서 대형차혼입률 15%가 넘어가면서 통행시간 비용이 급격히 증가하는 것으로 분석되었다.
- 각 case별 건설비 산정결과 case 1의 경우 기존지하차도에 비해 건설비가 78.62%로 산정되었으며 case 2는 71.05%, case 3는 68.85%로 산정되었다.
- 본 연구에서 제시한 소형차전용지하차도를 도입할 경우 대형차가 지하차도 상부교차로를 이용하여야 하기 때문에 전반적으로 편익은 저하되는 것으로 분석되었다. 그러나 포화도(v/c), 대형차혼입률에 따라 차이가 있는 것으로 분석되어 교통특성에 따라 면밀한 검토를 통해 소형차전용지하차도의 도입이 결정되어야 할 것으로 분석되었다.
- 분석결과 case 1으로 건설할 경우 지하차도의 길이가 432m, case 2는 301m, case 3은 276m일 때 손익분기점으로 편익감소액보다 비용절감액이 커서 비용-편익비(B/C)가 1.0이상으로 경제성을 확보하는 것으로 분석되었다.
- 분석결과 소형차전용지하차도를 도입하게 되면 대형차가 지하차도 상부교차로를 이용하게 되어 기존지하차도에 비해 통행속도가 전반적으로 저하되며 이로 인해 통행속도를 변수로 하는 차량운행비용과 환경오염비용이 증가하는 것으로 분석되었다.
- 소형차전용지하차도 도입에 따른 편익의 변화를 분석한 결과 대형차가 지하차도 상부교차로를 이용하여야하는 문제로 인해 차량운행비용, 환경오염비용, 통행시간 비용이 전반적으로 증가하여 편익이 감소되는 것으로 분석되었으나 포화도(v/c), 대형차혼입률 등에 따라 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 소형차전용지하차도 도입은 통행비용이 증가하여 편익이 감소하는 것으로 분석되었다. 그러나 소형차전용 지하차도의 건설은 설계기준차량의 변경으로 인해 지하차도 설계기준이 하향되어 건설비는 감소할 것으로 예상할 수 있다.
- 시설한계의 허용범위는 최소 4.7m 이상 확보를 권장하고 있으며 부득이한 경우 3.0m까지 축소할 수 있도록 규정하고 있어 일본 등 다른 해외 설계기준과 큰 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 접근로 N의 통행시간 비용의 증가를 분석한 결과 접근로 S와 유사한 추세를 나타내고 있으나 접근 차로수의 차이로 인해 통행시간 비용의 증가가 접근로 S에 비해 다소 큰 값을 나타내는 것으로 분석되었다.
- 통행속도에 따른 차량운행비용과 환경오염비용을 산정하여 편익의 변화를 살펴본 결과 통행속도의 변화에 따라 편익의 영향을 크게 받는 것은 차량운행비용인 것으로 나타났으며 전체적으로 소형차전용지하차도 도입에 따라 대형차량의 지하차도 상부 교차로 통행으로 편익이 감소하는 것으로 분석되었다.
- 포화도(v/c) 0.6에서는 대형차혼입률 15%, 포화도(v/c) 0.7에서는 대형차혼입률 10%, 포화도(v/c) 0.8에서는 대형차혼입률 5% 이상에서 급격한 통행시간 비용의 증가가 발생하는 것으로 분석되었다.
후속연구
- 그러나 본 연구는 대구광역시 도시부 지하차도를 대상으로 한 사례연구로 향후 보다 다양한 기하구조, 신호 운영 등에 따른 교통분석을 통한 세밀한 편익의 산정이 필요할 것으로 판단된다. 또한 다양한 설계조건을 적용한 건설비용의 산정이 필요하며 지역별로 상이한 지반 조건에 따라 건설비의 변화 폭이 크기 때문에 이에 대한 세부적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
- 그러나 설계기준 변화로 인한 건설비용의 절감을 기대할 수 있기 때문에 이에 따른 경제성 분석을 실시하여야 경제적 유·불리를 판단할 수 있을 것이다.
- 본 연구에서 제시한 소형차전용지하차도를 도입할 경우 대형차가 지하차도 상부교차로를 이용하여야 하기 때문에 전반적으로 편익은 저하되는 것으로 분석되었다. 그러나 포화도(v/c), 대형차혼입률에 따라 차이가 있는 것으로 분석되어 교통특성에 따라 면밀한 검토를 통해 소형차전용지하차도의 도입이 결정되어야 할 것으로 분석되었다.
- 따라서 본 연구결과를 바탕으로 포화도(v/c), 대형차 혼입률 등에 따른 편익의 변화를 면밀히 분석하고 건설 비용의 절감과 비교하면 소형차전용지하차도 도입의 경제성을 판단할 수 있을 것이다.
- 차종의 구분없이 모든 차량이 통행할 수 있는 기존의 지하차도에 비해 소형차전용지하차도는 「도로구조·시설 기준에 관한 규칙 해설」(2009)에서 설계기준자동차로 제시하고 있는 소형자동차만 통행시키고 대형차량의 경우 지하차도 상부에 형성되어 있는 평면교차로를 통해 통행시키는 방식이다. 따라서 지하차도의 제원은 소형자동차의 통행에 적합하게 소형화, 경량화가 가능할 것이며 이를 통해 건설비 절감, 도시미관과 경관 향상 등 긍정적 효과를 기대할 수 있을 것이다.
- 그러나 본 연구는 대구광역시 도시부 지하차도를 대상으로 한 사례연구로 향후 보다 다양한 기하구조, 신호 운영 등에 따른 교통분석을 통한 세밀한 편익의 산정이 필요할 것으로 판단된다. 또한 다양한 설계조건을 적용한 건설비용의 산정이 필요하며 지역별로 상이한 지반 조건에 따라 건설비의 변화 폭이 크기 때문에 이에 대한 세부적인 검토가 필요할 것으로 판단된다.
- 또한, 소형차전용지하차도 도입으로 편익은 감소하지만 건설비용이 절감되는 효과가 있기 때문에 교통특성별 편익의 감소와 건설비 절감에 따른 효과를 모두 고려한 경제성 분석이 필요한 것으로 나타났다.
- 본 경제성 분석결과는 대구광역시의 지하차도를 대상으로 한 사례연구로 본 연구결과를 바탕으로 다양한 유형의 지하차도에 대한 건설비를 산정하고 본 연구에서 제시하고 있는 대형차혼입률, v/c별로 편익의 감소액을 산정한다면 도시부 소형차전용지하차도 건설을 위한 타당성 검토에 기여할 것으로 기대된다.
- 본 연구결과는 소형차전용지하차도 도입에 따른 경제성을 분석하고 도입타당성을 검토하는데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
- 본 연구에서 제시하고 있는 소형차전용지하차도는 현재 설치되어 운영 중인 사례는 전무하며 다양한 교통현상을 실제 조사하여 분석하기에 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 교통시뮬레이션 소프트웨어인 VISSIM 5.
- 따라서 본 연구에서는 먼저 편익의 변화에 영향을 미치는 요소인 통행속도와 통행시간의 변화를 다양한 교통특성을 반영하여 분석하였다. 이를 바탕으로 산정한 편익의 변화는 소형차전용지하차도의 도입가능성 및 효율성의 분석에 반드시 필요한 효과척도가 될 수 있을 것이다.
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