[논문]첨단경고장치가 사업용 차량 운전자의 운전행태에 미치는 영향 분석

박재영; 김도경

doi:10.7855/ijhe.2018.20.1.137

문제 정의

따라서 본 연구에서는 안전운행과 관련한 운전자의 주행패턴이 어떻게 변화하는지를 검토하기 위해 운전자가 첨단경고장치를 장착한 시점으로부터의 주행거리 및 시간경과에 따른 개별차량의 경고발생 데이터를 활용하여 개별운전자의 주행행태 변화를 심도있게 검토하고자 한다.
본 연구는 시범사업 동안 수집된 자료를 활용하여 졸음운전 사고 등 교통안전에 긍정적 효과가 있을 것이라 생각되는 첨단경고장치가 차량에 장착된 후 개별 운전자의 운전행태에 어떠한 영향을 미치는지를 검토하는 것을 목적으로 한다. 첨단경고장치의 주요 기능은 전방추돌경고(Forward Collision Warning, FCW) 및 차로이탈경고(Lane Departure Warning, LDW)를 운전자에게 제공함으로써 사고를 방지하는 것이기 때문에, 첨단경고장치의 효과는 설치 전후의 경고횟수 변화 또는 사고건수의 변화 등으로 평가될 수 있다.
국내외 관련 연구에서는 첨단경고장치의 설치로 인해 발생하는 교통안전 및 경제적 측면의 긍정적인 효과를 정량적 또는 정성적으로 분석하여 제시하고 있지만, 대부분의 연구가 거시적 관점에서의 효과 측정에 편중되어 있으며, 실제 해당 장치의 장착이 개별 운전자의 주행행태(습관)에 어떠한 영향을 주는가에 대한 연구는 전무한 실정이다. 본 연구는 위와 같은 관점에서 첨단경고장치의 설치가 개별운전자의 주행행태에 어떠한 영향을 미치는지 분석하기 위한 목적으로 시행되었으며, 이를 위해 총 100대의 사업용화물자동차의 첨단경고장치 설치 이후 주행이력자료를 수집하여 분석을 시행하였다.
본 연구는 첨단경고장치 설치 이후 운전자의 운전행태가 어떻게 변화하는지를 분석하여 첨단경고장치와 안전운전과의 관계를 규명하기 위한 목적으로 수행되었으며, 이를 위해 첨단경고장치를 시범적으로 설치한 사업용 화물자동차 100대를 대상으로 수집된 주행기록 데이터를 활용하여 분석하였다.
이 대책을 기반으로 2016년 9월 한국도로공사, 교통안전공단, 화물자동차운송사업연합회가 공동으로 ‘첨단경고장치 보급을 위한 업무협약’을 체결하였고, 첨단경고장치가 피로 및 졸음 등으로 인해 발생하는 사고를 미연에 방지하여 교통사고 감소에 효과적인지를 평가하기 위한 시범사업을 진행하였다.

