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문제 정의
- 가변도로전광표지판을 통해 주의·규제·지시 정적 표지판과 운전자에게 전방 위험성 정보를 제공하는 것이다.
- ‘설치후’의 현장조사는 각 설치전의 현장조사 완료 후 다음날 이루어졌으나 7일 지나서 ‘설치후’에 대한 관련 교통자료를 수집하였다. 그 이유는 PVMS 설치에 의해 발생할 수 있는 새로운 효과(Novel effect)를 제거하여 PVMS의 순수 안전효과를 정량화하기 위한 것이다. 따라서 2013년 10월29일과 2014년 3월 4일에 PVMS 설치된 약 7일후에 2013년 11월 5일과 2014년 3월11일에 각각 설치후에 대한 관련 속도자료를 수집하였다.
- 본 연구에서는 도로 공사구간에서 발생하는 사망사고의 주요 원인인 과속을 줄이기 위한 하나의 방안인 동적 표지인 가변도로전광표지판의 안전효과를 정량적으로 평가하였다. 안전효과 척도로는 가변도로전광표지판 설치전과 설치후에 대한 속도감속과 과속(제한속도보다 10km/h 이상) 비율을 적용하였다.
- 1]과 같은 이동식 가변도로전광 표지판(Portable Variable Message Sign, PVMS)을 적용한다면 이러한 잠재적 문제 해결이 가능하다고 판단된다. 이를 위해, 본 연구에서는 도로 공사구간에서 PVMS을 적용에 따른 안전효과를 수행하였다.
제안 방법
- 마찬가지로 ‘Point’변수는 ‘random effect’로 고려하였다. 그 밖에 각 독립변수와 독립변수간 교호작용(intersection)에 대한 통계적 유의검정 수행과 모형의 적합도 판단기준으로 가장 작은 QIC(Quasilikelihood Information Criterion) 값을 가지는 최종 모델을 개발하였다. 최종 로지스틱 회귀모형은 식(3)과 같다.
- 동적표지판의 안전효과를 평가하기 위해 PVMS 설치전과 후에 대해 주간과 야간으로 구분하여 현장조사를 수행하였다. 여기서 주간은 오전 6시부터 오후 6시 사이, 야간은 오후 6시부터 익일 오전 6시까지 구분하였다.
- (2012)는 미국 위스콘주에서 속도 피드백 표지판(Speed Feedback Sign, SFS)가 속도에 미치는 공간적 효과를 평가하였다. 또한 SFS의 최적 설치 위치를 결정하는 방법도 제시하였다. 그 연구 결과는 SFS가 도로안전에 대한 긍정적인 효과를 미치는 것으로 보여주고 있다.
- 또한 상류부 100m지점의 PVMS는 제한속도 60km/h의 규제형태와 ‘감속’ 두 가지 정보가 교대로 표출하도록 설정하였다.
- 비록 조사기간 동안 낮은 교통량일지라도, 차량간 상호작용에 의해 미치는 속도 영향을 제거하기 위해 각 차량간 10초 이하의 차두시간은 안전효과 분석 시 제외시켰다. 또한 차량간 상호작용이외에, 악천후 등 속도에 부정적 영향을 미치는 요인이 발생한 시간에 해당되는 자료도 효과 분석에 제외시키기 위해 각 해당조사일에 대한 실시간 기상정보 또는 현장 확인을 통해 수행되었다. 그러나 해당조사일 동안 기상조건에 따른 영향은 없는 것으로 나타났다.
- 본 논문은 다음과 같이 구성하였다. 먼저, 기 수행된 문헌을 고찰하여 도로 공사구간의 안전증대를 위한 방안과 안전효과 평가 방법을 검토하였다. 평가 방법론을 정립한 다음, PVMS의 안전효과 평가 대상인 도로 공사구간을 선정하여 관련 자료를 수집하였다.
- (2011)은 도로 공사구간에서 속도 감속 유도를 위한 다양한 방안을 적용하여 효과를 비교하였다. 본 연구에서 적용한 방안은 무인 과속단속 카메라, 동적 속도 피드백 표지판, 경찰 순찰 차량 및 경찰 순찰차와 속도 피드백 표지판의 조합이다. 이런 방안 중 무인단속 카메라가 평균 속도와 과속 비율 감소효과가 가장 큰 것으로 나타났으며, 경찰 순찰차와 속도 피드백 표지판의 조합, 속도 피드백 표지판 및 순찰차 순으로 효과가 나타났다.
