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재난 강도에 따른 도로 네트워크의 성능 및 회복력 산정 방안
Estimation of Road-Network Performance and Resilience According to the Strength of a Disaster 원문보기

한국도로학회논문집 = International journal of highway engineering, v.20 no.1 = no.87, 2018년, pp.35 - 45  

정호용 (한밭대학교 도시공학과) ,  최승현 (한밭대학교 도시공학과) ,  도명식 (한밭대학교 도시공학과)

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PURPOSES : This study examines the performance changes of road networks according to the strength of a disaster, and proposes a method for estimating the quantitative resilience according to the road-network performance changes and damage scale. This study also selected high-influence road sections,...

주제어

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문제 정의

  • 국도 1호선을 대상으로 앞 절에서 언급한 우선 관리가 필요한 도로구간 중에서 성능 손실이 상대적으로 큰 3개구간과 작은 3개 구간을 우선적으로 복구시키는 경우 복구에 따른 효과를 비교해 보기로 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 세종특별자치시(이후, 세종시)를 대상으로 재난 강도에 따른 도로 네트워크의 성능 변화를 살펴보고 도로의 성능과 피해규모에 따른 회복력 산정방안을 제시하고자 한다. 나아가 세종시 내의 일반국도 1호선을 중심으로 도시 내 우선적으로 집중관리가 필요한 우선 관리도로구간을 선정하고 복구시켰을 때의 효과를 살펴보는 것을 목적으로 한다.
  • 나아가 시간의 경과에 따른 도로 네트워크의 정량적인 회복력을 산정함으로써 향후 집중적인 관리가 필요한 도로구간을 선정함에 있어 도로 네트워크의 성능 변화가 전체 네트워크에 미치는 영향력(피해의 크기)을 비교하여 상대적으로 중요한 구간(링크)을 선정하고자 하였다.
  • 따라서 본 연구에서는 도로 네트워크를 대상으로 재난의 강도를 고려하여 도로의 파손 정도를 가정하였으며 시뮬레이션 분석을 통해 도로 네트워크의 성능 변화를 살펴보고 도로의 성능과 피해규모를 고려한 회복력 산정방안을 제시하고자 한다.
  • 따라서 본 연구에서는 세종특별자치시(이후, 세종시)를 대상으로 재난 강도에 따른 도로 네트워크의 성능 변화를 살펴보고 도로의 성능과 피해규모에 따른 회복력 산정방안을 제시하고자 한다. 나아가 세종시 내의 일반국도 1호선을 중심으로 도시 내 우선적으로 집중관리가 필요한 우선 관리도로구간을 선정하고 복구시켰을 때의 효과를 살펴보는 것을 목적으로 한다.
  • 재난이 발생하여 도로가 파손된다면 도로 네트워크의 성능은 저하되며 기존의 도로 이용자들은 다른 경로를 고려하게 된다. 따라서 본 연구에서는 재난의 발생으로 인해 통행배정단계에서의 변화하는 도로 이용자의 통행패턴과 통행시간비용을 분석하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 도로 등 네트워크의 복구 등 성능을 회복하기 위해 투입되는 예산과 회복량(resilience)과의 관계에도 한계효용체감의 법칙이 성립하는지 실제 네트워크의 규모와 성능, 용량 등의 자료를 기반으로 살펴보기로 한다.
  • 본 연구에서는 세종시와 인근 지역의 도로 네트워크를 대상으로 재난 강도에 따른 네트워크의 성능 변화를 살펴보고 도로의 성능과 피해규모를 고려한 회복력 산정방안을 제시하였다
  • 본 연구에서는 정량적인 회복력을 산정하기 위해 도로네트워크의 파손정도를 시간의 흐름에 따라 반영할 수 있는 미시적 교통시뮬레이션을 활용하여 분석을 수행하였다. 분석을 위한 자료는 국가교통DB센터(KTDB)의 대전광역권 O/D를 기초로 발생교통량을 산출하였다.
  • 본 절에서는 재난 상황의 발생으로 도로 네트워크의 성능이 손상되었을 때 통행패턴변화로 발생하는 통행시간비용과 회복력을 일반국도 1호선을 중심으로 산정해보기로 한다.
  • 본 절에서는 재난으로 피해를 입어 파손된 도로를 복구시킨다고 가정할 때 어느 도로구간을 우선적으로 복구시키는 것이 전체 네트워크에 미치는 피해를 최소화하는 방안인지 분석하고자 한다.
  • 즉, 상대적으로 중요한 도로구간을 우선적으로 복구하는 것이 어느 정도의 효과가 있는지와 공공기관이 동일한 노력(복구에 필요한 예산과 시간 등)을 일정기간 투입할 경우 네트워크의 복원력에 어느 정도의 효과가 존재하는지를 분석하고자 한다.
  • 한편 현재의 도로 상황을 반영한 최종 정산된 도로 네트워크를 기준으로 세종시를 통과하는 일반국도 1호선의 동질구간(homogeneous road section)을 선정하여 분석하고자 하였다. 동질구간은 교통류를 대상으로 유사한 교통 특성을 가지는 구간이다.
  • 한편, 본 연구에서는 세종시를 통과하는 도로 네트워크 중 일반국도 1호선을 중심으로 도로 파손이 이루어질 경우에 미치는 네트워크의 성능 변화와 회복력을 산정하고자 하였다. Do and Noh(2016)은 일반국도 1호선이 1차 방재도로의 역할을 하는 도로로서 재난 발생시 대피로 및 긴급교통로의 역할을 위한 주요 축이 된다고 밝힌 바 있다.

