[논문]능동적 제설작업을 위한 염수분사장치 설치 우선순위 선정

양충헌; 김인수

doi:10.7855/ijhe.2015.17.4.099

능동적 제설작업을 위한 염수분사장치 설치 우선순위 선정
Prioritization of Anti-Icing Spray System for Active Snow-Removal Works 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.17 no.4 = no.72, 2015년, pp.99 - 105

양충헌 (한국건설기술연구원 도로연구소, 기술연합대학교대학원 교통물류 및 ITS공학과) , 김인수 (서울특별시 도시교통본부 교통정책과)

Abstract ▼ AI-Helper

PURPOSES: This study aims to establish the priority of introducing anti-icing spray system for regions of the National Highways in South Korea. Using this study, a logical plan for instituting such an anti-icing spray system can be established for the National Highways. METHODS : The Analytical Hierarchy Process (AHP) was employed to prioritize the implementation of an anti-icing spray system on Korean highways. For this purpose, an existing scoring table developed by the Ministry of Land, Infrastructure Transport Affair was slightly modified in order to reflect recent trends in winter maintenance. A survey was conducted to gather the preferences regarding the developed hierarchy of road experts and agencies. Finally, the final score was produced by integrating the scoring results with estimated weights for each evaluation criterion. RESULTS: In general, Honam and the metropolitan areas have relatively high priority while other areas such as Chungcheong, Young Nam, and Gang Won appear to be uniform in importance in terms of establishing an anti-icing spray system. This result may indicate that historical weather data and traffic volumes are significant factors in deciding in winter maintenance polices CONCLUSIONS : In this study, useful insights are suggested regarding winter maintenance by simultaneously performing rapid snow removal and proactive treatment. Issues of resource allocation may be potential research items in the field transportation engineering.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 연구에서는 동절기 신속한 제설작업과 사전예방적인 조치에 효율적인 염수분사장치 설치에 관한 우선순위를 산출하였다. 이러한 우선순위가 필요한 이유는 염수분사장치 설치에는 기본적으로 비용이 도로구간 100m당 30~50백만 원 정도 소요되기 때문이며 유지·관리 비용도 대당·연간 백만 원 이상 소요되는 것으로 알려져 있다.
본 연구에서는 일반국도 내 염수분사 시설의 설치 필요구간을 선정하고, 우선순위를 산정하기 위해 국토지방관리청·국토관리사무소로부터 우선적으로 염수분사설비 설치 필요 지점에 대한 기초정보를 수집하였다.
본 연구에서는 일반국도를 대상으로 염수분사장치 설치 시 고려해야 할 다양한 기준을 우선적으로 검토하고, 이를 바탕으로 도로관리자 및 도로전문가의 설문조사에 근거하여 설치 우선순위를 제시한다.
Table 5는 취합한 설치필요구간의 취합 예시를 나타낸 것이다. 이에 대한 예산상의 제약을 해결하고 비용의 효과적인 설치를 위해 염수분사설비 설치의 우선 순위 산정을 위한 가중치를 계산하고자 하였다. Fig.

