본 연구는 최근 활용도가 급속히 확대되고 있는 드론을 활용한 ITS 검지기 성능평가 방안을 부산광역시의 사례를 중심으로 제시하고. 드론을 활용하여 센터 자체적으로 성능평가를 시행할 경우의 경제성에 대해 분석하고자 하였다. 부산시에서 운영중인 DSRC, 영상검지기, 레이더검지기 설치지점 중 분석대상 지점을 선정하여 드론촬영을 실시하고, 영상분석을 통해 통행속도, 대기행렬, 지체시간 등의 데이터를 확보하여 검지기수집 데이터와 비교하였다. 비교분석 결과, DSRC, 영상검지기 등 대다수의 주요 검지기 성능평가에 드론활용이 가능하다는 것을 충분히 확인하였으며, 실제로 현장의 상당수 검지기의 성능개선이 필요하다 사실도 손쉽게 파악할 수 있었다. 또한, 센터 자체인력으로 성능평가 수행시 외부기관 위탁시와 비교하여 절반 이하의 비용이 소요되어 비용과 시간 측면에서 매우 경제성이 높은 것으로 분석되었다.
본 연구는 최근 활용도가 급속히 확대되고 있는 드론을 활용한 ITS 검지기 성능평가 방안을 부산광역시의 사례를 중심으로 제시하고. 드론을 활용하여 센터 자체적으로 성능평가를 시행할 경우의 경제성에 대해 분석하고자 하였다. 부산시에서 운영중인 DSRC, 영상검지기, 레이더검지기 설치지점 중 분석대상 지점을 선정하여 드론촬영을 실시하고, 영상분석을 통해 통행속도, 대기행렬, 지체시간 등의 데이터를 확보하여 검지기수집 데이터와 비교하였다. 비교분석 결과, DSRC, 영상검지기 등 대다수의 주요 검지기 성능평가에 드론활용이 가능하다는 것을 충분히 확인하였으며, 실제로 현장의 상당수 검지기의 성능개선이 필요하다 사실도 손쉽게 파악할 수 있었다. 또한, 센터 자체인력으로 성능평가 수행시 외부기관 위탁시와 비교하여 절반 이하의 비용이 소요되어 비용과 시간 측면에서 매우 경제성이 높은 것으로 분석되었다.
This study focuses on utilizing drones for performance evaluation of ITS detectors and analyzing economic feasibility when performance evaluation is conducted by the traffic management center's own personnel using drones. The study sites were selected from DSRC, video detector, and radar detector lo...
This study focuses on utilizing drones for performance evaluation of ITS detectors and analyzing economic feasibility when performance evaluation is conducted by the traffic management center's own personnel using drones. The study sites were selected from DSRC, video detector, and radar detector locations and drone filming was conducted to obtain travel speed, queue length, and delay time and compare with the detector data. It was shown that drones can be very effectively used to evaluate performance of major ITS detectors such as DSRC and video detectors. In addition, it was analyzed that a drone operated by the traffic management center's own personnel provides very economic solution for ITS detector performance evaluation when compared to consignment by external agencies.
This study focuses on utilizing drones for performance evaluation of ITS detectors and analyzing economic feasibility when performance evaluation is conducted by the traffic management center's own personnel using drones. The study sites were selected from DSRC, video detector, and radar detector locations and drone filming was conducted to obtain travel speed, queue length, and delay time and compare with the detector data. It was shown that drones can be very effectively used to evaluate performance of major ITS detectors such as DSRC and video detectors. In addition, it was analyzed that a drone operated by the traffic management center's own personnel provides very economic solution for ITS detector performance evaluation when compared to consignment by external agencies.
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문제 정의
아울러. ITS 검지기 성능평가를 위해 드론을 활용할 경우에 발생하는 소요비용과 시간 등을 산정하여 기존의 성능평가 방식의 경우와 비교분석함으로써 경제적 타당성을 제시하고자 하였다.
검지기 종류별로 드론으로 검증 기준 데이터 수집이 가능한 위치의 검지기 설치 현장에 드론을 투입하여 오후 첨두시간대를 중심으로 15분단위로 영상자료를 수집하였다. PC의 분석 S/W를 활용하여 드론으로 수집된 영상자료로부터 교통데이터를 추출하고, 이를 해당 지점에서 동일한 시점에 교통정보센터로 올라오는 검지기 측정치와 비교함으로써 검지기의 정확도를 검증하고자 하였다.
