<그림 1> RoSSAV 차량 내외부
도로안전성 조사 분석 차량 (Road Safety Survey and Analysis Vehicle)을 이용한
도로 안전성 분석 사례 연구
1)
양충헌, 윤덕근, 이준석, 김홍상, 성정곤
I. 서론
우리나라의 도로 교통안전과 관련된 인적, 환경적 요인이 체계화되지 않 았기 때문에 교통사고는 감소하고 있지 않은 실정이다. 도로주행 환경 측면 에서 정확한 현황파악이 가능하다면, 이에 대한 대책 수립과 위험요소 제거 가 가능함에 따라 결과적으로 교통사고를 감소시켜 그 피해를 줄일 수 있을
양충헌：한국건설기술연구원 선임연구원, chyang@kict.re.kr, 직장전화:031-910-0184, 직장팩스:031-910-0746 윤덕근：한국건설기술연구원 선임연구원, dkyun@kict.re.kr, 직장전화:031-910-0159, 직장팩스:031-910-0746 이준석：한국건설기술연구원 선임연구원, jaslee@kict.re.kr, 직장전화:031-910-0613, 직장팩스:031-910-0746 김홍상：명지대학교 교통공학과 교수, hskim@mju.ac.kr, 직장전화:031-330-6501, 직장팩스:031-330-2885 성정곤：한국건설기술연구원 도로연구실장, jgsung@kict.re.kr, 직장전화:031-910-0179, 직장팩스:031-910-0746
구분 장착센서/장비 기능
도로선형분석 시스템
GPS/INS 통합시스템 도로선형정도 수집 각종 센서의 통합기준
전방 영상 도로시설물 위치정보추출
축하방 영상 차선추출 (차량 궤적 정보 및 차로폭 계산)
노변 영상 노변의 경관정보 제공
회전식 레이저 이동 중 도로 정보 취득 및 도로의 모델링 도로노면 조사
분석 시스템
노면 평탄성 측정 장비 종단평탄성(IRI), 소성변형 노면 균열 조사 및 분석 장치 노면포장상태 측정 노면 대기온도 습도 측정 장비 노면 결빙구간 예측
도로환경 조사 분석 시스템
각종 카메라 도로주변 시설물 취득
도로 차로 추출
고정식 레이저 스캐너 도로 시설물의 상세 정보 취득 회전식 레이저 스캐너 이동 중 도로 시설물 정보 취득
통합시스템
거리계 (DMI) 일정 간격으로 상세정보 취득
동기화 장치 각종 센서들의 다른 데이터 취득정보의
표준화
각종 운용 컴퓨터 각 기능에 맞는 데이터 처리용 출처: 도로안전성조사분석차량개발 (5차년도), 건기연 2007-092
<표 1> 도로 안전성 조사 분석 차량의 기능 및 장착 센서
것이다. 이러한 목적으로 한국건설기술연구원 도로연구실에서는 도로안전 성 조사 분석 차량 (RoSSAV)을 개발하여, 현재 운영 중에 있다. <그림 1>
은 RoSSAV 차량의 내부 및 외부를 촬영한 것이다.
도로 안전성 조사 분석 차량은 <표 1>과 같이 4개의 시스템으로 구성된다.
본 연구에서는 RoSSAV 차량을 이용하여 영동고속도로 사고 잦은 구간 3구간에 대한 현장조사를 통해 기하구조와 기상여건에 따른 문제점을 찾아 이에 대한 대처방안을 수립하였다.
Ⅱ. 본론
1. 조사의 개요RoSSAV를 이용하여 조사한 구간은 영동고속도로의 6.3km 구간이며 <표 2>와 같다.
지사 노선명 이정표 (km) 방향 연장(m) 비고 대관령 영동선 188.40 ～ 189.40 인천 1,000 I 구간 대관령 영동선 206.50 ～ 209.80 인천 3,300 II 구간 대관령 영동선 227.00 ～ 229.00 강릉 2,000 III 구간
합계 6,300
<표 2> 영동고속도로 현장조사구간
2. 연구 수행 방법
본 연구는 총 5단계를 거쳐 진행되었다. 우선, 도로선형과 3개구간에 대한 교통사고자료를 수집하고, 도로 안전성 조사 분석 차량을 통해 현장조사를 실시하였다. 이 단계에서 도로 기하구조와 노면온도, 영상취득을 통한 주변 시설물 정보에 대한 자료를 수집하게 된다. 수집한 자료를 바탕으로 데이터 분석을 실시하고, 이를 통해 문제점을 파악하고, 이에 대한 개선안을 도출하 였다. <그림 2>은 본 연구의 전체적인 수행방법을 도식화 한 것이다.