제안 방법

다음으로는 개별 차량의 주행행태를 보다 상세하게 관찰하기 위해 차량별 주행거리와 주행시간, 경고발생횟수를 누적하여 차량별 누적거리와 누적주행시간의 변화에 따른 경고발생 변화 추이를 검토하였다.
다음으로는 전체 도로가 아닌 고속도로 주행실적만을 대상으로 추출한 자료를 이용하여 분석을 실시하였는데, 그 이유는 다음과 같다. 일반도로는 고속도로에 비해 신호등으로 인한 감·가속 및 빈번한 차로변경 등으로 인해 교통류가 불안정한 경우가 많아 위험운전 경고가 발생될 가능성이 높은 것으로 예상된다.
수집데이터 중 일부 자료는 특정일에 주행시간 및 주행거리가 과도하게 길거나 혹은 반대로 짧게 나타나는 현상이 발생하였는데, 이러한 데이터가 적절하게 제거되지 않고 실제 분석에 포함될 경우에는 왜곡된 결과가 도출될 수도 있다. 따라서 실제 분석과정에서는 이와 같은 데이터를 삭제한 후 분석을 시행하는 것이 타당하다고 생각되어, 이를 위한 이상치 제거과정을 시행하였다.
1절에 기술한 개별차량의 일별 차량 주행거리 및 주행시간 기반의 분석은 단순히 점차 감소, 점차 증가 및 변화 없음의 3가지 유형으로만 분석이 가능하기 때문에 개별 운전자의 주행행태 변화를 상세하게 파악하는데 한계가 있다. 따라서, 보다 상세한 분석을 위해 차량별 주행거리와 주행시간, 경고발생 횟수를 첨단경고장치 장착일 부터 누적하여 차량별 주행시간과 주행거리 변화에 따른 경고발생 빈도수의 변화 추이를 검토하였다.
따라서, 본 분석에서는 개별 운전자의 경고발생 빈도수를 일별로 ‘주행거리 100km 당’과 ‘주행시간 1시간 당’으로 변환하여 주행행태의 변화를 검토하였다.
그러나 시범사업 진행 시 첨단경고장치 장착 이전의 관련 자료가 체계적으로 수집되지 못하였기 때문에 첨단경고장치의 효과를 정량적으로 평가하기 위한 사전사후분석 방법의 적용은 어려운 상황이다. 따라서, 본 연구에서는 대안적 방법으로 첨단경고장치 장착 이후 약 7개월간의 모니터링을 통해 주행거리 및 시간 변화에 따라 발생하는 위험운전 경고 유형을 분석하여 장착 이후 운전자들의 운전행태가 어떻게 변화하는지를 검토하였으며, 분석결과를 토대로 첨단경고장치의 설치효과를 최대화할 수 있는 방안을 제시하였다.
마지막으로 본 연구에서는 첨단경고장치 장착 이전의 개별 운전자 주행행태 자료를 확보하지 못한 관계로 시스템 장착 이후의 경고발생 횟수의 증가 또는 감소 여부를 정량적으로 평가하지 못했으며, 단지 차량별 경고발생 변화 추이를 통해 운전자의 주행행태 변화를 검토하였다. 보다 정확한 분석을 위해서는 첨단경고장치 장착 이전 및 이후의 주행행태 자료를 가지고 통계적 기법을 적용하여 유형별 경고발생 횟수의 증가 또는 감소 여부를 심층적으로 평가하는 것이 필요하다.
분석대상 도로의 경우 운전자가 주행한 모든 유형의 도로를 기준으로 하되 일반도로와 통행특성이 확연하게 구분되는 고속도로를 별도로 구분하여 각각 분석을 시행하였으며, 분석 기준은 주행거리 100km 당, 주행시간 1시간 당 FCW와 LDW 경고발생 값을 활용하되 단순 건수 기준과 누적 건수 기준으로 구분하여 분석을 시행하였다.
분석자료에 포함된 전체 차량을 대상으로 첨단경고장치 장착 이후의 누적 주행거리 100km당 누적 경고발생빈도수를 그래프로 도식화한 후 그래프의 모양에 따라 Fig. 5에 제시된 6개 유형별로 구분하였다.
시스템을 통해 수집되는 데이터에는 해당 차량의 주행거리와 주행시간, 경고 유형별 발생시점 및 위치정보(X, Y좌표) 등이 포함되며, 위와 같은 데이터를 시간과 공간으로 분류하여 분석을 시행하였다. 시간 구분은 시스템 장착 당일을 기준으로 한 장착 후 누적일수를 의미하며, 공간구분은 X, Y좌표를 기준으로 일반도로와 고속도로로 도로유형을 구분한 후 분석을 시행하였다.
시스템을 통해 수집되는 데이터에는 해당 차량의 주행거리와 주행시간, 경고 유형별 발생시점 및 위치정보(X, Y좌표) 등이 포함되며, 위와 같은 데이터를 시간과 공간으로 분류하여 분석을 시행하였다. 시간 구분은 시스템 장착 당일을 기준으로 한 장착 후 누적일수를 의미하며, 공간구분은 X, Y좌표를 기준으로 일반도로와 고속도로로 도로유형을 구분한 후 분석을 시행하였다.
우선 해당 데이터를 기록된 날짜 순으로 정렬한 후 총 누적주행거리에서 이전 누적주행거리의 차를 산출함으로써 차량별 1일 주행거리를 구할 수 있다. 주행시간은 주행거리 산출방법과 동일하게 수집된 데이터를 DATE로 구분하여 합산 후 산출하였다. 주행시간의 경우 차량의 위치가 변하지 않는 상태(상하차 또는 휴식 등)에서 주행시간이 누적되는 경우가 발생하는데, 위와 같은 경우는 실제 운전행위가 발생하지 않은 것이라 판단되기 때문에 정지시간 포함여부에 따른 분석을 위해 TRV_TIME_ORI(정지시간 포함)과 TRV_TIME(정지시간 제외)으로 구분하여 자료를 구축하였다.
주행시간은 주행거리 산출방법과 동일하게 수집된 데이터를 DATE로 구분하여 합산 후 산출하였다. 주행시간의 경우 차량의 위치가 변하지 않는 상태(상하차 또는 휴식 등)에서 주행시간이 누적되는 경우가 발생하는데, 위와 같은 경우는 실제 운전행위가 발생하지 않은 것이라 판단되기 때문에 정지시간 포함여부에 따른 분석을 위해 TRV_TIME_ORI(정지시간 포함)과 TRV_TIME(정지시간 제외)으로 구분하여 자료를 구축하였다. FCW와 LDW는 전방충돌경고 및 차로이탈경고 발생횟수를 의미하는데, 역시 주행시간과 거리에 따른 발생횟수를 기준으로 구축되었다.

