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문제 정의
- 따라서 본 연구에서는 교통약자의 이동 편의를 증진시키기위하여 교통약자의 이동에 영향을 미치는 물리적 요소가 고려된 교통약자 유형별 최적경로를 탐색하는 기법을 제안하는 것을 목적으로 한다. ‘휠체어 이용자’나 ‘시각 장애인’만을 초점에 두고 이들을 대상으로 한 선행연구와 달리 본 연구에서는 휠체어 이용자 뿐 아니라 고령자, 목발을 짚은 사람 등 거동이 불편한 사람으로 연구의 대상을 확대한다.
- 보행장애요소란 교통약자의 보행에 방해가 되는 요소들로, 본 연구에서는 보행장애요소를 정의하기 위하여 보행 환경 요소나 교통약자의 이동에 영향을 미치는 물리적 요소들을 정의하는 내용을 다룬 선행연구(Lee and Kim, 1998; Ji et al., 2008; Kang and Park, 2009) 및 『교통약자의 이동편의 증진법』, 『도로의 구조·시설기준에 관한 규칙』 등의 관련 제도를 분석하였다. 이들 자료에 제시된 요소들을 크게 이동·안전성, 쾌적·환경성이라는 2가지 기준으로 분류할 수 있었다.
- 본 연구에서는 교통약자의 이동편의를 직접적으로 향상시키기 위하여 교통약자의 이동에 영향을 미치는 물리적 환경요소를 고려하여 교통약자 유형별 최적경로를 탐색하는 기법을 제안하였다.
- 무작위로 추출된 39개의 포인트를 이용하여 동일한 출발지와 목적지로 설정하고, 총 19개의 휠체어 이용자와 타 교통약자의 최적 경로와 최단경로를 탐색하였다. 이 때, 본 연구에서 제안한 기법이 적용되어 탐색된 휠체어 이용자와 타 교통약자의 최적 경로가 실제 최단 경로와 다른 경로가 도출되는지를 확인하고자 하였다. 또한 최단 경로를 구성하고 있는 링크 속성을 확인함으로써 경로 상에 존재하는 보행장애요소가 무엇인지 파악하고, 휠체어 이용자와 타 교통약자를 대상으로 탐색된 최적 경로를 구성하고 있는 링크의 속성들과 비교함으로써 경로의 차이점을 분석하였다.
제안 방법
- ‘보행에 방해가 되는 정도’라는 모호한 정성적인 정보를 다루기 위하여 퍼지이론(Zadeh, 1965)을 이용하여 앞 단계에서 산출된 각 교통약자 유형별 보행장애요소 가중치를 바탕으로 보행 네트워크 데이터의 링크별 보행방해도를 수치화하였다.
- 표현되는 보행방해도이다. ‘총 경로 길이’를 제외한 휠체어 이용자의 보행장애요소 5개, 타 교통약자의 보행장애요소 6개 각각에 대하여 링크 속성을 바탕으로 경우에 해당하는 퍼지 규칙을 적용하였고, 보행장애요소별 퍼지규칙을 거쳐 출력된 값들이 모두 통합되어 최종적으로 하나의 수치값인 링크 별 보행방해도를 계산한다.
- 이를 위해 본 연구에서는 Kasemsuppakorn and Karimi(2009)가 휠체어 이용자를 위한 경로안내와 관련하여 제시한 소속 함수 중 본 연구에서 선정한 보행장애 요소에 적합한 소속 함수를 선택하였다. 다음으로 기존 연구 및 국토교통부에서 제정한 『교통약자의 이동편의 증진법』을 참고하여 보행장애요소별 소속 함수의 변곡점 값을 결정하였다. 각 보행장애요소별로 정의된 소속 함수는 Table 4와 같다.
- 다음으로 본 연구에서는 제안된 기법을 적용하여 탐색 된 교통약자 유형별 최적경로가 실제 교통약자의 이동편의를 향상시켰는지의 여부를 정성적으로 평가하기 위하여 직접 실험대상지(서울시 마천1동)로 나가 현장조사를 하고 19명의 실험대상자를 대상으로 탐색된 각 경로에 대한 만족도 설문조사를 실시하였다. 실험대상자는 같은 출발지와 목적지를 대상으로 도출된 최단 경로와 본 연구에서 제안한 기법을 이용하여 탐색 된 교통약자 유형별 맞춤형 경로를 보행하게 되며, 보행이 끝난 후 바로 2가지 경로를 평가하는 설문지에 응답하게 된다.