<그림 2> 연구수행방법
3. 구간별 교통사고 현황
1) I 구간 (165.1km~165.9km-인천방면, L=800m)에서의 교통사고현황
Ⅰ 구간은 종단경사가 -3.91%로 사고지점을 포함하여 구간길이가 900m 까지 이어지고 있다. 하향경사로 이루어진 직선구간과 우로 굽은 곡선이 연속 인 곡선부 구간에서 주행차량의 과속에 의한 교통사고가 발생하였다. 해당구 간에서 발생된 사고를 시간대로 분류해 보면, 야간과 여명기에 집중되어 있어 타 구간에 비교해 야간 시 시거불량에 따른 사고의 위험성이 높은 것으로 판 단되고 있다. 또한, 노면조건이 습윤 상태에서 사고가 많이 발생되어 우천 시 차량 미끄러짐에 따른 노면이탈이 시거불량과 함께 주 사고요인으로 분석 되었다.
<그림 3> Ⅰ구간(165.1km~165.9km-인천방면) 현장사진
2) II 구간(189.3km~188.5km-인천방면, L=800m) 교통사고 현황
Ⅱ 구간의 경우 종단경사 -1.11%이고 곡선길이가 800m 가량 이어지다 가 종단경사 -2.24% 의 곡선길이가 610m로 변이되는 구간이다. 종단 변
경지점(188.9km) 포함하여 평면선형은 각각 910m 와 164m로 이루어진 선형구간이다. 이 구간에서의 야간사고가 전체 사고 건수 중 절반을 차지하 였고 그 중에서 특히, 노면이 습윤인 상태에서 많이 발생하였다. 해당구간 의 전반적 사고요인은 기하구조 측면에서 종단경사 변화구간 (-1.11% ⟶ -2.24%)의 내리막구간에서의 과속과 함께 열악한 기상조건(강우, 야간)에 대처하는 운전자의 안전인식 부족이 사고의 주요인으로 분석되었다.
<그림 4> Ⅱ구간(189.3km~188.5km-인천방면) 현장사진
3) III 구간(228.1km~229.0km-강릉방면, L=900m) 교통사고 현황
Ⅲ 구간은 3개 구간 중 사고건수가 가장 적었지만 발생된 사고마다 사상 자가 발생되어 EPDO(Equivalent Property Damage Only) 지수가 높 게 산정되었다. 따라서 발생된 교통사고 심각도가 가장 큰 것으로 나타났 다. 이 구간의 선형은 종단경사가 -5.00%, 구간길이가 2020m 구성되고 있고, 평면선형의 곡선반경은 1200m, 곡선길이가 164m 인 완화곡선으로 구성되었다. 이 구간 전‧후 지속적인 하향경사(-5.00%)로 인한 과속 유발 가능성이 큰 구간이다. 전반적으로 해당구역에 발생된 사고의 원인은 급경 사로 인한 과속, 제동장치결함, 핸들과대조작이 주원인으로 분석된다.
<그림 6> 차량의 궤적 정보를 이용한 평면선형 분석 및 결과 창
<그림 5> Ⅲ구간(228.1km~229.0km-강릉방면) 현장사진
4. 도로 안전성 조사 분석 차량을 이용한 도로 선형 및 온도 분석
도로안전성 조사 분석 차량을 이용하여 현장에서 수집한 데이터를 이용 하여 각 구간에 따른 평면과 종단선형을 분석하였다.