- 상류부 500m지점에서 설치된 PVMS에서 제공되는 정보 내용은 ‘1차로’와 ‘폐쇄’가 교대로 표출하도록 설정하였다.
- 선형 회귀모델과 같이 PVMS 설치·운영에 따른 순수 과속 비율 저감 효과를 통계적으로 정량화하기 위해 로지스틱 회귀모델을 적용하였다. 선형 회귀모델에서 적용한 독립변수들을 적용하였으며, 종속변수는 속도 대신 과속 여부를 적용하였다. 마찬가지로 ‘Point’변수는 ‘random effect’로 고려하였다.
- 속도자료는 이동식 검지기(NC-97)를 사용하여 개별 차량의 속도를 수집하였다. 속도측정 지점은 임시 2차로도로의 시점으로부터 상류부 5개 지점에 설치되었다.
- 본 연구에서는 도로 공사구간에서 발생하는 사망사고의 주요 원인인 과속을 줄이기 위한 하나의 방안인 동적 표지인 가변도로전광표지판의 안전효과를 정량적으로 평가하였다. 안전효과 척도로는 가변도로전광표지판 설치전과 설치후에 대한 속도감속과 과속(제한속도보다 10km/h 이상) 비율을 적용하였다. 속도관련 자료는 도로 공사장으로 접근하는 상류부에서부터 공사시점까지 일정한 간격으로 설치된 검지기를 통해 수집하였다.
- 05에서 양측검증(two-tailed) t-test를 수행한 결과를 보여주고 있다. 이 t-test는 앞에서 수행한 F-test의 결과에 의해 두 그룹간 동일한 분산의 경우에 대해 적용하였다. 그 결과는 주간과 야간에 대해 ’설치전‘과 ’설치후‘간 통계적으로 유의하게 속도 차이가 있는 것으로 보여주고 있다.
- 이러한 개발된 모델을 가지고 PVMS운영에 따른 과속비율에 미치는 순수 영향정도를 주간과 야간에 대해 평가하였다. 그 결과는 [Table 8]에서 보여주고 있다.
- 이러한 방법으로 관측된 속도자료를 토대로 ‘설치전’과 ‘설치후’ 간 각 속도 관측지점별로 평균속도와 속도편차에 대한 통계적 차이 분석, 선형 회귀모델을 통해 ‘설치전’에 비해 ‘설치후’의 정량적 속도 감속 효과, 로지스틱 회귀모델을 통해 과속 비율 감소 효과를 평가하였다.
- 이러한 최종 선형회귀 모델을 기반으로 PVMS의 순수 속도저감 효과를 평가하였다. 그 결과는 [Table 6]에서 보여주고 있다.
- 평가 방법론을 정립한 다음, PVMS의 안전효과 평가 대상인 도로 공사구간을 선정하여 관련 자료를 수집하였다. 최종적으로 통계적 분석을 통해 PVMS의 안전 효과를 정량적으로 제시하였다.
대상 데이터
- ‘설치전’의 현장자료 수집은 2013년 10월 28일과 2014년 3월3일에 각각 수행되었다.
- ‘설치후’의 현장조사는 각 설치전의 현장조사 완료 후 다음날 이루어졌으나 7일 지나서 ‘설치후’에 대한 관련 교통자료를 수집하였다.
- PVMS의 안전효과 평가는 충청남도 신양면에 위치한 국도 32호선의 한 공사구간에서 수행되었다. 해당 도로 공사구간은 2차로에서 4차로로 확장 공사구간이다.
- 그 이유는 PVMS 설치에 의해 발생할 수 있는 새로운 효과(Novel effect)를 제거하여 PVMS의 순수 안전효과를 정량화하기 위한 것이다. 따라서 2013년 10월29일과 2014년 3월 4일에 PVMS 설치된 약 7일후에 2013년 11월 5일과 2014년 3월11일에 각각 설치후에 대한 관련 속도자료를 수집하였다.
