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문제 정의
- 본 연구는 고속도로의 상습 지정체 구간을 개선하기 위하여 대표적인 교통운영기법인 갓길차로의 운영효과를 분석하는 것을 목적으로 한다. 갓길차로는 차로제어시스템의 하나로 일반차량에게 갓길 이용을 허용하여 혼잡 발생 방향으로 도로 용량을 증대시켜주는 교통운영 전략이다.
- 본 연구는 차로제어시스템의 하나인 갓길차로 운영에 대한 교통영향 분석을 실시하였다. 기존 선행 연구들에서는 지점검지 자료를 활용한 갓길차로 운영 전후 분석만 실시되어 시공간적 제약으로 인하여 실제 교통상황을 반영하지 못하는 한계를 보였다.
- 본 연구에서는 국내외 갓길차로 도입에 따른 현황 비교 및 갓길차로 도입 시에 반복적 정체 구간의 지정체 및 통행시간 감소 효과를 도출하였다. 갓길차로는 대체 도로의 확장 및 건설사업 없이 적은 비용으로 도로용량의 증대를 가져올 수 있으나, 일반차로 및 길어깨 폭 축소로 인해 우측 측방 여유 폭 확보, 비상차량대피 공간 등 원래 기능적인 측면을 수행할 수 없는 교통안전에 문제를 가져올 수 있다.
- 따라서 고속도로 전반의 소통흐름 개선여부를 판단하기 위해서는 축 개념의 소통 분석을 통한 효과 비교가 필요하다. 이에 따라 본 연구에서는 축 기반 구간 통행시간 및 시계열 교통량 분석을 통하여 개별 갓길차로 효과 분석의 한계를 극복하고자 한다.
- 고속도로 갓길차로 운영의 경우 측방여유폭에 차량 운행을 허가함으로서 도로 용량을 증가시켜 소통개선 측면에서 효과를 가질 수 있다. 이에 본 연구에서는 갓길차로 개요 및 국내 운영기준, 해외 갓길차로 운영현황 등의 고찰을 통해서 국내에서 시행 중인 갓길차로의 소통개선 효과를 정략적으로 분석하고자 한다. 기존 갓길차로 선행연구의 경우 대부분 특정 날짜에 대한 지점검지 자료만을 활용해서 개별 갓길차로 운영 전후효과를 비교하였다.
제안 방법
- 이에 본 연구에서는 갓길차로 운영 전후 교통영향 및 효과분석을 위해서 1) 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과분석, 2) 도로 축 단위 갓길차로 운영 전후 효과분석 등의 단계로 나누어 분석을 실시한다. 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과는 월별 VDS 속도 중위값을 활용하였으며, 경부선 안성JC→남사IC,동탄JC→기흥IC 구간에 대한 분석을 실시한다.
- 9]에서 해소된 것을 확인할 수 있다. 갓길차로 시행에 대한 객관적인 영향 판단을 위해 동일 요건을 가진 도입 1년 전의 대조군과 비교를 수행하였다. 비교 결과, 대조군인 [Fig.
- 갓길차로 시행으로 인해 오후 첨두시간대의 속도 개선이 이루어진 것을 확인하고, 속도의 변동성을 비교하기 위하여 상자 수염 그림(Boxplot)을 통한 분석을 추가로 수행하였다. [Fig.
- 2]와 같이 오후 첨두시에 해당 구간에서 상류부로 정체가 전이됨을 확인할 수 있었다. 갓길차로 운영 후 안성 분기점에서 발생된 정체가 해소되었고, 객관적인 영향 판단을 위한 대조군인 [Fig. 4]의 갓길차로 도입 1년 전 시공도와 비교를 수행하였다. 비교 결과, [Fig.
- 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과는 월별 VDS 속도 중위값을 활용하였으며, 경부선 안성JC→남사IC,동탄JC→기흥IC 구간에 대한 분석을 실시한다. 갓길차로 운영게시월 기준 전후 2개월의 시공도를 대조군으로 비교하여 효과분석을 실시하였다. 도로 축 단위 갓길차로 운영 전후 효과는 월별 TCS 통행시간 중위값을 활용하였으며, 경부선 천안IC→서울TG, 영동선 문막IC→여주IC 구간에 대한 분석을 실시한다.
- 개별 갓길차로 도입의 효과분석을 위해서 교통정체맵(Speed Contour Plot)을 활용하여 VDS 속도자료의 중위값을 활용한 개별 갓길차로의 효과분석을 실시하였다. 교통정체맵의 경우 시공도 상의 속도값을 구간으로 나누어 색깔을 표시함으로서 전반적인 교통상태 확인이 가능하고 정체 형성 시점 및 해소 시점 비교가 가능하다.