- 1 미만을 임계값으로 사용한다. 따라서 회수된 답안 중 CI가 0.1 미만의 값으로 답변이 일관성 있다고 판단된 것만을 분리한 후각 답변의 가중치 값들을 산술평균한다. 이 산술평균값이 교통약자 유형별 최종 보행장애요소 가중치이며 그 값은 Table 3과 같다.
- 이 때, 본 연구에서 제안한 기법이 적용되어 탐색된 휠체어 이용자와 타 교통약자의 최적 경로가 실제 최단 경로와 다른 경로가 도출되는지를 확인하고자 하였다. 또한 최단 경로를 구성하고 있는 링크 속성을 확인함으로써 경로 상에 존재하는 보행장애요소가 무엇인지 파악하고, 휠체어 이용자와 타 교통약자를 대상으로 탐색된 최적 경로를 구성하고 있는 링크의 속성들과 비교함으로써 경로의 차이점을 분석하였다. Table 6은 총 19개 중 일부를 정리한 것이다.
- 각 링크별 보행방해도를 산출한다. 마지막으로 보행자 네트워크의 링크별 보행경로비용을 산출함으로써 교통 약자가 보행하기에 편리한 도로들로 구성된 경로를 탐색한다(Fig. 1).
- 보행장애요소 가중치는 그 값에 따라 매우 낮음(VL), 낮음(L), 보통(M), 높음(H), 매우 높음(VH) 이라는 퍼지변수로 퍼지화된다. 마지막으로 퍼지 추론시스템을 통한 결과값을 0부터 5까지의 값을 갖는 보행방해도로 설정하였으며, 보행하는데 있어 매우 편함(VC), 편함(C), 보통 (N), 불편(UC), 매우 불편(VUC)이라는 5가지의 퍼지 집합으로 분류될 수 있도록 하였다.
- 먼저 관련 선행 연구를 분석하여 보행장애요소를 교통약자 유형별로 정의하고, AHP 기법을 이용하여 각 보행장애 요소 간의 상대적 중요도를 산정하였다. 설계된 퍼지 시스템을 통하여 보행장애요소 중요도와 보행 네트워크 링크 속성값을 바탕으로 교통약자의 보행에 방해가 되는 정도를 계량화한 보행방해도를 계산하였으며, 마지막으로 거리 요소가 고려된 링크별 보행경로비용을 구하고 이 값이 최소가 되는 경로를 탐색함으로써 각 교통약자 유형별 최적경로를 도출하였다.
- 데이터를 기반으로 실험을 수행하였다. 무작위로 추출된 39개의 포인트를 이용하여 동일한 출발지와 목적지로 설정하고, 총 19개의 휠체어 이용자와 타 교통약자의 최적 경로와 최단경로를 탐색하였다. 이 때, 본 연구에서 제안한 기법이 적용되어 탐색된 휠체어 이용자와 타 교통약자의 최적 경로가 실제 최단 경로와 다른 경로가 도출되는지를 확인하고자 하였다.
- 실험대상자는 같은 출발지와 목적지를 대상으로 도출된 최단 경로와 본 연구에서 제안한 기법을 이용하여 탐색 된 교통약자 유형별 맞춤형 경로를 보행하게 되며, 보행이 끝난 후 바로 2가지 경로를 평가하는 설문지에 응답하게 된다. 보다 유의미한 평가를 위해 실제 교통약자가 실험에 참여하는 것이 적합하나 여러가지 제약조건으로 비장애인이 직접 휠체어에 탑승한 경우와 목발을 이용한 경우로 나누어 실험을 진행하였다. 설문지는 각 경로의 보행장애요소와 전체적인 경로의 불만 정도에 대하여 5점 리커트 척도(Likert scale), 1: 매우 많음, 2: 약간 많음, 3: 보통, 4: 적음, 5: 전혀 없음으로 구성되었으며 경로 1∼경로 3까지에 대한 응답 결과는 Table 7과 같다.
- 본 연구에서 제안하는 기법은 교통약자의 유형을 휠체어 이용자와 타 교통약자로 구분하여 경로 탐색 시 고려되어야 할 보행에 방해가 되는 보행장애요소들을 정의한 후, 계층적 의사 결정법(AHP: Analytic Hierarchy Process)을 이용하여 보행장애 요소의 상대적 가중치를 도출하고 퍼지로직을 이용한 각 링크별 보행방해도를 산출한다. 마지막으로 보행자 네트워크의 링크별 보행경로비용을 산출함으로써 교통 약자가 보행하기에 편리한 도로들로 구성된 경로를 탐색한다(Fig.