본 연구에서는 교통정보센터의 ITS검지기 데이터의 정확성을 검증하기 위한 기준값이 되는 실측치를 확보하기 위해 시중의 상용 드론을 활용하였으며, 부산광역시 교통정보센터에서 운영중인 ITS검지기 중 드론 수집 데이터로 성능평가가 가능한 종류의 검지기를 선정하여 연구를 수행하였다.
최근 활용도가 급속히 확대되고 있는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle : 무인비행기체), 즉 드론은 조종자가 어느 정도의 숙련도만 확보하면 현장에 손쉽게 투입하여 지상촬영과는 차원이 다른 높은 품질의 고공 교통영상 확보가 가능한 장점이 있어 교통부분에서 활용 잠재력이 매우 뛰어난 것으로 평가받고 있다. 본 연구에서는 드론을 활용하여 성능평가에 소요되는 비용과 시간을 최소화한 방법으로 ITS검지기의 정기평가를 시행하는 방안을 제시하고자 하였다.
본 연구에서는 드론을 활용한 센터자체 성능평가에 소요된 비용을 산출하여 성능평가 전담기관에 위탁했을 때의 비용과 비교하는 방식으로 그 경제성을 추정해 보기로 하였다.
본 연구에서는 부산광역시내 다양한 ITS 검지기 (DSRC 검지기, 영상 검지기, 레이더 검지기)의 성능평가를 위해 드론을 활용하는 방안에 대해 연구를 수행하였다. 드론수집 데이터와 검지기수집 데이터간의 비교분석을 수행한 결과, 분석대상 검지기의 일정부분이 드론수집 실측치와 상당한 차이를 보여 개선이 필요한 것으로 나타났다.
(2006)은 기존의 국내외 ITS 장비 성능평가 방법 및 평가시설에 대한 고찰을 토대로 우리 실정에 맞는 ITS 장비 성능평가 방법을 정립하고 성능평가 시설을 구축하였다. 이 연구에서는 정비설치 전에 보다 신뢰성 있는 정비를 선택하도록 시험하고 설치 후에는 도로 및 교통특성에 맞게 교정하도록 검사하며 적절한 보수, 보강, 교체를 할 수 있도록 ITS장비를 평가해야 한다고 제시하였다. 아울러, 고정식 평가시설과 더불어 장비설치현장에서 바로 평가를 시행 할 수 있는 이동식 시설 구축의 필요성을 강조하였다.
이에 본 연구는 드론을 활용하면 “참값”에 가까운 직관적이고 시각적인 동영상 기반의 현장검지기 성능평가 기준값의 손쉬운 확보가 가능하다는 점에 착안하고 있다.
제안 방법
검지기 종류별로 드론으로 검증 기준 데이터 수집이 가능한 위치의 검지기 설치 현장에 드론을 투입하여 오후 첨두시간대를 중심으로 15분단위로 영상자료를 수집하였다. PC의 분석 S/W를 활용하여 드론으로 수집된 영상자료로부터 교통데이터를 추출하고, 이를 해당 지점에서 동일한 시점에 교통정보센터로 올라오는 검지기 측정치와 비교함으로써 검지기의 정확도를 검증하고자 하였다.
영상검지기에 대해서는 미남교차로 상공 100m에서 2개 접근로씩 묶어 2차례에 나누어 촬영하여 지체시간과 대기행렬을 산출하였다(2018년 5월 25일 19:00 ~ 19:15 만덕과 장전방면, 19:30 ~ 19:45 사직과 동래방면). 레이더검지기는 부산기계공고삼거리 상공 100m에서 2018년 6월 3일 18:20 ~ 18:40 송정방향 200m구간, 18:40 ~ 18:55 안락방향 200m구간으로 2번에 나누어 촬영하여 통행속도를 측정하였다. 검지기별 조사결과는 아래의 [Table 3] ~ [Table 6]에 요약되어 있는 바와 같다.