가설 설정

  • 한편, 본 연구에서는 네트워크 성능 변화에 따른 통행시간 비용과 회복력을 산정하기 위한 재난의 강도를 고려하여 시나리오 분석을 수행하였다. 재난의 강도는 매우 강하여 도로 네트워크(도로, 교량 등)가 완전히 단절되어 차량의 통행이 금지된 상태에서 점차 도로 네트워크가 복구되는 경우(차량의 통행 가능한 상태)로 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
도로 네트워크의 역할은 무엇인가? 이러한 라이프라인에 재난이 발생할 경우 1차 피해로만 그치는 것이 아니라 그피해가 주위로 확산되어 네트워크 전체를 마비시키게되어 큰 혼란을 야기해 대규모 인적·물적 피해를 초래하게 된다. 한편 도로 네트워크(도로망)는 실제 재난 상황에서 단·장기적인 측면에서 대피, 구조·구출 등을 위한 중요한 역할을 하게 된다. 따라서 이러한 도로 네트워크에 대해 그 성능을 지속적으로 유지할 수 있도록 하여야 하며 사전적 교통방재 대책 수립을 통해 재난에 대비할 필요가 있다.
교통부문 라이프라인이 갖는 특징은? 도로, 교량, 터널, 지하차도 등의 교통부문에서의 라이프라인(Life line)은 우리들의 일상적인 경제활동을지원하는 연결성이 강한 사회기반시설 네트워크로 매우중요한 자산이라고 할 수 있다. 이러한 라이프라인에 재난이 발생할 경우 1차 피해로만 그치는 것이 아니라 그피해가 주위로 확산되어 네트워크 전체를 마비시키게되어 큰 혼란을 야기해 대규모 인적·물적 피해를 초래하게 된다.
동질구간처럼 일정 구간의 도로를 구분할 때 영향을 갖는 요인은? 동질구간은 교통류를 대상으로 유사한 교통 특성을 가지는 구간이다. 통행속도에 영향을 미치는 변수들이 일정한 구간을 구분할 때 적용되는데 도로 주변 개발현황, 교통량, 신호교차로, 도로 조건 등이 구분 기준에 포함된다(Do et al., 2004).
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참고문헌 (13)

  1. Bruneau, Michel., et al. (2003). "A Framework to Quantitatively Assess and Enhance the Seismic Resilience of Communities." Earthquake Spectra, Vol. 19, No.4, pp.733-752. 

  2. Bahaaldin, K., Fries, R. N., Williamson, M. R., and Chowdhury, M. (2016). "The impact of traffic incident locations on a metropolitan evacuation." International journal of transportation, Vol. 4, No. 2, pp.81-96. 

  3. Do, M. S., and Noh, Y. (2016). "Comparative analysis of informational evacuation guidance by lane-based routing." International J. of Urban Sciences, Vol. 20, No. 1, pp.60-76. 

  4. Do, M. S., Kim, S. H., Bae, H. S., and Kim, J. S. (2004). "Development of Homogeneous Road Section Determination and Outlier Filter Algorithm."Journal of Korean Society of Transportation, Vol. 22, No. 7, pp.7-16. 

  5. Duanmu, J., Chowdhury, M., and Taaffe, K. (2011). "A Simulation Modeling Framework for Community-wide Evacuation Planning." Journal of Transportation Security, Vol. 4, Issue 1, pp.1-18. 

  6. Eric D. Vugrin., Drake E. Warren., Mark A. Ehlen., and R. Chris Camphouse. (2010). "A Framework for Assessing the Resilience of Infrastructure and Economic Systems, Sustainable and resilient critical infrastructure systems." Sustainable and resilient critical infrastructure systems, Springer Berlin Heidelberg, pp.77-116. 

  7. Folke, Carl. (2006)." Resilience: The emergence of a perspective for social-ecological systems analyses." Global environmental change, Vol. 16, No. 3, pp.253-267. 

  8. Kim, J., Yu, Y., and Lee, S. (2013). "A Study on the Evacuation Route of Areas Prone to Floods Using Disaggregate Behavioral Model." Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, Vol. 13, No. 3, pp.61-67. 

  9. Ministry of Land, Infrastructure, and Transport (MOLIT) (2013). Traffic facility investment evaluation guideline 5th revision. 

  10. Rose, Adam. (2007). "Economic Resilience to Natural and Man-Made Disasters; Multidisciplinary Origins and Contextual Dimensions." Environmental Hazards, Vol 7. No. 4, pp.383-398. 

  11. UK Department for Transport(UK DfT) (2014). Transport Resilience Review: A review of the resilience of the transport network to extreme weather events. 

  12. US Department of Transportation (US DoT) (2009). Recovering from Disasters: The National Transportation Recovery Strategy. 

  13. Zhang, Z., Spansel, K., Dixit, V., and Wolshon, B. (2014). "Performance characteristics of megaregion traffic networks during mass evacuations." International journal of transportation, Vol. 2, No. 3, pp.53-72. 

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