- 휠체어 이용자나 시각 장애인의 경우 장애 유형의 특수성으로 인하여 그들만을 연구대상으로 하는 경우 개발된 기술이 제한적인 범위로 적용될 수 있으나 본 연구에서 제안한 기법을 이용하면 더 넓은 범위의 교통약자를 포괄한 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대한다. 뿐만 아니라, 보행에 방해가 되는 장애물을 단순히 경로에서 완전 배제하는 것이 아니라 퍼지 로직을 이용하여 보행에 방해가 되는 정도를 수치로 계량화함으로써 보다 실질적으로 이동 편의성을 향상시키는 경로를 탐색한다. 또한 기존 국외 선행연구의 기준을 적용하는 것이 아니라, 교통약자의 이동 편의성이 보장되는 보행환경 구축을 위한 국내 법규 및 선행 연구에서 제안한 기준을 적용함으로써 추후 실질적으로 교통약자를 대상으로 국내 실정에 맞는 적합한 경로 안내 서비스를 제공할 수 있을 것으로 보인다.
- 간의 상대적 중요도를 산정하였다. 설계된 퍼지 시스템을 통하여 보행장애요소 중요도와 보행 네트워크 링크 속성값을 바탕으로 교통약자의 보행에 방해가 되는 정도를 계량화한 보행방해도를 계산하였으며, 마지막으로 거리 요소가 고려된 링크별 보행경로비용을 구하고 이 값이 최소가 되는 경로를 탐색함으로써 각 교통약자 유형별 최적경로를 도출하였다. 제안한 방법을 적용하여 교통약자 유형별 최적경로를 탐색하였고 실제 현장 실험 및 만족도 설문조사를 통해 교통약자의 보행 편의성을 향상시키는 유의미한 경로를 탐색한다는 사실을 확인하였다.
- 실시하였다. 실험대상자는 같은 출발지와 목적지를 대상으로 도출된 최단 경로와 본 연구에서 제안한 기법을 이용하여 탐색 된 교통약자 유형별 맞춤형 경로를 보행하게 되며, 보행이 끝난 후 바로 2가지 경로를 평가하는 설문지에 응답하게 된다. 보다 유의미한 평가를 위해 실제 교통약자가 실험에 참여하는 것이 적합하나 여러가지 제약조건으로 비장애인이 직접 휠체어에 탑승한 경우와 목발을 이용한 경우로 나누어 실험을 진행하였다.
- 앞의 2.1.절에서 도출한 휠체어 이용자의 보행장애요소 6개 및 타 교통약자의 보행장애요소 7개에 대한 쌍대비교 방식의 설문지를 작성하여 총 45명의 공간정보 및 교통분야 전문가를 대상으로 5일간에 걸쳐 설문조사를 실시하였다. 회수된 답안 중 답변이 일관성 있다고 판단된 것만을 분리하여야 하는데 그 기준으로 일관성 지수(CI: Consistency Index)를 사용한다.
- 이를 위하여 각 변수에 대해 적합한 소속 함수가 정의되어야 한다. 이를 위해 본 연구에서는 Kasemsuppakorn and Karimi(2009)가 휠체어 이용자를 위한 경로안내와 관련하여 제시한 소속 함수 중 본 연구에서 선정한 보행장애 요소에 적합한 소속 함수를 선택하였다. 다음으로 기존 연구 및 국토교통부에서 제정한 『교통약자의 이동편의 증진법』을 참고하여 보행장애요소별 소속 함수의 변곡점 값을 결정하였다.
- 퍼지 추론 시스템 설계를 위하여 퍼지화를 통해 정의된 퍼지변수로 구성된 퍼지규칙을 정의하였다. 퍼지규칙의 전건(IF 부분)은 보행 네트워크의 속성과 보행장애요소 가중치의 퍼지변수로 구성되어 있으며, 후건(THEN 부분)은 각 링크별 교통약자의 보행에 방해되는 정도를 나타낸 보행방해도 퍼지변수로 이루어진다.