- 본 연구에서 적용한 동적표지판은 임시 도로 시점으로부터 상류부 500m와 200m지점에 각각 설치하였다. 그러나 기 운영중인 임시 표지판은 현 상태로 유지시켰다.
- 안전효과 척도로는 가변도로전광표지판 설치전과 설치후에 대한 속도감속과 과속(제한속도보다 10km/h 이상) 비율을 적용하였다. 속도관련 자료는 도로 공사장으로 접근하는 상류부에서부터 공사시점까지 일정한 간격으로 설치된 검지기를 통해 수집하였다. 이러한 방법으로 관측된 속도자료를 토대로 ‘설치전’과 ‘설치후’ 간 각 속도 관측지점별로 평균속도와 속도편차에 대한 통계적 차이 분석, 선형 회귀모델을 통해 ‘설치전’에 비해 ‘설치후’의 정량적 속도 감속 효과, 로지스틱 회귀모델을 통해 과속 비율 감소 효과를 평가하였다.
- 속도자료는 이동식 검지기(NC-97)를 사용하여 개별 차량의 속도를 수집하였다. 속도측정 지점은 임시 2차로도로의 시점으로부터 상류부 5개 지점에 설치되었다. [Fig.
- 먼저, 기 수행된 문헌을 고찰하여 도로 공사구간의 안전증대를 위한 방안과 안전효과 평가 방법을 검토하였다. 평가 방법론을 정립한 다음, PVMS의 안전효과 평가 대상인 도로 공사구간을 선정하여 관련 자료를 수집하였다. 최종적으로 통계적 분석을 통해 PVMS의 안전 효과를 정량적으로 제시하였다.
데이터처리
- 0.05의 통계적 유의수준을 토대로 각 속도 관측 지점별 ‘설치전’에 비해 ‘설치후’의 속도와 분산에 차이가 있는지를 t-test와 F-test를 주간과 야간에 대해 각각 수행하였다.
- 먼저, 각 속도 관측 지점별로 ‘설치전’과 ‘설치후’간 평균속도와 편차에 대한 통계적 차이가 있는지를 평가하기 위해 F-test와 t-test를 수행하였다.
- 회귀모델은 식(1)과 총 관측 수 3,870개를 토대로 각 독립변수와 독립변수간 교호작용(intersection)에 대한 통계적 유의검정을 통해 모형 적합도를 단계적으로 평가하였다. 이러한 통계적 유의검정이외에 모형의 적합도 기준으로 각 모델에 대한 AIC와 BIC를 고려하여 식(2)와 같이 최종 모델을 결정하였다.
이론/모형
- 먼저, 각 속도 관측 지점별로 ‘설치전’과 ‘설치후’간 평균속도와 편차에 대한 통계적 차이가 있는지를 평가하기 위해 F-test와 t-test를 수행하였다. 두 번째로, PVMS 설치로 인해 발생하는 순수 안전효과(속도와 과속 비율)를 정량화시키기 위해 속도 감소 효과의 경우는 선형 회귀모델(Liner regression), 과속 비율의 경우는 로지스틱 회귀모델(Logistic regression)을 각각 적용하였다. 일반적으로 종속변수가 연속형 변수인 경우는 선형 회귀모델을 적용하며, 이산형 변수인 경우는 로지스틱 회귀모델을 적용한다.
- 선형 회귀모델과 같이 PVMS 설치·운영에 따른 순수 과속 비율 저감 효과를 통계적으로 정량화하기 위해 로지스틱 회귀모델을 적용하였다.
- 위에서 제시한 안전효과 분석을 수행하기 위해 Ramsey and Schafer(2002)가 기술한 통계적 기법을 적용하였다. 먼저, 각 속도 관측 지점별로 ‘설치전’과 ‘설치후’간 평균속도와 편차에 대한 통계적 차이가 있는지를 평가하기 위해 F-test와 t-test를 수행하였다.
성능/효과
- - 로지스틱 회귀모델을 통해 ‘설치전’에 비해 ‘설치후’의 과속 비율은 주간의 경우는 약 50%, 야간의 경우는 약 80%정도 감소하는 것으로 나타났으며 평균속도에 비해 감소의 효과가 상당히 큰 것으로 보여주고 있다.