제안 방법

이에 대한 예산상의 제약을 해결하고 비용의 효과적인 설치를 위해 염수분사설비 설치의 우선 순위 산정을 위한 가중치를 계산하고자 하였다. Fig. 4와 같이 설문조사를 수행하였으며, 각각의 요인은 Fig. 5와 같이 평가요소에 대한 계층화를 수행한 후 쌍대비교를 반영하고자 하였다.
기본적으로 국토관리사무소·지방국토관리청에서 판단하여 우선순위를 작성토록 하였다.
(1)과 같이 항목별 가중치를 반영하여 도출된 값은 각 항목별 결과 값의 합에 따라 순위를 산정할 수 있으며 Table 7과 같다. 또한 산출된 순위 옆에는 국토교통부의 기존 가점부여방식(MLTM)에 따른 순위도 제시하였다.
우선순위 도출을 위해 국내 일반국도를 대상으로 염수분사장치 설치 시 고려해야 할 다양한 기준을 우선적으로 검토하였고, 기존 기준표를 근거로 최근 도로제설 작업 우선순위에 영향을 미치는 요소들을 추가하였다. 여기에, 도로관리자 및 도로전문가의 평가항목별 선호도를 반영하기 위해 설문지를 작성하였고, AHP 방법에 근거하여 설문조사 결과를 바탕으로 평가항목별 가중치를 산정하였다. 최종적인 우선순위 도출은 가중치와 기준에 따른 점수표를 반영하여 가점부여방식을 보완하였다.
염수분사설비 설치는 우선적으로 국토관리사무소나 제설창고 등에서 원거리에 있고 신속한 제설작업이나 결빙예방이 어려운 곳을 선정하도록 하였다. 제설장비나 인력이 상시 대기하면서 신속하게 제설 및 결빙예방 작업이 용이한 구간 및 향후 5년 이내 선형개량 등 공사 예정 구간은 제외하도록 하였다.
우선순위 도출을 위해 국내 일반국도를 대상으로 염수분사장치 설치 시 고려해야 할 다양한 기준을 우선적으로 검토하였고, 기존 기준표를 근거로 최근 도로제설 작업 우선순위에 영향을 미치는 요소들을 추가하였다. 여기에, 도로관리자 및 도로전문가의 평가항목별 선호도를 반영하기 위해 설문지를 작성하였고, AHP 방법에 근거하여 설문조사 결과를 바탕으로 평가항목별 가중치를 산정하였다.
이들의 현황치는 크기 및 단위가 다르므로, 객관적 비교를 용이하기 위해 각 분석의 정규화(표준정규분포화)를 수행하도록 한다. 이는 평균값과 표준편차를 활용하여 정규화를 수행한 것을 의미하며, 측정치들이 평균값보다 높은 경우는‘+’의 값이, 이보다 낮은 경우에는 ‘-’의 값이 나타난다.
마지막으로“제설취약구간 여부”는 설치하고자 하는 지점이 현재 매뉴얼 등에 따라 제설취약구간으로 지정되어 있는지 여부를 기록하도록 하였다. 이렇게 하여 수집된 기초자료를 바탕으로 대상구간에 대한 항목별 가중치를 근거로 평가하고, 최종적으로 점수가 높을수록 높은 우선순위를 부여하고, 도로전문가 및 실무자의 주관적 판단을 가중치로 하여 최종 우선순위를 산정하였다.
여기에, 도로관리자 및 도로전문가의 평가항목별 선호도를 반영하기 위해 설문지를 작성하였고, AHP 방법에 근거하여 설문조사 결과를 바탕으로 평가항목별 가중치를 산정하였다. 최종적인 우선순위 도출은 가중치와 기준에 따른 점수표를 반영하여 가점부여방식을 보완하였다. 그 결과 제설취약구간을 가지고 있는 구간들의 가중치가 부여되어 우선적으로 도출할 수 있었으며, 가점부여방식에 비해 보다 상세히 순위를 도출할 수 있었다.

이론/모형

또한, 도로장비의 효율성 평가를 위한 연구에서도 계층분석법을 활용하였다(Yang & Kim, 2012).
본 연구에서는 최종적인 우선순위 선정을 위해 계층 분석법(Analytical Hierarchy Process)을 사용하였다. 이 방법은 1970년대 초 Tomas L.
대중교통분야에 적용된 사례로는 시내버스 준공영제 시행에 따른 교통사고 저감 대책 방안에 대한 연구가 있다. 여기서는 계층분석법을 적용하여 최적의 교통사고 저감대책들에 대한 우선순위를 결정하였다(Choi et al., 2011). 동절기 도로관리 분야에서도 도로기상정보시스템(Road Weather Information System) 운영에 필요한 환경센서 설치 우선순위 선정에 활용된 바 있다 (Yang et al.

성능/효과

설문조사 결과 Table 5와 같이 각 계층에 따른 AHP 결과를 나타내었다. 1계층에서는 제설취약성이 가장 높은 가중치가 도출되고 2계층에서는 교통량, 제설취약구간, 강설일수가 높은 가중치로 도출되었다. 또한 일관성 지수 및 일관성 비율 값은 0.
최종적인 우선순위 도출은 가중치와 기준에 따른 점수표를 반영하여 가점부여방식을 보완하였다. 그 결과 제설취약구간을 가지고 있는 구간들의 가중치가 부여되어 우선적으로 도출할 수 있었으며, 가점부여방식에 비해 보다 상세히 순위를 도출할 수 있었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로, 도로관리에 필수적인 장비, 시설에 대한 설치 우선순위를 선정하여 궁극적으로 효율적인 예산 배분은 물론, 효과적인 관리·운영이 가능할 것으로 판단된다.
비교 결과 생산성은 향상되고 전체적인 제설작업 비용은 절감되어 결과적으로 사전살포 프로그램은 효과가 있다고 판단하였다.
앞에서 도출한 각 항목들의 가중치를 가지고, Table 6과 같이 수집된 염수분사설비 속성값에 반영하도록 한다. 수집된 염수분사설비 설치 대상구간들의 평균 속성 값은 강설일수 21.5일, 특보발효일수 8.4일, 교통사고 7.4건, 교통량 14,068대/일, 민원건수 13.8건, 종단경사 4.3%로 나타났다. 제설취약구간 여부에 관한 경우 유·무를 파악한 것으로 약 38%가 제설취약구간에 해당되었다.
최종 취합된 설치필요구간은 총 37개 구간으로 이는 염수분사시설 설치를 위한 잠정적인 후보군에 속한다고 볼 수 있다. Table 5는 취합한 설치필요구간의 취합 예시를 나타낸 것이다.
이는 호남권과 수도권 염수 분사설비 구간이 제설취약구간에 해당하는 경우가 많기 때문인 것으로 판단된다. 한편, 결과가 국토교통부의 가점부여방식과 많이 다른 것을 알 수 있는데, 이는 우선 순위 산정방법에 있어서 가점부여방식과 계층분석법에 의한 방식이라는 차이가 있고, 가점 방식은 동일 순위가 많이 나타나지만 계층분석법은 좀 더 상세하게 도출할수 있다는 차별성을 가지고 있다.