대상 데이터

개별차량의 주행행태 분석을 위해 2016년 11월 25일부터 2017년 6월 30일까지 약 7개월간 첨단경고장치를 장착한 100대의 사업용 화물자동차의 주행데이터를 수집하여 활용하였다. 100대의 차량 중 첨단경고장치가 최초로 장착된 차량의 경우에는 장착일로부터 최대 216일의 누적 주행데이터가 수집 가능한 반면, 마지막으로 장착된 차량은 최대 127일 동안의 주행데이터 수집이 가능하다¹⁾.
분석의 대상인 경고발생의 경우 실제로는 전방 충돌회피, 차로이탈경고, 사각지대 감시, 후방감시 등 다양한 기능을 제공하고 있으나, 본 연구에서는 안전운전과 가장 밀접한 관계가 있다 판단되는 전방추돌경고(FCW)와 차로이탈경고(LDW)만을 대상으로 분석을 실시하였다. 전체적인 연구진행 과정은 Fig.
위와 같은 이상치 제거과정을 통해 Table 3과 같이 전체도로 1,070일(총 데이터의 7.1%), 일반도로 1,080일(총 데이터의 7.2%), 고속도로 4,278일(총 데이터의 28.5%)의 데이터가 제거되었으며, 최종 분석에서는 도로유형별 분석차량 기준 전체도로 89대, 고속도로 77대의 개별차량 데이터가 활용되었다.
100대의 차량 중 첨단경고장치가 최초로 장착된 차량의 경우에는 장착일로부터 최대 216일의 누적 주행데이터가 수집 가능한 반면, 마지막으로 장착된 차량은 최대 127일 동안의 주행데이터 수집이 가능하다¹⁾. 주행데이터 수집 및 정리과정을 통해 첨단경고장치 장착 차량의 운행실적을 검토한 결과, 최종 분석용 자료에는 Table 1과 같이 총 94대 차량으로부터 수집된 15,034일의 운행실적 데이터가 포함되었다. 나머지 6대 차량에 대한 운행실적 자료는 수집되지 않아 제외하였다.
첨단경고장치를 통해 수집된 데이터는 Table 2와 같이 총 10개의 데이터 필드로 재정리되었다.