- 경부고속도로의 경우 2008년 버스전용차로 시행으로 일반차로의 용량이 감소되었기 때문에 이에 대한 통행시간의 패턴을 함께 비교하였다. 추가적으로 시계열 교통량 분석을 통해서 축 단위 기반 통행시간 결과와 함께 갓길차로 시행으로 인한 효과를 도출하였다.
- 고속도로 축 기반 소통 분석을 위해 TCS에서 수집된 개별 통행정보를 활용하여 구간 통행시간을 산정하였다. 구간 통행시간의 경우 매월 한달 간의 통행시간 중위값 분석을 통해서 월별 시계열 통행시간 패턴 및 갓길차로 운영시점을 함께 비교하여 이에 대한 효과를 비교하였다.
- 도로 축단위 갓길차로 운영 효과 분석의 경우 경부고속도로의 서울 톨게이트~천안 IC 양방향 구간과 영동고속도로의 여주 IC~문막 IC 양방향 구간에 대한 분석을 수행하였다. 고속도로 축 기반 소통분석을 위해 TCS(Toll Collection System)에서 수집된 개별 통행정보를 활용하여 시행 전후의 구간 통행시간 및 시계열 교통량 분석을 수행하였다.
- 교통정체맵 분석의 시간적 범위는 일별 교통정체맵을 통한 갓길차로 효과분석의 경우 편항된 성능 통계자료가 도출될 가능성이 있고 교통상황의 불규칙적으로 일반화시키는 데 어려움이 있기 때문에 매월 한달간으로 설정하였다. 분석의 공간적범위는 정체 범위를 확인하기 위해서 갓길차로 시행구간 및 상류부 5km 구간으로 설정하였으며, 개별 갓길차로 시행 효과분석을 위해서 운영게시월을 기준하여 운영 전 2개월, 운영후 2개월 및 운영 대조군으로 1년 전 교통상황을 비교하였다.
- 고속도로 축 기반 소통 분석을 위해 TCS에서 수집된 개별 통행정보를 활용하여 구간 통행시간을 산정하였다. 구간 통행시간의 경우 매월 한달 간의 통행시간 중위값 분석을 통해서 월별 시계열 통행시간 패턴 및 갓길차로 운영시점을 함께 비교하여 이에 대한 효과를 비교하였다.
- 도로 축 단위 갓길차로 운영 전후 효과는 월별 TCS 통행시간 중위값을 활용하였으며, 경부선 천안IC→서울TG, 영동선 문막IC→여주IC 구간에 대한 분석을 실시한다.
- 도로 축단위 갓길차로 운영 전후 효과는 개별 축 단위 비교가 가능한 월별 TCS 통행시간자료의 중위값을 활용하였으며, 경부선 천안IC→서울TG, 영동선 문막IC→여주IC 구간에 대한 분석을 실시하였다.
- 도로 축단위 갓길차로 운영 효과 분석의 경우 경부고속도로의 서울 톨게이트~천안 IC 양방향 구간과 영동고속도로의 여주 IC~문막 IC 양방향 구간에 대한 분석을 수행하였다. 고속도로 축 기반 소통분석을 위해 TCS(Toll Collection System)에서 수집된 개별 통행정보를 활용하여 시행 전후의 구간 통행시간 및 시계열 교통량 분석을 수행하였다.
- 둘째, 고속도로 전반의 소통흐름 개선여부를 판단하기 위해 축 개념의 소통 분석을 통한 효과 비교를 수행하였다. 도로 축단위 갓길차로 운영 전후 효과는 개별 축 단위 비교가 가능한 월별 TCS 통행시간자료의 중위값을 활용하였으며, 경부선 천안IC→서울TG, 영동선 문막IC→여주IC 구간에 대한 분석을 실시하였다.
- 또한 갓길차로 운영 후 속도 개선여부를 정량적으로 분석하기 위해 운영 전후 시공도 상의 속도편차에 기반하여 [Fig. 5]와 같이 교통정체맵을 도출하였다.
- 시계열 감소패턴의 경우 해당 분석 기간 동안 경향성을 보여주는 효과적인 지표인 추세선을 활용하여 나타냈다. 또한 구간 월별 교통량 자료를 활용하여 구간 교통량과 구간 길이의 곱으로 총 주행거리(Vehicle Kilometer Travelled, VKT)를 환산하고 분석을 수행하였다.