후속연구

세계적인 추세를 살펴보아도 동절기 설해에 대처하기 위해 강설 시 제설작업이라는 소극적인(Passive) 대응을 넘어 보다 적극적인(Active)이고 사전예방적인(Proactive)인 방향으로 정책·기술개발 등이 진행되고 있다. 고속도로나 일반국도 등 주요 국가 간선망 중 지형적 특성과 도로기하구조 특성 등을 고려해서 보다 선제적인 방법으로 제설작업을 수행함으로써 전체적인 제설비용절감은 물론 최대 효과를 거둘 수 있을 것으로 판단된다.
그 결과 제설취약구간을 가지고 있는 구간들의 가중치가 부여되어 우선적으로 도출할 수 있었으며, 가점부여방식에 비해 보다 상세히 순위를 도출할 수 있었다. 이러한 연구 결과를 바탕으로, 도로관리에 필수적인 장비, 시설에 대한 설치 우선순위를 선정하여 궁극적으로 효율적인 예산 배분은 물론, 효과적인 관리·운영이 가능할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	염수분사시설은 어떤 설비인가?	염수분사시설은 강설로 인한 도로적설 또는 노면결빙상태를 감지하여 자동 또는 수동으로 적정량의 염수를 도로에 분사하는데 사용되는 대표적인 설비이다. 분사 방식에 따라 자동분사방식과 원격조정분사방식으로 구분되며, 현재 고속도로에는 485개(2014년 기준)의 시설이 운영되고 있다.
	각 분석의 정규화는 무엇인가?	이들의 현황치는 크기 및 단위가 다르므로, 객관적 비교를 용이하기 위해 각 분석의 정규화(표준정규분포화)를 수행하도록 한다. 이는 평균값과 표준편차를 활용하여 정규화를 수행한 것을 의미하며, 측정치들이 평균값보다 높은 경우는‘+’의 값이, 이보다 낮은 경우에는 ‘-’의 값이 나타난다. 계산된 염수분사설비 속성값의 정규화를 수행한 후 다음 Eq.
	계층 분석법은 무엇인가?	본 연구에서는 최종적인 우선순위 선정을 위해 계층 분석법(Analytical Hierarchy Process)을 사용하였다. 이 방법은 1970년대 초 Tomas L. Saaty 교수가 제안한 방법으로, 특정 문제의 의사결정을 위해 계층적 구조(hierarchical structure)를 구성하는 핵심적인 요소들 간의 쌍대비교(pairwise comparison)를 통해 이 방법을 이용하는 사람들의 지식·경험을 수학적 이론으로 반영한 방법론이다. 국내·외 연구에서는 계층분석법을 활용한 연구가 많으며, 특히 도로교통분야에서도 응용이 활발히 진행되고 있다(Oh and Hong, 2007).

참고문헌 (14)

Canadian Highway Research Program, 2000. Anti-Icing and RWIS Technology in Canada, Technical Brief #20.
Choi, Jaewon, Jung, H., Jang, S., 2011. Development of Decision Making Model of Measures on the Decrease of Traffic Accident Following Implementation of Intra-city Bus by using AHP, Journal of the Korean Society of Civil Engineers, Vol. 31. 679-687.
FHWA, 1996. Manual of Practice for an Effective Anti-Icing Program: A Guide for Highway Winter Maintenance Personnel.
FHWA, 2003. Best Practices for Road Weather Management.
FHWA, Anti-Icing Saves Time and Money, FHWA Publication No.: FHWA-SA-96-045 (CS024).
FHWA, A Preemptive Strike on Ice, FHWA Publication No.: FHWA-SA-96-045 (CS010).
FHWA, Beating Winter Storms to the Punch with an Advance Warning System, FHWA Publication No.: FHWA-SA-96-045 (CS015).
FHWA, Saving Money and the Environment, FHWA Publication No.: FHWA-SA-96-045 (CS092).
Korea Expressway Corporation, 2009. Operational Strategies for Anti-Icing Spray System at Vulnerable Road Section for Snow.
Korea Expressway Corporation, 2012. Improvement of Operational Strategies for Anti-Icing Spray System.
NCHRP, 2001. Benefit/Cost Study of RWIS and Anti-icing Technologies.
Oh, Sangyoung, Hong, H., 2007. Combination of Research Methods for Factor Analysis, Journal of the Korea Contents Association, Vol. 7. 202-210.
Yang, Choongheon, Kim, I., Jeon, W., 2012. A Study of Determining Priorities of RWIS Installation, International Journal of Highway Engineering, Vol. 14. 175-182.
Yang, Choongheon, Kim, I., 2012. Evaluation for Operational Efficiency of Road Management Equipment using Analytical Hierarchy Process, Vol. 14. 157-164.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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