성능/효과

경고발생 유형별 분석결과에서는 FCW가 LDW에 비하여 도로유형에 관계없이 Type B의 비율이 높은 것으로 나타나 전방추돌과 관련한 안전거리 확보 등의 운전행태가 차로이탈과 관련한 주행행태에 비해 높게 나타나는 것으로 분석되었다. 이밖에 전체 차량 중 Type B와 Type D가 차지하는 비율이 약 80% 이상으로 나타났는데, 2가지 유형 모두 초기 불규칙적인 특성을 나타내다 이후 안정화 추세를 나타내고 있다는 점에서 첨단경고장치의 장착은 운전자별로 서로 다른 영향을 미치고 있는 것으로 해석할 수 있다.
고속도로의 주행실적을 보유한 총 77대의 차량을 대상으로 동일한 분석을 실시한 결과 Table 4에 제시된 것처럼 전체도로를 대상으로 실시한 분석결과와 유사한 결과가 도출되었다. 단, 주행거리 100km 당 FCW 발생횟수의 경우 감소추세를 나타내는 차량이 12대(16%), 1시간 당 FCW 발생 횟수의 감소추세를 나타내는 차량은 16대(21%)로 전체도로에 비해 다소 낮은 값이 산출되었으며, LDW 발생횟수 역시 100km 당 기준의 경우 19대(25%), 1시간 당 기준의 경우 18대(23%) 차량이 감소추세를 나타내는 것으로 분석되어 도로유형구분에 따른 주행행태 변화는 크지 않은 것으로 나타났다. 그러나 한가지 흥미로운 결과로는 FCW 및 LDW 발생빈도수에 변화가 없는 비율이 고속도로에서 더 높은 것으로 나타났다는 점인데, 이는 전술한 바와 같이 고속도로에서는 외부요인에 의한 영향이 상대적으로 적기 때문에 나타나는 결과라 생각한다.
분석결과, Table 5에 제시된 것처럼 첨단경고장치의 장착이 운전자의 안전운전 행태에 긍정적 영향을 미친다고 판단되는 Type A와 B의 비중이 전체 차량의 약 35% 이상을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 전체도로 및 고속도로 모두 최초 장착 이후 일정기간 감소하다 안정화되는 Type B의 비율이 가장 높게 나타나고있다.
마지막으로 호주에서 총 9대 차량을 대상으로 11주(사전 3주, 사후 8주) 동안 수행한 시범사업에서도 위와 유사하게 사전기간 3주간의 주행거리 100km당 평균 경고발생 건수의 경우 FCW 1.2건, LDW 6.9건으로 나타난 반면, 사후기간인 8주 동안에는 주행거리 100km 당 평균 경고발생 건수가 FCW 1.0건, LDW 2.7건으로 나타나 모든 유형의 경고가 감소하는 것으로 검토되었다.
이밖에 첨단경고장치 개발 및 생산 분야의 대표적 기업인 Mobileye에서는 자사 제품의 우수성을 제시하고자 다양한 기업을 대상으로 첨단경고장치 설치 전후 효과분석을 위한 파일럿 테스트(Pilot Test)를 시행하였다. 먼저 폴란드 및 코스타리카의 Coca Cola 영업 사원차량을 대상으로 시스템을 장착하고, 19주 동안 운전자의 운전습관 변화를 관측한 결과, 테스트를 시작한 첫달 동안 전방충돌 및 차로이탈 등의 경고 건수가 크게 감소하고 이후 안정화 되는 추세를 나타내는 것으로 검토되었다. 또한 Nestle의 영업차량을 대상으로 총 25대의 차량에 첨단경고장치를 장착하고 사전 2주, 사후 9주동안 장착 전후 경고발생 현황을 분석한 결과 주행거리 100km당 전방추돌경고(FCW) 횟수는 약 7.
분석 결과 국외에서 수행한 단순 사전 사후 분석결과와 달리 개별 운전자의 주행행태는 제각각 매우 다른 특성을 나타내고 있는 것으로 검토되었다. 운전자 별로 차이가 있으나 대부분의 운전자가 시스템 장착 직후 상당기간 동안 불안정한 경고발생 패턴을 나타내고 있는 것으로 검토되었으며, 이러한 불안정한 경고발생 패턴은 시간 경과에 따라 안정화 추세를 나타내는 것으로 검토되었다.
분석결과, Table 5에 제시된 것처럼 첨단경고장치의 장착이 운전자의 안전운전 행태에 긍정적 영향을 미친다고 판단되는 Type A와 B의 비중이 전체 차량의 약 35% 이상을 차지하고 있는 것으로 나타났다. 또한, 전체도로 및 고속도로 모두 최초 장착 이후 일정기간 감소하다 안정화되는 Type B의 비율이 가장 높게 나타나고있다.
실제분석에서 1일 총 주행거리 및 주행시간에 “0”이 포함된 데이터로 분석을 진행할 경우 평균 주행거리 및 주행시간 산출시 과소추정 되는 결과를 나타낼 수 있다.
전 절에 기술된 일별 단위 발생건수 분석 방법과 동일한 방법으로 개별 차량의 주행행태 변화를 분석한 결과, Fig. 5와 같이 총 6가지 유형의 주행행태 패턴이 나타나는 것으로 검토되었다.
전체 도로를 대상으로 수집된 총 89대 차량의 운행실적 자료를 기반으로 일별 FCW 및 LDW 발생건수 변화를 검토한 결과, Table 4에 나타난 바와 같이 FCW의 경우 주행거리 100km 당 및 주행시간 1시간 당 발생 빈도수 모두 총 19대(21%)의 차량에서 첨단경고장치 장착일 이후 지속적인 감소추세를 발견할 수 있었다. 그러나 이와는 반대로 첨단경고장치 장착 이후 오히려 FCW 발생 빈도수가 증가한 차량은 각각 31대 및 20대로 나타났다.
첨단경고장치 장착에 따른 개별 운전자들의 주행행태변화를 검토하기 위해 차량 ID를 기준으로 산출된 데이터를 일별 주행거리 100km 당과 주행시간 1시간 당 기준을 적용하여 경고발생 빈도수 변화 추이를 검토하였으며, 총 89대 개별차량의 주행거리 및 시간변화에 따른 경고발생 추이는 Fig. 4와 같이 시간이 지남에 따라(주행일수가 증가함에 따라) 점차 감소 또는 증가하거나, 변화가 없는 3가지 유형으로 구분됨을 확인하였다.