영상검지기에 대해서는 미남교차로 상공 100m에서 2개 접근로씩 묶어 2차례에 나누어 촬영하여 지체시간과 대기행렬을 산출하였다(2018년 5월 25일 19:00 ~ 19:15 만덕과 장전방면, 19:30 ~ 19:45 사직과 동래방면). 레이더검지기는 부산기계공고삼거리 상공 100m에서 2018년 6월 3일 18:20 ~ 18:40 송정방향 200m구간, 18:40 ~ 18:55 안락방향 200m구간으로 2번에 나누어 촬영하여 통행속도를 측정하였다.
이를 위해 선정된 장비에 대하여 이론적 오차분석을 실시하고 실제 오차분석을 통하여 검증하는 절차를 거쳐 검·교정 기준장비로서 활용이 가능한지에 대하여 검토하였다.
이상의 소요비용 산출결과를 성능평가 전담기관에 위탁했을 때의 비용과의 비교는 서울시 시설관리공단의 자료상의 DSRC검지기 성능평가 사례를 참고하였다. 부산시 DSRC검지기 성능평가를 전담기관에 위탁했을 경우는 약 12,000천원 소요될 것으로 추정되는 반면, 드론을 활용한 센터자체 평가를 시행했을 경우는 드론장비를 포함하여 약 5,000천원(2,120+3,102천원)로서 절반 이하의 비용이 소요되는 것으로 분석되었다.
DSRC검지기의 경우 연산교차로↔과정교차로간 약 1km구간의 통행속도 조사를 위해 과정교차로 부근 상공 100m 고도에서 2018년 6월 13일 19:15부터 15분간 양방향 통행을 동시 촬영하였다. 통행시간은 표본으로 선정된 개별차량을 추적하여 시점과 종점간 소요시간을 구하고 이를 평균한 값을 기반으로 산출하였다.
대상 데이터
DSRC검지기의 경우 연산교차로↔과정교차로간 약 1km구간의 통행속도 조사를 위해 과정교차로 부근 상공 100m 고도에서 2018년 6월 13일 19:15부터 15분간 양방향 통행을 동시 촬영하였다.
DSRC검지기는 통행속도를 수집하며, 영상검지기는 방향별 교통량, 대기행렬길이, 교차로지체시간 등 포괄적인 데이터 수집이 가능하다. 레이더검지기는 돌발상황검지, 통행속도 및 교통량을, AVI검지기는 통행속도, 교통량을 수집하며, 마지막으로 RFID검지기는 승용차요 일제 위반여부 판단을 위한 데이터를 수집한다. 이들 중 드론을 활용하여 성능평가가 가능한 검지기종류와 데이터항목을 분석·정리하면 [Table 1]에 보인 바와 같다.
성능평가 대상으로 선정된 검지기의 현장상공 드론영상 촬영은 시중의 상용드론중 하나인 D사의 P4모델을 사용하여 시행하였다. DSRC검지기의 경우 연산교차로↔과정교차로간 약 1km구간의 통행속도 조사를 위해 과정교차로 부근 상공 100m 고도에서 2018년 6월 13일 19:15부터 15분간 양방향 통행을 동시 촬영하였다.
이와 같이 선정된 성능평가 대상 검지데이터 항목별로 실제 현장에서 성능평가 대상 검지기 위치를 각 1개소씩 선정하였다. 주요 선정기준으로는 드론비행에 장애가 되는 높은 건물이 많지 않은 곳, 검지기간의 거리가 멀지 않은 곳, 비행가능구역 등으로 검지기 종류별 세부선정기준 및 위치는 [Table 2] 과 [Fig.
데이터처리
(2015)은 비매설형 검지기 중에 정확도가 가장 높은 FMCW 방식의 레이더에 대해 성능평가를 수행하고, 신호제어용 검지용도별로 현장적용 유/무 결과를 제시하였다. 이 연구에서는 기준값 확보를 위해 루프검지기를 이용하였다.
