도로관리는 도로의 건설과 동시에 반 영구적으로 지속하여야 하는 행위로써, 막대한 예산이 소요됨은 물론 국가 경제 및 국민의 이동과 안전에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 이와 관련된 전략은 당연히 객관적인 정보 하에 수립되어야 하며, 그를 뒷받침 하는 의사결정시스템은 도로투자 효과에 대한 사회적 편익을 보다 현실적이고 다양한 측면에서 고려하여 개발될 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 관리자비용은 물론 도로포장 상태를 함수로 하여 도로이용자 및 사회환경비용을 예측할 수 있는 한국형 생애주기비용모형을 개발하고자 하였다. 제시된 모형은 우리나라 국도 실정에 맞추어 개발되었으며, 결과의 공신력을 확보하기 위해 정부(국토교통부)가 제시하는 투자평가지침을 가능한 참조 하되 포장관리분야의 실정에 맞지 않거나 개선의 여지가 있는 사항들에 대해서는 추가, 대체, 부분수정을 통해 개발되었다. 이러한 자기화 된 시스템을 개발하고자하는 시도는 그간 상용화된 분석프로그램에 의존하던 소극적 도로자산관리를 탈피함은 물론, 도로관리로 인한 사회적 편익에 대한 인식개선에 중요한 첫걸음이 될 것이다.
도로관리는 도로의 건설과 동시에 반 영구적으로 지속하여야 하는 행위로써, 막대한 예산이 소요됨은 물론 국가 경제 및 국민의 이동과 안전에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 이와 관련된 전략은 당연히 객관적인 정보 하에 수립되어야 하며, 그를 뒷받침 하는 의사결정시스템은 도로투자 효과에 대한 사회적 편익을 보다 현실적이고 다양한 측면에서 고려하여 개발될 필요가 있다. 이에 본 연구에서는 관리자비용은 물론 도로포장 상태를 함수로 하여 도로이용자 및 사회환경비용을 예측할 수 있는 한국형 생애주기비용모형을 개발하고자 하였다. 제시된 모형은 우리나라 국도 실정에 맞추어 개발되었으며, 결과의 공신력을 확보하기 위해 정부(국토교통부)가 제시하는 투자평가지침을 가능한 참조 하되 포장관리분야의 실정에 맞지 않거나 개선의 여지가 있는 사항들에 대해서는 추가, 대체, 부분수정을 통해 개발되었다. 이러한 자기화 된 시스템을 개발하고자하는 시도는 그간 상용화된 분석프로그램에 의존하던 소극적 도로자산관리를 탈피함은 물론, 도로관리로 인한 사회적 편익에 대한 인식개선에 중요한 첫걸음이 될 것이다.
Road pavement management is an important activity that affects to national economy, movement and safety of people, and also demands huge amount of budget. Therefore, its management strategy must be established under objective information. In addition, decision support system that produces the manage...
Road pavement management is an important activity that affects to national economy, movement and safety of people, and also demands huge amount of budget. Therefore, its management strategy must be established under objective information. In addition, decision support system that produces the management strategy needs to consider practical benefits from various aspects. Considering these aspects, this paper aimed to develop a customized Korean life cycle cost analysis model estimating various effects on road users and socio-environmental costs based on pavement condition. The suggested LCCA model focused on Korean national highway, and tried to adopt a national guideline recommended by Korean government for securing credibility of estimation results. In the development processes, some of the suggestions that do not fit well in the situations of pavement management field were added, altered, or partially modified. These attempts to develop customized asset management system would be an important step to break away from passive attitudes relying on ready-made software, but also to improve awareness about the social benefits from the better maintenance strategy.