후속연구

이처럼 Type D에 속한 운전자는 안정화 되는 구간의 경고발생 평균값과 시스템 장착 이전 값의 비교를 통해 주행행태의 긍정적 또는 부정적 변화 여부를 판단하는 것이 필요하다. 그러나, 본 연구의 경우 첨단경고장치 설치 이전의 운전자 주행행태 자료를 확보하는 것이 불가능했기때문에 해당 유형에 속한 운전자의 주행행태가 첨단경고장치의 설치로 인해 변화하였다는 것에 대한 검증만 가능하며, 해당 유형의 운전자의 주행행태가 어떻게 변화하였는지에 대한 명확한 판단에는 한계가 있다.
마지막으로 본 연구에서는 첨단경고장치 장착 이전의 개별 운전자 주행행태 자료를 확보하지 못한 관계로 시스템 장착 이후의 경고발생 횟수의 증가 또는 감소 여부를 정량적으로 평가하지 못했으며, 단지 차량별 경고발생 변화 추이를 통해 운전자의 주행행태 변화를 검토하였다. 보다 정확한 분석을 위해서는 첨단경고장치 장착 이전 및 이후의 주행행태 자료를 가지고 통계적 기법을 적용하여 유형별 경고발생 횟수의 증가 또는 감소 여부를 심층적으로 평가하는 것이 필요하다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	첨단경고장치의 주요 기능은 무엇인가?	본 연구는 시범사업 동안 수집된 자료를 활용하여 졸음운전 사고 등 교통안전에 긍정적 효과가 있을 것이라 생각되는 첨단경고장치가 차량에 장착된 후 개별 운전자의 운전행태에 어떠한 영향을 미치는지를 검토하는 것을 목적으로 한다. 첨단경고장치의 주요 기능은 전방추돌경고(Forward Collision Warning, FCW) 및 차로이탈경고(Lane Departure Warning, LDW)를 운전자에게 제공함으로써 사고를 방지하는 것이기 때문에, 첨단경고장치의 효과는 설치 전후의 경고횟수 변화 또는 사고건수의 변화 등으로 평가될 수 있다. 그러나 시범사업 진행 시 첨단경고장치 장착 이전의 관련 자료가 체계적으로 수집되지 못하였기 때문에 첨단경고장치의 효과를 정량적으로 평가하기 위한 사전사후분석 방법의 적용은 어려운 상황이다.
	불안정한 경고발생 패턴이 나타나는 이유와 이에대한 해결책은?	위와 같이 첨단경고장치 설치 초기 불안정한 현상을 나타내는 이유는 운전자가 시스템에 적응하기 위한 시간이 필요함을 의미하며, 첨단경고장치 장착 초기에는 장착 이전의 상황에 비해 불안정한 주행행태를 나타낼 수 있음을 시사한다. 따라서 시스템 장착 초기 운전자의 혼란 방지를 위해 명확한 교육과 훈련이 선행되어야 할 필요가 있음을 의미한다.
	사업용 자동차의 사고 위엄성이 높은 이유는?	사업용 자동차의 경우 일반 차량에 비해 일평균 주행거리와 주행시간이 높고 이로 인해 발생하는 피로도 증가로 인해 사고위험성 역시 높게 나타나고 있다. 특히 최근 사업용 자동차의 졸음운전으로 인한 대형사고가 지속적으로 발생하고 있어 이에 대한 근본적인 대책마련이 필요하다 할 수 있다.

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