성능/효과
검지기 1대당 성능평가 소요비용은 드론장비 제외시 약 26천원/대, 조사분석 소요시간은 1.27 man-hour/대로 센터 자체인력으로 성능평가 수행시 외부기관 위탁시와 비교하여 절반 이하의 비용이 소요되어 비용과 시간 측면에서 매우 경제성이 높은 것으로 분석되었다. 성능평가의 주기는 국토교통부의 자동차·도로교통분야 ITS 성능평가 기준에 명시되어 있는 2년 주기(DSRC는 4년)에 따르는 것이 적정한 것으로 판단된다.
스마트교차로 영상검지기의 비교분석 결과는 [Table 8] 에 나타나 있는 바와 같다. 대기행렬 길이는 사직, 장전방면으로는 드론과 검지기간에 적정범위내의 차이를 보인 반면, 만덕과 동래방면은 2배 이상의 차이를 보여 개선이 필요한 것으로 나타났다. 지체시간은 모든 방향에서 2배 이상의 현저한 차이가 나타나 시스템의 개선이 필요한 것으로 분석되었다.
레이더검지기는 양방향 통행속도 모두 드론과 검지기간에 5km/h 이내의 오차값을 보여 적정한 수준의 성능을 나타내고 있는 것으로 분석되었다.
먼저 DSRC검지기는 [Table 7] 에 보인 바와 같이, 연산방향으로는 드론데이터와 DSRC검지기 수집데이터 간의 차이가 16km/h로서 검지기의 정확도 개선이 필요한 상태인 것으로 분석되었으며, 과정방향은 4km/h차이로 적정범위내의 오차를 나타내었다.
이상과 같은 드론과 검지기 수집 데이터간의 비교분석결과, 검지기들은 대체로 양호한 정확도를 보였으나 일부 검지기들은 특정 데이터 항목에 대해서는 드론 실측값과 큰 차이를 보여 개선이 필요한 상태인 것으로 판단된다. 물론, 본 연구의 분석결과는 단기간에 수집된 데이터만을 사용했다는 점에서 개별 검지기의 성능에 대한 단정적 결론을 내릴 수는 없을 것이나, 교통정보센터에서 운영되고 있는 검지기 전반에 대한 체계적, 정기적 성능평가와 개선작업이 필요하다는 점은 충분히 확인된 것이라 할 수 있다.
이상의 소요비용 산출결과를 성능평가 전담기관에 위탁했을 때의 비용과의 비교는 서울시 시설관리공단의 자료상의 DSRC검지기 성능평가 사례를 참고하였다. 부산시 DSRC검지기 성능평가를 전담기관에 위탁했을 경우는 약 12,000천원 소요될 것으로 추정되는 반면, 드론을 활용한 센터자체 평가를 시행했을 경우는 드론장비를 포함하여 약 5,000천원(2,120+3,102천원)로서 절반 이하의 비용이 소요되는 것으로 분석되었다.
드론수집 데이터와 검지기수집 데이터간의 비교분석을 수행한 결과, 분석대상 검지기의 일정부분이 드론수집 실측치와 상당한 차이를 보여 개선이 필요한 것으로 나타났다. 이 결과는 비록 단기간 수집된 데이터를 기반으로 한 것이라는 점에서 한계점을 지니고는 있으나, ITS 검지기의 정기 성능평가의 필요성과 드론의 유용성은 확인되었다 할 수 있다. 또한, 드론을 통해 “참값”이라고 할 수 있는 정확한 현장 교통데이터의 손쉬운 확보가 가능함에 따라, 향후 검지기 성능평가를 비롯한 다양한 교통분야 업무 및 연구에 크게 기여할 것으로 판단된다.
이동식 루프와 테이프 스위치 검지기, 또는 이동식 레이저 검지기는 검·교정을 위한 기준장비로서 교통량, 속도, 점유율 측정의 정확성이 높아 여타 검지기의 오차를 검증하기에 적합한 것으로 하며, 분석이 빠른 시간내에 가능하여 현장 적용이 가능한 것으로 결과를 제시하고 있다.
이상과 같은 드론과 검지기 수집 데이터간의 비교분석결과, 검지기들은 대체로 양호한 정확도를 보였으나 일부 검지기들은 특정 데이터 항목에 대해서는 드론 실측값과 큰 차이를 보여 개선이 필요한 상태인 것으로 판단된다. 물론, 본 연구의 분석결과는 단기간에 수집된 데이터만을 사용했다는 점에서 개별 검지기의 성능에 대한 단정적 결론을 내릴 수는 없을 것이나, 교통정보센터에서 운영되고 있는 검지기 전반에 대한 체계적, 정기적 성능평가와 개선작업이 필요하다는 점은 충분히 확인된 것이라 할 수 있다.