Road pavement management is an important activity that affects to national economy, movement and safety of people, and also demands huge amount of budget. Therefore, its management strategy must be established under objective information. In addition, decision support system that produces the management strategy needs to consider practical benefits from various aspects. Considering these aspects, this paper aimed to develop a customized Korean life cycle cost analysis model estimating various effects on road users and socio-environmental costs based on pavement condition. The suggested LCCA model focused on Korean national highway, and tried to adopt a national guideline recommended by Korean government for securing credibility of estimation results. In the development processes, some of the suggestions that do not fit well in the situations of pavement management field were added, altered, or partially modified. These attempts to develop customized asset management system would be an important step to break away from passive attitudes relying on ready-made software, but also to improve awareness about the social benefits from the better maintenance strategy.
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문제 정의
경제성 평가지표로는 국토해양부 지침서에서 제시하고 있는 비용편익비(Benefit Cost Ratio)와 순현재가치(Net Present Value)를 도출하고, 여기에 예측된 비용을 연평균 동등가치로 표현하는 EUAC(Equivalent Uniform Annual Cost)를 추가로 도입해 더 쉬운 이해를 돕고자 하였다.
본 연구에서는 지침서에서 제시하는 사고유형의 구분과 원단위 활용구조는 그대로 유지하되 이를 구간기준으로 변환하여 포장상태에 따른 영향을 모형화하고자 하였다.
이에 본 연구에서는 지침서의 비용평가방안 중 일부를 도로자산관리개념에 접목해 한국형 생애주기비용 분석모형 개발에 활용하고자 하였다.
한편, 도로포장상태가 차량통행속도에 영향을 미친다는 연구성과(Hide et al., 1975; Morosiuk et al., 1982; Watanatada, 1981)에 의거, 차량운행속도 예측에 포장상태를 매개 변수로 활용되는 구조를 통해 도로이용자비용에 접근하고자 하였다(Fig. 1 참조).
본 논문에서는 도로포장관리분야를 위한 생애주기비용 분석모형개발의 핵심을 1) 계량화 항목의 결정, 2) 포장관리를 목적으로 하는(즉, 포장상태를 함수로 하는) 생애주기비용모형의 틀 제시, 3) 생애주기비용 및 세부모형의 일반화와 간소화를 통한 활용의 용이성 확보, 4) 도출결과의 신뢰성 확보로 설정하였다.
본 연구에서는 우리나라 국도유지보수 실정에 적합한 한국형 생애주기비용 분석모형을 개발하여 보다 현실적인 의사결정을 돕고자 하였다. 자기화된 분석시스템 개발의 핵심은 도로파손과정 및 생애주기비용 예측모형의 국내화, 국도유지보수 실정의 반영, 모형활용의 용이성 확보 그리고 도로포장상태를 근거로 한 생애주기비용모형의 제시라 할 수 있다.
생애주기비용분석을 활용한 유지보수 전략수립을 위해 전체 국도를 대상으로 분석하는 방안도 검토해 보았으나, 본 연구에서 제시한 분석모형의 예측특성을 포장상태와 연계하는 것이 연구의 목적에 부합된다고 판단하여 국도의 특성을 대표하는 하나의 가상 구간을 만들어 다양한 유지보수전략을 기준으로 한 모형의 민감도를 확인해보았다.
유지보수 대안 별 생애주기비용과 예산의 비용-효율성을 살펴보기로 한다. 현재 유지보수 기준(대안2) 대비 추가로 소요되는 관리 자비용을 비용으로 설정하고 그로 얻어지는 이용자 및 사회환경비용의 감소분을 편익으로 정의한다.
가설 설정
참고로 경사 등의 기하구조는 향후 자료의 확보 가능성을 염두하여 모형화를 했지만 본 연구에서의 시뮬레이션에서는 모두 평지로 가정된다.
제안 방법
또한, 예측결과의 공신력 확보를 위해 가능한 지침서의 모형을 충실히 구현하되 포장관리현실에 부합하지 않는 사항에 대해서는 재정의, 수정, 추가 등의 작업을 통해 분석모형의 틀과 세부사항을 결정하였다.
본 연구에서는 마르코프 과정을 기준으로 한 파손과정에 유지보수시행에 따른 상태회복과정을 포함하여 파손과정을 정식화하였다.