1) 평면선형 분석
도로의 평면선형 분석을 위해 차량의 위치와 자세정보를 이용하여 도로의
구분 도면 값(m) 분석 값(m)
Ⅰ 구간 곡선 1 920 925
곡선 2 910 990
Ⅱ 구간
곡선 1 - 823
곡선 2 - 871
곡선 3 850 850
곡선 4 1200 1205
Ⅲ 구간 곡선 1 1250 1257
곡선 2 1100 1106
<표 3> 분석한 결과와 도면과의 평면선형곡산반경 차이
<그림 7> 구간 I. II. III에 대한 평면선형 분석 결과
직선과 곡선을 구분하였다. 평면선형 분석 알고리즘은 평면곡선과 완화곡선의 시점과 종점, 평면곡선 반경, 평면곡선 길이, 완화곡선 파라미터 등을 추출할 수 있다. 현장에서 수집한 자료를 바탕으로 도로선형분석을 위한 software를 통해 좀 더 상세한 결과를 얻을 수 있다. <그림 6>은 RoSSAV차량의 궤적 정보를 이용한 평면선형 분석과 그 결과에 대한 예를 보여주고 있다.
<그림 7>은 RoSSAV 차량을 이용한 평면선형을 나타낸 것으로 구간 내에 서 원곡선과 완화곡선을 구분하기 위해서는 1m 간격으로 차량의 위치를 plot 하고 이를 통해 사용자가 원곡선과 완화곡선의 시점과 종점을 구분한다.
취득한 데이터로 평면선형 분석결과와 도면의 차이는 <표 3>과 같다.
<I 구간>
<II 구간>
<III 구간>
<그림 8> 구간 I. II. III에 대한 종단선형 분석 결과
분석한 결과와 도면 값 사이에는 약간의 차이가 발생하나, 이는 동적인 주행차량 환경에서 수집한 데이터로, 주행차량의 궤적 오차와 차량의 진동 (noise)이 포함될 뿐 아니라, 도로 중심선이 아닌 주행차로에서 도로 선형 자료를 수집하였기 때문에 도면정보와 차이가 발생된 것으로 판단되었다.
그러나 이러한 평면선형 분석은 도면 정보가 없는 구간에 적용할 경우, 매 우 유용할 것으로 판단된다.
2) 종단선형 분석
종단선형분석은 차량의 위치정보를 이용하여 분석한다. 이는 데이터 noise 제거, 종단경사 및 곡선구간의 구분, 종단경사 모델링, 종단경사 교 점 추출, 종단곡선 모델링 및 종단곡선 시종점 판단으로 구분될 수 있다.
이정표(인천방면) 횡단경사
1차로 2차로 도면 값
189.400 km -2.22 -2.25 -2.0
189.380 km -2.20 -2.27 -2.0
189.360 km -2.21 -2.23 -2.0
189.340 km -2.13 -2.21 -2.0
189.320 km -1.73 -1.97 -2.0
189.300 km -0.98 -1.33 -1.3
189.280 km 0.04 -0.17 -0.3
189.260 km 1.06 1.11 0.8
189.240 km 1.86 2.15 1.7
189.220 km 2.55 2.89 2.4
189.200 km 3.08 3.40 2.8
189.180 km 3.45 3.87 3.2
189.160 km 3.66 4.29 3.6
189.140 km 3.94 4.58 4.0
189.120 km 4.13 4.64 4.0
189.100 km 4.28 4.63 4.0
189.080 km 4.38 4.70 4.0
189.060 km 4.51 4.68 4.0
189.040 km 4.62 4.74 4.0
189.020 km 4.62 4.80 4.0
189.000 km 4.48 4.87 4.0
188.980 km 4.21 4.73 4.0
188.960 km 3.87 4.39 3.7
188.940 km 3.54 3.91 3.3
188.920 km 3.15 3.42 -2.9
188.900 km 2.76 3.04 2.4
188.880 km 2.20 2.70 2.0
188.860 km 1.15 2.08 1.0
188.840 km -0.52 0.61 0.0
188.820 km -1.75 -0.86 -2.0
188.800 km -1.94 -1.79 -2.0
188.780 km -1.75 -1.92 -2.0
188.760 km -1.66 -1.86 -2.0
188.740 km -1.67 -1.69 -2.0
188.720 km -1.65 -1.65 -2.0
188.700 km -1.78 -1.81 -2.3
188.680 km -2.13 -2.09 -2.6
<표 4> Ⅰ구간 차로별 횡단경사 측정 값 산출 및 도면 값 사례
<II 구간 노면온도 map>
<III 구간의 노면온도 map>
<그림 9> 구간 II, III에 대한 노면온도 분석 결과 3) 횡단경사 분석
마지막으로 차량의 자세정보를 이용하여 횡단경사를 분석하였다. 횡단경사의 경우 포장면의 변형, 덧씌우기 등으로 인하여 도면 값과 현장 값이 다른 경우가 많이 발생한다. 그러나 횡단경사를 실측하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요될 뿐 아니라 차량의 통행을 금지하지 않고서는 측정 시 위험할 수 있다.