후속연구
본 연구에서는 부산광역시내 다양한 ITS 검지기 (DSRC 검지기, 영상 검지기, 레이더 검지기)의 성능평가를 위해 드론을 활용하는 방안에 대해 연구를 수행하였다. 드론수집 데이터와 검지기수집 데이터간의 비교분석을 수행한 결과, 분석대상 검지기의 일정부분이 드론수집 실측치와 상당한 차이를 보여 개선이 필요한 것으로 나타났다. 이 결과는 비록 단기간 수집된 데이터를 기반으로 한 것이라는 점에서 한계점을 지니고는 있으나, ITS 검지기의 정기 성능평가의 필요성과 드론의 유용성은 확인되었다 할 수 있다.
또한, 드론을 통해 “참값”이라고 할 수 있는 정확한 현장 교통데이터의 손쉬운 확보가 가능함에 따라, 향후 검지기 성능평가를 비롯한 다양한 교통분야 업무 및 연구에 크게 기여할 것으로 판단된다.
본 연구에서는 1인이 드론 1대를 사용하여 성능평가를 수행하였으나, 2대 이상 다수의 드론을 동시 활용시 성능평가에서 활용범위가 대폭 확대가 가능하므로, 향후 다수의 드론을 동시 활용한 성능평가 방안에 관한 추가 연구가 필요하다.
또한, 드론을 통해 “참값”이라고 할 수 있는 정확한 현장 교통데이터의 손쉬운 확보가 가능함에 따라, 향후 검지기 성능평가를 비롯한 다양한 교통분야 업무 및 연구에 크게 기여할 것으로 판단된다. 우선 정기적인 교통량 및 통행속도조사에도 드론활용이 가능할 것이며, 특히 종전에는 수집이 불가능했던 밀도자료의 수집이 가능함에 따라 연속류의 서비스수준 분석은 물론, 교차로 제어지체 실측을 통한 서비스수준평가와 교차로접근수요를 손쉽게 추정하는 방법론 개발 등도 가능할 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
레이더검지기는 무엇을 수집하는가?
DSRC검지기는 통행속도를 수집하며, 영상검지기는 방향별 교통량, 대기행렬길이, 교차로지체시간 등 포괄적인 데이터 수집이 가능하다. 레이더검지기는 돌발상황검지, 통행속도 및 교통량을, AVI검지기는 통행속도, 교통량을 수집하며, 마지막으로 RFID검지기는 승용차요 일제 위반여부 판단을 위한 데이터를 수집한다. 이들 중 드론을 활용하여 성능평가가 가능한 검지기종류와 데이터항목을 분석·정리하면 [Table 1]에 보인 바와 같다.
DSRC검지기의 특징은 무엇인가?
현재 부산광역시 교통정보서비스센터에서 운영중인 ITS검지기는 DSRC 검지기, 영상 검지기, 레이더 검지기, AVI 검지기, RFID 검지기 등 5가지 종류이다. DSRC검지기는 통행속도를 수집하며, 영상검지기는 방향별 교통량, 대기행렬길이, 교차로지체시간 등 포괄적인 데이터 수집이 가능하다. 레이더검지기는 돌발상황검지, 통행속도 및 교통량을, AVI검지기는 통행속도, 교통량을 수집하며, 마지막으로 RFID검지기는 승용차요 일제 위반여부 판단을 위한 데이터를 수집한다.
부산광역시 교통정보센터의 ITS검지기는 무엇이 있는가?
현재 부산광역시 교통정보서비스센터에서 운영중인 ITS검지기는 DSRC 검지기, 영상 검지기, 레이더 검지기, AVI 검지기, RFID 검지기 등 5가지 종류이다. DSRC검지기는 통행속도를 수집하며, 영상검지기는 방향별 교통량, 대기행렬길이, 교차로지체시간 등 포괄적인 데이터 수집이 가능하다.
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