- 마지막으로 [Table 3]과 같이 갓길차로 도입 이전 시점을 기준년으로 하여 갓길차로 운영 전후의 각 노선별 통행시간 감소와 총 주행거리 변화에 대한 정량적인 분석을 수행하였다. 분석 결과, 경부고속도로 및 영동고속도로의 갓길 주행구간 내 첨두시 통행시간이 감소하는 패턴을 보이는 것을 확인하였다.
- 본 연구에서는 갓길차로 운영의 공간적 범위로서 현재 갓길차로를 설치 및 운영 중인 경부고속도로와 영동고속도로에서 CCTV 및 일별 정체 맵을 통한 분석에서 얻은 교통정체 정보를 토대로 정체가 많이 발생하는 구간을 선정하여 갓길차로 도입 효과를 분석하였다. 갓길차로의 도입은 1개 차로가 증가하는 효과가 있기 때문에 도로용량의 증대를 가져올 수 있다.
- 갓길차로의 도입은 1개 차로가 증가하는 효과가 있기 때문에 도로용량의 증대를 가져올 수 있다. 본 연구에서는 기존 4차선에서 5차선으로 용량 증대 효과를 가지는 경부고속도로와 2차선에서 3차선으로 용량 증대 효과를 가지는 영동고속도로 내 반복정체 구간을 분석하였다.
- 분석의 공간적범위는 정체 범위를 확인하기 위해서 갓길차로 시행구간 및 상류부 5km 구간으로 설정하였으며, 개별 갓길차로 시행 효과분석을 위해서 운영게시월을 기준하여 운영 전 2개월, 운영후 2개월 및 운영 대조군으로 1년 전 교통상황을 비교하였다.
- 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과 분석은 경부고속도로 서울방향 안성 분기점~남사 IC 구간과 동탄 분기점~기흥 IC 구간에서 수행하였다.
- 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과는 월별 VDS 속도 중위값을 활용하였으며, 경부선 안성JC→남사IC,동탄JC→기흥IC 구간에 대한 분석을 실시한다.
- 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과는 월별 VDS 속도 중위값을 활용하였으며, 시간에 따라 반복정체가 주기적으로 발생하는 경부선 안성JC→남사IC, 동탄JC→기흥IC 구간에 대한 분석을 실시하였다.
- 이는 검지 체계의 차이로 인한 것으로, TCS는 IC 기준으로 수집되고, VDS는 지점 검지로 자료가 수집되기 때문이다. 이로 인해 통행 완료 차량의 통행시간 자료와 지점을 통과하는 전체 차량의 속도 자료 사이에 일부 표본 차가 발생할 수 있기 때문에 시공도 기반과 도로 축단위 기반으로 구분하여 각각 분석하였다.
- 또한 지점점지 자료만을 활용한 속도비교는 일부 정체를 통한 편향된 통계 도출의 가능성이 있으며, 교통상황의 불규칙성으로 인해 객관적인 비교분석에 단점을 가진다. 이에 본 연구에서는 갓길차로제 운영구간의 연속적 확보에 따라 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과분석 및 도로축 단위 갓길차로 운영 전후 효과분석 등을 수행한다. 이는 기존 선행 연구들의 한계인 시간적 범위의 제한을 벗어날 수 있고, 고속도로 갓길차로 운영 전후 정량적 교통영향 분석이 가능하다는 장점을 가진다.
- 기존 선행 연구들에서는 지점검지 자료를 활용한 갓길차로 운영 전후 분석만 실시되어 시공간적 제약으로 인하여 실제 교통상황을 반영하지 못하는 한계를 보였다. 이에 본 연구에서는 기존 연구들의 한계를 극복하기 위해서 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과분석 및 도로 축 단위 갓길차로 운영 전후 효과분석으로 나누어 갓길차로의 종합적인 교통 운영 분석을 실시하였다. 본 연구에서 도출한 연구결과를 요약하면 다음과 같다.
- 이와 같이 해외 선진국에서 운영 중인 갓길차로 운영 현황 및 사례 조사를 통해 국내 갓길차로 운영 및 효과 분석에 활용하였다.
- 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과 분석은 경부고속도로 서울방향 안성 분기점~남사 IC 구간과 동탄 분기점~기흥 IC 구간에서 수행하였다. 정체 분석을 위해 VDS(Vehicle Detection System)에서 수집된 속도자료를 활용하여 개별 갓길차로에 대한 시행 전후 속도의 중위값을 비교하였다.
- 첫째, 정체 형성 및 해소 시점의 비교를 위해 시공도 기반 소통 분석을 수행하였다. 시공도 기반 개별 갓길차로 운영 전후 효과는 월별 VDS 속도 중위값을 활용하였으며, 시간에 따라 반복정체가 주기적으로 발생하는 경부선 안성JC→남사IC, 동탄JC→기흥IC 구간에 대한 분석을 실시하였다.