대상 데이터
- 이들 자료에 제시된 요소들을 크게 이동·안전성, 쾌적·환경성이라는 2가지 기준으로 분류할 수 있었다. 2개의 기준 중 교통약자의 이동편의를 향상시키기 위함을 목적으로 하고 있는 본 연구와 더 부합하다고 판단되는 이동·안전성에 속한 요소들 중 다수 언급된 것들을 보행장애요소 1차 후보군으로 선정하였고 이는 Table 1과 같다.
- 본 연구는 기 구축된 ‘서울시 마천 1동’의 교통약자용 보행 네트워크 데이터를 기반으로 실험을 수행하였다. 무작위로 추출된 39개의 포인트를 이용하여 동일한 출발지와 목적지로 설정하고, 총 19개의 휠체어 이용자와 타 교통약자의 최적 경로와 최단경로를 탐색하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 Kasemsuppakorn and Karimi(2009)가 제시한 퍼지규칙 중에서 본 연구에서 선정한 보행장애 요소별로 적합한 규칙을 적용하였으며, 각 보행장애요소별 퍼지 규칙은 Table 5와 같다.
- 이에 본 연구에서는 직관적이고 쉬운 분석 과정으로 최근 많이 이용되고 있는 의사결정기법 중 하나인 AHP를 이용하여 교통약자 유형별 보행장애요소 가중치를 산출하였다. 앞의 2.
- 절에서 도출한 휠체어 이용자의 보행장애요소 6개 및 타 교통약자의 보행장애요소 7개에 대한 쌍대비교 방식의 설문지를 작성하여 총 45명의 공간정보 및 교통분야 전문가를 대상으로 5일간에 걸쳐 설문조사를 실시하였다. 회수된 답안 중 답변이 일관성 있다고 판단된 것만을 분리하여야 하는데 그 기준으로 일관성 지수(CI: Consistency Index)를 사용한다. 일관성 지수란 가중치나 기여도의 크기와 순서에 대한 일관성 정보를 제공하는 지표로서 일반적으로 0.
성능/효과
- 비교적 링크의 길이가 짧은 보차혼용 도로는 최적경로에도 포함되었으나 링크의 길이가 긴 좁은 보도폭을 회피하는 경로가 도출되었다. 3가지 경로 모두 최단 경로에 비해 교통약자 유형별 최적경로에서 장애 요소를 포함한 링크의 개수가 줄어든 것을 확인할 수 있다. 또한 보행장애 요소를 포함한 링크의 길이도 짧아져서 전체적으로 교통약자의 이동편의성이 향상되었음을 알 수 있다.
- 휠체어 이용자의 경우 보행장애 요소 6개 항목 중 5개 항목이 부적합 판정을 받은 반면, 최적경로에서는 단 1개 항목만이 부적합 판정을 받았고 타 교통약자의 경우에도 최단경로에서는 4개 항목이 부적합판정을 받은 반면 최적경로에서는 1개 항목만이 부적합 판정을 받았다. 가장 중요한 전체적인 경로의 불만 정도에 있어서 휠체어 이용자와 타 교통약자의 경우 모두 최단경로에서는 부적합을 판정받은 반면, 최적 경로에서 적합을 판정받았다. 이는 실제 본 연구에서 제안한 기법을 이용하여 도출한 최적 경로가 실제로 교통약자의 보행 편의성을 향상시킨 유의미한 경로라고 판단할 수 있다.
- 가장 중요한 전체적인 경로의 불만 정도에 있어서 휠체어 이용자와 타 교통약자의 경우 모두 최단경로에서는 부적합을 판정받은 반면, 최적 경로에서 적합을 판정받았다. 이는 실제 본 연구에서 제안한 기법을 이용하여 도출한 최적 경로가 실제로 교통약자의 보행 편의성을 향상시킨 유의미한 경로라고 판단할 수 있다.
- , 2008; Kang and Park, 2009) 및 『교통약자의 이동편의 증진법』, 『도로의 구조·시설기준에 관한 규칙』 등의 관련 제도를 분석하였다. 이들 자료에 제시된 요소들을 크게 이동·안전성, 쾌적·환경성이라는 2가지 기준으로 분류할 수 있었다. 2개의 기준 중 교통약자의 이동편의를 향상시키기 위함을 목적으로 하고 있는 본 연구와 더 부합하다고 판단되는 이동·안전성에 속한 요소들 중 다수 언급된 것들을 보행장애요소 1차 후보군으로 선정하였고 이는 Table 1과 같다.