본 연구에서는 미국도로용량편람(HCM; Highway Capacity Manual)의 기본개념을 응용하여 포장상태와 교통류의 영향이 동시에 고려됨은 물론 현재의 국도 포장관리시스템에서 수집되고 있는 한정된 자료만으로도 예측할 수 있는 모형을 개발하였다.
이에 본 연구에서는 균일배정법 외에 1)공간이동형- 다분포-몬테카를로(Monte-Carlo) 기법, 2)단일공간-단분포-몬테 카를로기법을 개발하여 이용자가 분석 시선택할 수 있도록 하였다.
일반적으로 차종의 구분은 1) 차량의 외형 및 이용특성, 2) 차량 단위 수, 3) 승차정원(승합차의 경우), 3) 차량 축수, 4) 바퀴 수, 5) 화물 운용량 등을 참조하여 결정되나(Han, 2011; FHWA, 2001; Bennett et al., 2000; KICT, 2008), 관련 문헌 내 포함된 정보의 한계로 화물운용량과 승차정원을 중심으로 재편성을 시도하였다.
그러나 본 연구에서 3차식의 적합성을 살펴본 결과 일부 예측함수들의 적합도 R 2가 0.9 이하로 나타나는 경우가 발생하여 4차식으로 확장시켜 적용하였다.
본 논문에서 제시한 생애주기비용 분석모형은 중장기 평가모형 중 하나로 유지보수 전략에 따른 네트워크 수준에서의 공용성과 경제성을 평가할 수 있도록 모형화되었다. 이는 도로자산관리를 위한 분석모형 중 가장 일반적인 형태로 향후에 보다 구체적이면서도 맞춤형 정보를 도출하기 위한 자기화 시스템 개발에 중요한 선행연구로 활용될 수 있을 것이다.
본 연구에서 제시된 한국형 생애주기비용 분석모형은 국도를 대상으로 개발되었기 국도와 관련된 자료들을 종합해 분석옵션을 결정하였다.
본 연구에서 제안한 생애주기비용 분석모형은 연도기준 모형으로 분석기간 내내 차종/연도/구간별 교통량이 요구된다. 이런 경우 분석 초기연도의 교통특성(AADT, 차종구성비)을 분석기간 끝까지 유지하는 균일배정법이나 증감률을 적용한 복리증가법을 활용하게 되는데, 장기분석기간으로 인해 예측교통량이 용량을 초과해 버리는 오류를 배제하기 위해 보통 균일배정법이 더 많이 활용하고 있다(Do et al.
분석모형의 정의는 투자지침에서 제시하고 있는 내용을 최대한 활용하는 것을 원칙으로 하였으며, 본 절에서는 한국형 생애주기비용 모형의 정의와 관련된 핵심사항에 대해서만 간략히 서술하기로 한다.
이론/모형
국도의 교통특성은 가장 최신의 도로교통량통계연보 (TMS, 2012)를 활용하였으며, 포장파손속도는 국도 전체 포장상태자료를 활용한 연구 중 가장 최근 연구인 Han et al. (2012c)의 결과를 참조하였다.
성능/효과
특히 IRI 1.00m/km가 증가하면 차량의 운행속도가 1.24km/h가 감소하는 것으로 분석되었으며, 분석년도 중 종단평탄성의 편차가 최대였던 두 시점의 도로이용자 및 사회환경비용의 차이를 비교해 본 결과 586.13 백만 원/km/년으로 그 차이가 상당함을 알 수 있었다.
본 논문에서 제시하는 생애주기비용분석모형은 중장기 평가모형 중 하나로, 유지보수 전략에 따른 네트워크 수준에서의 공용성과 경제성을 평가할 수 있도록 모형화되었다.
사례분석으로는 국도의 평균적 특성을 가진 가상구간에 다양한 유지보수대안(현행기준 포함)을 적용하여 제안모형의 예측특성을 살펴보았으며, 그 결과 “유지보수전략 변화 – 관리자비용 변화 - 네트워크 포장상태 변화 – 운전행태(속도)변화 – 도로이용자 및 사회환경비용변화 – 유지보수 대안의 경제성 변화” 에 대한 흐름을 잘 반영하고 있음을 확인하였다.