- 경부고속도로의 경우 2008년 버스전용차로 시행으로 일반차로의 용량이 감소되었기 때문에 이에 대한 통행시간의 패턴을 함께 비교하였다. 추가적으로 시계열 교통량 분석을 통해서 축 단위 기반 통행시간 결과와 함께 갓길차로 시행으로 인한 효과를 도출하였다. 시계열 감소패턴의 경우 해당 분석 기간 동안 경향성을 보여주는 효과적인 지표인 추세선을 활용하여 나타냈다.
대상 데이터
- 따라서 본 연구에서는 다른 영향 요인들에 의한 영향을 줄이고자 동일 기간 및 시간을 분석에 활용하였고, 추석, 설날 등 명절이 포함된 경우 해당 달을 분석에서 제외하였다. 고속도로 노선망의 변화, 교통 관리 개선 및 기타 교통 정보의 개선 등 다른 외부 조건으로 인한 영향을 줄이기 위해 분석 구간 선정 시 이를 고려하여 시행 전후에 교통 상황의 변화가 없는 구간으로 선정하였다.
성능/효과
- 갓길차로 시행으로 인해 오후 첨두시간대의 속도 개선이 이루어진 것을 확인하고, 속도의 변동성을 비교하기 위하여 상자 수염 그림(Boxplot)을 통한 분석을 추가로 수행하였다. [Fig. 6~7]에서 시계열 속도편차 비교를 통해 시간대별 속도개선 폭을 확인해 본 결과, 분석구간의 구간속도는 평균 7.24km/h 개선되었으며, 정체 시 운영되는 갓길차로의 특성으로 인하여 1개 차로가 증대되면서 도로 용량 증가 및 정체 속도 개선이 이루어졌다.
- 개별 갓길차로 운영 전후 교통정체맵 분석 결과, 갓길차로 운영으로 인해 도로용량 증가 후 교통소통이 개선됨을 보였다. 그러나 상류부에 정체가 형성되지 않더라도 하류부 정체 형성이 가능하기 때문에 개별 갓길차로를 포함한 상류부 5km 단위 구간분석의 경우 분석결과의 일반화에 어려움이 존재한다.
- 경부고속도로 부산방향 서울 톨게이트~천안 IC 구간의 통행시간 분석 결과, 서울방향과 동일하게 감소하는 경향성을 확인하였다. 부산방향의 경우 2011년 기흥 IC~오산 IC 구간 및 오산 IC~남사 IC 구간의 갓길차로 시행으로 인해 급격히 통행시간이 감소하는 경향성을 보였다.
- 14~19]는 경부고속도로와 영동고속도로의 중위 통행시간과 총 주행거리 비교를 통한 도로 축 단위 갓길차로 운영효과의 분석 결과를 보여준다. 경부고속도로 서울방향 천안 IC~서울 톨게이트 구간의 분석 결과, 오후 첨두시 통행시간이 감소하는 경향성을 보이며, 이는 2006년 이후에 도입된 개별 갓길차로의 효과로 판단된다. 특히 2008년 이후 버스전용차로의 도입으로 일반차로의 용량이 감소되었지만 갓길차로 효과로 인해 통행시간은 오히려 감소하는 패턴을 보이고 있다.
- 1%가 증가함에도 불구하고 갓길차로 시행 구간에서 첨두시 통행시간 감소 효과가 발생하였다. 고속도로 및 주행방향별 교통량에 따라 경부고속도로와 영동고속도로에서 약 5.2~40.9%의 통행속도 감소 효과를 보였다.
- 부산방향의 경우 2011년 기흥 IC~오산 IC 구간 및 오산 IC~남사 IC 구간의 갓길차로 시행으로 인해 급격히 통행시간이 감소하는 경향성을 보였다. 또한 서울방향과 마찬가지로 버스전용차로의 도입으로 일반차로 용량이 감소되었지만 통행시간은 오히려 증가하는 패턴을 가지는 것을 관찰하였다. 분석 결과에서 총 주행거리는 증가하지만 통행시간은 감소하는 패턴을 보이고 있어, 갓길차로 효과에 의한 영향으로 판단된다.
- 분석 결과, 갓길차로 운영 전에 반복적으로 형성되었던 교통정체가 갓길차로 운영 후에 해소된 것을 확인할 수 있었으며, 안성IC→남사 IC 구간에서 7.2km/h, 동탄JC→기흥JC 구간에서 11.7km/h 속도가 개선되었다.