- 설계된 퍼지 시스템을 통하여 보행장애요소 중요도와 보행 네트워크 링크 속성값을 바탕으로 교통약자의 보행에 방해가 되는 정도를 계량화한 보행방해도를 계산하였으며, 마지막으로 거리 요소가 고려된 링크별 보행경로비용을 구하고 이 값이 최소가 되는 경로를 탐색함으로써 각 교통약자 유형별 최적경로를 도출하였다. 제안한 방법을 적용하여 교통약자 유형별 최적경로를 탐색하였고 실제 현장 실험 및 만족도 설문조사를 통해 교통약자의 보행 편의성을 향상시키는 유의미한 경로를 탐색한다는 사실을 확인하였다.
- 경로 3은 최단경로에 좁은 보도폭과 보차혼용도로가 포함된 경우이다. 최단경로에 보행장애요소를 포함한 링크의 수는 총 2개이며 각 교통약자 유형별 최적경로에서는 그 수가 1 개로 줄어든 것을 확인하였다. 비교적 링크의 길이가 짧은 보차혼용 도로는 최적경로에도 포함되었으나 링크의 길이가 긴 좁은 보도폭을 회피하는 경로가 도출되었다.
후속연구
- 목적으로 한다. ‘휠체어 이용자’나 ‘시각 장애인’만을 초점에 두고 이들을 대상으로 한 선행연구와 달리 본 연구에서는 휠체어 이용자 뿐 아니라 고령자, 목발을 짚은 사람 등 거동이 불편한 사람으로 연구의 대상을 확대한다. 휠체어 이용자나 시각 장애인의 경우 장애 유형의 특수성으로 인하여 그들만을 연구대상으로 하는 경우 개발된 기술이 제한적인 범위로 적용될 수 있으나 본 연구에서 제안한 기법을 이용하면 더 넓은 범위의 교통약자를 포괄한 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대한다.
- 뿐만 아니라, 보행에 방해가 되는 장애물을 단순히 경로에서 완전 배제하는 것이 아니라 퍼지 로직을 이용하여 보행에 방해가 되는 정도를 수치로 계량화함으로써 보다 실질적으로 이동 편의성을 향상시키는 경로를 탐색한다. 또한 기존 국외 선행연구의 기준을 적용하는 것이 아니라, 교통약자의 이동 편의성이 보장되는 보행환경 구축을 위한 국내 법규 및 선행 연구에서 제안한 기준을 적용함으로써 추후 실질적으로 교통약자를 대상으로 국내 실정에 맞는 적합한 경로 안내 서비스를 제공할 수 있을 것으로 보인다.
- 본 연구에서 제안한 경로 탐색 기법을 이용하여 추후 교통약자 최적경로안내 서비스가 제공된다면 교통약자의 활발한 사회적·경제적 참여를 돕고 이동복지향상도 꾀할 수 있을 것으로 기대한다.
- 추후 이 기법은 모바일 단말기에서 구동이 가능한 교통약자를 위한 내비게이션을 개발하는데 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 결과적으로 교통약자의 이동 복지를 향상시킬 수 있을 것으로 보인다. 향후에는 실시간으로 교통약자의 위치를 파악하여 최적경로를 제공해주는 서비스 개발에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- 것으로 보인다. 향후에는 실시간으로 교통약자의 위치를 파악하여 최적경로를 제공해주는 서비스 개발에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.
- ‘휠체어 이용자’나 ‘시각 장애인’만을 초점에 두고 이들을 대상으로 한 선행연구와 달리 본 연구에서는 휠체어 이용자 뿐 아니라 고령자, 목발을 짚은 사람 등 거동이 불편한 사람으로 연구의 대상을 확대한다. 휠체어 이용자나 시각 장애인의 경우 장애 유형의 특수성으로 인하여 그들만을 연구대상으로 하는 경우 개발된 기술이 제한적인 범위로 적용될 수 있으나 본 연구에서 제안한 기법을 이용하면 더 넓은 범위의 교통약자를 포괄한 서비스를 제공할 수 있을 것으로 기대한다. 뿐만 아니라, 보행에 방해가 되는 장애물을 단순히 경로에서 완전 배제하는 것이 아니라 퍼지 로직을 이용하여 보행에 방해가 되는 정도를 수치로 계량화함으로써 보다 실질적으로 이동 편의성을 향상시키는 경로를 탐색한다.
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