RoSSAV 차량의 경우 주변 교통류 속도에 맞춰 주행한 후 취득된 값을 분석하기 때문에 보다 안전하고, 신속하게 횡단경사를 측정할 수 있는 장점이 있다.
차로별 횡단경사를 분석한 결과와 도면 값의 차이는 <표 4>와 같다.
4) 도로노면온도 분석
도로 노면온도는 대기 온습도 센서, 도로노면 온도 측정 센서, 데이터 통합
구분 문제점 개선안 기하구조 ∙하향경사 종단경사가 지속적으로 이어
지는 구간에서의 과속유발
∙최고제한속도가 80km/h인 운영 구간에서의 구간단속
∙제한속도변이구간 표지
∙과속방지시설물 설치
∙곡선반경변화로 인해 형성된 구간에서 의 운전자 과대핸들조작과 시거불량에 따른 주행성 저하.
∙시선유도시설
∙표지 및 표시 추가 설치
기상여건에 따른 문제
∙노면 습윤으로 인한 노면이탈 사고 ∙노면배수 증진 대책(횡방향 그루 빙, 편경사 높이 조절)
∙마찰력 증대방안(노면절삭)
∙야간 시 열악한 선형조건(종단경사, 작 은 곡선반경)으로 인한 시거불량 유발.
∙Line 조명
<표 5> 영동고속도로 주요 문제점 개선안
컨트롤러 구간, GPS 수신기, DMI. GPS/INS 통합시스템, 동기화장치로 구성되었다. 이를 통해 터널 및 교량 등 도로 환경에 따른 도로의 기상 변화 및 노면 온도를 측정하고, 도로 안전에 큰 영향을 미치는 도로의 결빙 위험성 이 있는 구간을 사전에 파악할 수 있다. 구간 II. III에 대한 노면온도 분석은
<그림 9>와 같다. Thermal mapping을 통해 도로표면 온도 map을 나타낸 것으로 각색상별로 노면온도의 차이를 나타냈다. 이것을 이용하여 겨울철 도 로의 제설 취약구간을 지정하는데 적용할 수 있다.
III. 결론
영동고속도로 분석구간의 사고 원인 및 문제점을 종합적으로 판단하여 가장 문제가 된다고 판단되는 기하구조문제, 기상여건에 따른 문제에 관하 여 <표 5>와 같이 분류하여 현장에서 적용 가능토록 개선안을 도출하였다.
결론에서 제시한 개선 관련 기술사항은 ｢도로안전시설설치 및 관리지침｣
(2000, 건설교통부), ｢도로의 구조⋅시설 기준에 관한 규칙｣ (2000.3, 건 설교통부),｢안전진단 DB카드-고속도로편｣,(2009.4, 명지대학교)의 기준 을 적용하였다.
참고문헌
1. 한국건설기술연구원, 도로안전성 조사 분석 차량 개발, RoSAS (5차년 도), 건기연 2007-092.
2. 한국건설기술연구원, RoSAS 홈페이지 http://rosas.kict.re.kr/index.asp 3. 도로안전시설설치 및 관리지침(2000), 건설교통부.
4. 도로의 구조⋅시설 기준에 관한 규칙(2000), 건설교통부.
5. 안전진단 DB카드-고속도로편(2009), 명지대학교.
6. 영동고속도로 도로안전성분석 및 교통안전대책(2009), 한국건설기술연 구원.
양충헌
윤덕근
이준석
김홍상
성정곤