- 마지막으로 [Table 3]과 같이 갓길차로 도입 이전 시점을 기준년으로 하여 갓길차로 운영 전후의 각 노선별 통행시간 감소와 총 주행거리 변화에 대한 정량적인 분석을 수행하였다. 분석 결과, 경부고속도로 및 영동고속도로의 갓길 주행구간 내 첨두시 통행시간이 감소하는 패턴을 보이는 것을 확인하였다. 갓길차로제운영 전에 비해 차량의 총 주행거리가 경부고속도로에서 27.
- 분석 결과, 경부고속도로 서울방향 안성 분기점~남사 IC 구간의 경우 운영 전 안성 분기점에서 반복적으로 정체가 형성되었으며, [Fig. 2]와 같이 오후 첨두시에 해당 구간에서 상류부로 정체가 전이됨을 확인할 수 있었다. 갓길차로 운영 후 안성 분기점에서 발생된 정체가 해소되었고, 객관적인 영향 판단을 위한 대조군인 [Fig.
- 또한 서울방향과 마찬가지로 버스전용차로의 도입으로 일반차로 용량이 감소되었지만 통행시간은 오히려 증가하는 패턴을 가지는 것을 관찰하였다. 분석 결과에서 총 주행거리는 증가하지만 통행시간은 감소하는 패턴을 보이고 있어, 갓길차로 효과에 의한 영향으로 판단된다.
- 마찬가지로 영동고속도로 양방향 여주 IC~문막 IC 구간의 경우에도 통행시간 분석결과 감소하는 경향성을 확인하였다. 분석 구간의 총 주행거리는 지속적으로 증가하였지만 이와 반대로 통행시간은 감소하는 것으로 나타나 갓길차로 도입으로 인한 효과를 확인하였다.
- 도로 축단위 갓길차로 운영 전후 효과는 개별 축 단위 비교가 가능한 월별 TCS 통행시간자료의 중위값을 활용하였으며, 경부선 천안IC→서울TG, 영동선 문막IC→여주IC 구간에 대한 분석을 실시하였다. 분석결과 갓길차로 운영 전후 경부선 서울방향 11.5%, 부산방향 5.2%, 영동선 강릉방향 40.9%, 인천방향 24.9% 통행시간 감소 효과를 보였다. 그리고 총 주행거리(VKT)의 경우 경부선 27.
- 특히 2008년 이후 버스전용차로의 도입으로 일반차로의 용량이 감소되었지만 갓길차로 효과로 인해 통행시간은 오히려 감소하는 패턴을 보이고 있다. 총 주행거리의 경우 2004년 이후부터 증가하는 경향성을 보이고 있지만 갓길차로의 영향으로 총 통행시간은 감소하는 것으로 나타났다.
후속연구
- 갓길차로는 대체 도로의 확장 및 건설사업 없이 적은 비용으로 도로용량의 증대를 가져올 수 있으나, 일반차로 및 길어깨 폭 축소로 인해 우측 측방 여유 폭 확보, 비상차량대피 공간 등 원래 기능적인 측면을 수행할 수 없는 교통안전에 문제를 가져올 수 있다. 따라서 향후 연구에서는 갓길차로 운영 시 교통사고 등 안전성 측면에 대한 고려와 갓길차로 시행으로 인한 득실 효과에 대한 종합적인 비교가 필요할 것으로 판단된다. 이를 통해 본 연구 결과는 향후 고속도로 갓길차로 설치 및 선제적 교통운영전략 수립에 효과적으로 활용되어질 수 있을 것으로 판단된다.
- 이러한 지점점지 자료만을 활용한 효과분석의 경우 갓길차로 운영 전후 정량적 효과평가에 한계를 가진다. 또한 갓길차로 시행 구간에 대한분석만 실시하여 도로 축 단위의 효과분석 및 교통영향 분석에는 한계를 보였다.
- 셋째, 운영 전후 비교 분석 연구의 경우 대상 요인 외 다른 요인들이 분석에 포함될 경우 일반화 된 분석이 어려울 수 있다. 따라서 본 연구에서는 다른 영향 요인들에 의한 영향을 줄이고자 동일 기간 및 시간을 분석에 활용하였고, 추석, 설날 등 명절이 포함된 경우 해당 달을 분석에서 제외하였다.
- 따라서 향후 연구에서는 갓길차로 운영 시 교통사고 등 안전성 측면에 대한 고려와 갓길차로 시행으로 인한 득실 효과에 대한 종합적인 비교가 필요할 것으로 판단된다. 이를 통해 본 연구 결과는 향후 고속도로 갓길차로 설치 및 선제적 교통운영전략 수립에 효과적으로 활용되어질 수 있을 것으로 판단된다.
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