- - 선형 회귀모델을 통해 주간의 경우는 약 3km/h 그리고 야간의 경우는 약 4km/h로 ‘설치전’에 비해 ‘설치 후’의 속도가 도로 공사장 접근도로에서 감소하는 것으로 나타났다.
- (2009)는 미국의 도로 공사구간을 대상으로 무인 과속단속 카메라에 대한 안전 효과를 평가하였다. 그 결과, 무인 카메라에 의한 과속 단속은 도로 공사구간의 안전 개선을 유도한 것으로 나타났다. 즉, 자유속도는 약 3∼8mph 정도 감속한 것으로 나타났으며 과속의 비율은 약 15∼50 %까지 감소한 결과를 보여주고 있다.
- 그 결과는 주간과 야간에 대해 ’설치전‘과 ’설치후‘간 통계적으로 유의하게 속도 차이가 있는 것으로 보여주고 있다.
- 또한 SFS의 최적 설치 위치를 결정하는 방법도 제시하였다. 그 연구 결과는 SFS가 도로안전에 대한 긍정적인 효과를 미치는 것으로 보여주고 있다. Cruszado and Donnell(2009)도 제한속도가 변경되는 전이 영역에서 동적 속도 표지판의 효과를 평가하였다.
- - 로지스틱 회귀모델을 통해 ‘설치전’에 비해 ‘설치후’의 과속 비율은 주간의 경우는 약 50%, 야간의 경우는 약 80%정도 감소하는 것으로 나타났으며 평균속도에 비해 감소의 효과가 상당히 큰 것으로 보여주고 있다. 또한 주간에 비해 야간에서 과속 비율의 감소효과가 더 두드러지는 것으로 나타났다.
- 비록 속도편차의 변화가 뚜렷하게 보이지 않았지만, 평균속도와 과속차량 비율 감소 결과는 정적 표지판에 비해 동적 표지판은 모든 차량에게 도로 공사구간의 안전효과에 긍정적으로 영향을 미치는 것으로 판단된다. 그러나 본 연구에서 도출된 결과는 제한적인 지점, 데이터 그리고 기간을 기반으로 이루어졌기 때문에 장기적인 측면에서 다양한 도로 공사구간 조건에서 동적 표지판의 효과를 모니터링하는 것이 필요하다고 판단된다.
- 본 연구에서 적용한 방안은 무인 과속단속 카메라, 동적 속도 피드백 표지판, 경찰 순찰 차량 및 경찰 순찰차와 속도 피드백 표지판의 조합이다. 이런 방안 중 무인단속 카메라가 평균 속도와 과속 비율 감소효과가 가장 큰 것으로 나타났으며, 경찰 순찰차와 속도 피드백 표지판의 조합, 속도 피드백 표지판 및 순찰차 순으로 효과가 나타났다. Median et al.
- 그러나 야간의 ’설치후‘의 조건에서는 도로 공사장의 상류부부터 감속된 속도를 유지하여 도로 공사구간에 접근하는 것으로 나타났다. 즉, 상류부 속도, 중간부 속도 그리고 공사장 시점간의 속도 차이가 통계적으로 유의하지 않는 것으로 나타났다.
- 즉, 자유속도는 약 3∼8mph 정도 감속한 것으로 나타났으며 과속의 비율은 약 15∼50 %까지 감소한 결과를 보여주고 있다.
- 최종 모델에 의하면, ‘설치전’보다 ‘설치후’의 해당 구간에 대한 평균속도가 약 5km/h 감소한 것으로 나타났다.
후속연구
- 비록 속도편차의 변화가 뚜렷하게 보이지 않았지만, 평균속도와 과속차량 비율 감소 결과는 정적 표지판에 비해 동적 표지판은 모든 차량에게 도로 공사구간의 안전효과에 긍정적으로 영향을 미치는 것으로 판단된다. 그러나 본 연구에서 도출된 결과는 제한적인 지점, 데이터 그리고 기간을 기반으로 이루어졌기 때문에 장기적인 측면에서 다양한 도로 공사구간 조건에서 동적 표지판의 효과를 모니터링하는 것이 필요하다고 판단된다. 그 밖에, 동적표지판에 표출되는 정보내용이 도로 공사장에 접근하는 운전자에게 어떤 영향을 미치는 지도 정량적으로 분석할 필요가 있다.
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