후속연구
또한, 현실의 정보수요를 보다 정확하게 충족시킬 수 있는 맞춤형 분석모형이 다양한 형태로 개발되어야 할 것이며, 그 외 분석결과의 신뢰성을 높이기 위한 차종구분에 관한 통합연구, 기대 수명의 분산고려, 장래도시개발계획을 고려한 중장기 교통량 추정 방안에 대한 연구가 필요하며, 그 외 예산제약 및 도로조사간격으로 인해 발생하는 유지보수지체에 관한 접근을 통해 보다 현실을 잘 묘사하는 분석모형이 되어야 할 것이다.
이는 도로자산관리를 위한 분석모형 중 가장 일반적인 형태로 향후 보다 구체적이면서도 맞춤형 정보를 도출하기 위한 자기화 시스템 개발에 중요한 기반연구로 활용될 수 있을 것이다.
이는 도로자산관리를 위한 분석모형 중 가장 일반적인 형태로 향후에 보다 구체적이면서도 맞춤형 정보를 도출하기 위한 자기화 시스템 개발에 중요한 선행연구로 활용될 수 있을 것이다.
향후 연구에서는 우선 본 연구에서 구체적으로 기술하지 못했던 세부모형의 핵심사항에 대한 심도 있는 고찰이 이루어져야 할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
도로포장상태기반 생애주기비용분석에 필요한 구성을 요약하면 어떠합니까?
도로포장상태기반 생애주기비용분석에 필요한 구성을 요약하면1) 포장정보DB(Database) 구축 및 이상치 제거과정, 2) 연도별 도로상태예측 (유지보수 효과포함), 3) 관리자비용 예측, 4) 교통량 예측, 5) 차종별 차량 속도예측, 6) 이용자비용 예측, 7) 환경비용 예측, 8) 경제성 평가지표 도출, 9) 피드백(feedback)과정으로 요약 할 수 있다. 이 과정들을 수행하기 위한 세부모형으로는 도로파손예 측모형, 관리자비용모형, 차량운행속도모형, 차량운행비용모형, 통행시간비용모형, 교통사고비용모형, 환경비용모형, 교통량 발생모형, 경제성 평가모형이 필요하며, 한 모형에서 도출된 결과가 다른 모형의 입력자료로 활용되는 구조를 갖게 된다.
도로관리란 무엇이며 어떠한 요소입니까?
도로관리는 도로의 건설과 동시에 반 영구적으로 지속하여야 하는 행위로써, 막대한 예산이 소요됨은 물론 국가 경제 및 국민의 이동과 안전에 영향을 미치는 중요한 요소이다. 이와 관련된 전략은 당연히 객관적인 정보 하에 수립되어야 하며, 그를 뒷받침 하는 의사결정시스템은 도로투자 효과에 대한 사회적 편익을 보다 현실적이고 다양한 측면에서 고려하여 개발될 필요가 있다.
도로포장상태기반 생애주기비용분석을 수행하기 위한 세부모형은 무엇입니까?
도로포장상태기반 생애주기비용분석에 필요한 구성을 요약하면1) 포장정보DB(Database) 구축 및 이상치 제거과정, 2) 연도별 도로상태예측 (유지보수 효과포함), 3) 관리자비용 예측, 4) 교통량 예측, 5) 차종별 차량 속도예측, 6) 이용자비용 예측, 7) 환경비용 예측, 8) 경제성 평가지표 도출, 9) 피드백(feedback)과정으로 요약 할 수 있다. 이 과정들을 수행하기 위한 세부모형으로는 도로파손예 측모형, 관리자비용모형, 차량운행속도모형, 차량운행비용모형, 통행시간비용모형, 교통사고비용모형, 환경비용모형, 교통량 발생모형, 경제성 평가모형이 필요하며, 한 모형에서 도출된 결과가 다른 모형의 입력자료로 활용되는 구조를 갖게 된다. 분석결과에 가장
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