Improving Road Research With Traffic Safety Checking Vehicle

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교통안전점검차량(TSCV)을 활용한 현장조사방식 개선

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이승훈 김병은 윤여일 김용석

Ⅰ. 서론

국민소득 증가와 삶의 질이 향상됨에 따라 1980년 후반부터 자동차 등록대수가 급격히 증가하여 현재(2011년 기준) 1,843만대를 초과하였으며, 이와 더불어 자동차간의 교통사고 역시 급격히 증가하였다. 이에 정부에서는『교통사고 사상자 절반줄이기』프로젝트 등을 통하여 교통사고 줄이기에 앞장서 왔다. 그 결과, 교통사고 사망자 수는 2002년 7,222명에서 2011년 5,229명으로 지난 10년간 꾸준히 감소하고 있다. 하지만 우리나라 교통사고는 연간 221,711건(2011년 기준)으로 OECD국가와 비교해 볼 때 여전히 높은 수준이다(도로교통공단, 2012).

교통사고의 원인은 크게 사람, 차량, 환경(도로) 적 요인으로 구분할 수 있으며, 이 중 환경(도로) 적 요인이 차지하는 부분은 28-34%이다(Ogden

1996). 이는 도로환경개선을 통해 최대 30%이상의 교통사고를 감소시킬 수 있다는 것을 의미한다. 이에 우리나라에서는 교통사고 잦은 곳 개선사업, 도로 교통안전진단 및 점검 등 도로환경개선 사업을 추진하고 있다.

도로환경개선을 위해서는 먼저 현장조사가 선행 되어야 하는데, 기존현장조사 방식은 조사원이 직접 도로현장에서 관측 장비를 이용하여 측정하기 때문에 교통사고 위험에 노출되는 문제점이 있으며, 특히, 긴 도로구간 점검 시에는 많은 인력과 시간 등을 필요로 한다. 이런 기존방식의 한계점을 극복 하기 위하여 도로교통공단에서는 2011년에 교통 안전점검차량을 개발하고 운용하여 ‘대구세계육상 선수권대회 로드경기구간’, ‘전국 교통사고 잦은 구 간’, ‘경찰청 합동 위험도로구간’, ‘대형교통사고 발 생지점’ 점검 등을 수행하였다.

본고에서는 위험, 시간 및 인력소요 등 기존 현

이승훈 : 도로교통공단 안전개선처, [email protected], Phone: 02-2230-6168, Fax: 02-2230-6113 김병은 : 도로교통공단 안전개선처, [email protected], Phone: 02-2230-6484, Fax: 02-2230-6113 윤여일 : 도로교통공단 안전개선처, [email protected], Phone: 02-2230-6483, Fax: 02-2230-6113 김용석 : 도로교통공단 안전개선처, [email protected], Phone: 02-2230-6073, Fax: 02-2230-6113

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그림 1. 교통안전점검차량 주요기능 및 특징

그림 2. 도로기하구조 조사화면(도로선형) 장조사방식의 한계를 극복할 수 있는 첨단 교통안

전점검차량(TSCV, Traffic Safety Checking Vehicle)의 기능 및 분석사례 소개를 통하여 새로운 현장조사방식의 패러다임을 제시하고자 한다.

Ⅱ. 교통안전점검차량(TSCV)의 개요 1. 교통안전점검차량의 개념

교통안전점검차량(TSCV)이란 위성항법장치(GPS, Global Positioning System), 관성측정장치 (IMU, Inertial Measurement Unit), 전방위 카메라, 회전식 레이저 등을 탑재하여 도로의 기하 구조, 포장상태 등을 자동으로 계측 및 분석하는 다기능 첨단조사차량이다.

이 차량은 그림 1과 같이 도로기하구조 조사, 도로안전시설 조사, 도로포장상태 조사 및 도로 3 차원 공간정보 조사부문으로 구성된다.

2. 도로기하구조 조사

위성항법보정장치(DGPS, Differential GPS), 관성측정장치, 레이저를 이용하여 도로의 평면선형, 종단선형 및 편경사를 실시간으로 수집하고 표출한다.

관성측정장치는 가속도, 회전방위각 측정을 통해 차량의 움직임을 관측하며, GPS가 수신되지 않은 음영지역(터널, 도심지 등)에서 차량의 위치 및 자세정보를 보정한다. 또한 고정밀 디지털 거리측정

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그림 7. 종단평탄성 측정 개념도 그림 6. 안전표지 등 지도상 DB화화면 그림 3. 도로기하구조 조사화면(편경사 등)

그림 5. 안전표지 등 자동인식화면 그림 4. 도로안전시설 변위측정화면

그림 8. 소성변형 측정 개념도 기(DMI, Distance Measurement Instrument)를

통하여 각종 데이터의 거리기반 자료 수집을 가능 하게 하였다. 그림 2, 그림 3은 도로기하구조 조 사화면의 예시를 나타낸다.

3. 도로안전시설 조사

회전식 레이저를 탑재하여 도로의 3차원 공간 데 이터를 수집하고 전방위 카메라로 취득한 영상과

매칭(Matching)시켜 도로안전시설의 설치규격, 위치 및 변위를 그림 4와 같이 측정한다.

또한, 전방위 카메라에서 수집하는 영상과 위성 항법장치 및 관성항법장치로부터 얻어지는 위치 좌표를 활용하여 그림 5와 같이 도로안전표지와 노면표시를 자동으로 인식하고 지도상에 수집한 데이 터를 그림 6과 같이 DB화 한다(2012년 추가기능).

4. 도로포장상태 조사

고정밀 레이저 센서와 관성항법장치를 활용하여 도로포장의 승차감 저해요소를 정량적으로 분석하고 국제평탄성지수(IRI¹⁾) 산출한다. 또한 회전식 레이저 센서를 이용하여 우천 시 수막현상이 발생할 수 있는

1) IRI(International Roughness Index) : 국제적으로 통용되는 포장의 평탄성을 나타내는 값(국토해양부, 2011)

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그림 9. 도면화 개념도

그림 10. 3D 레이저 스캐너 조사화면

그림 11. 도면화 작업화면

그림 12. 시거분석화면(시거 110m)

그림 13. 시스템 동기화

도로포장의 소성변형을 측정한다. 종단평탄성 및 소성 변형 측정의 개념도는 그림 7, 그림 8과 같다.

5. 도로 3차원 공간조사

2012년에 추가된 핵심기능으로 고정밀 3D 레

이저 스캐너를 추가로 탑재하여 그림 9, 그림 10, 그림 11과 같이 주변의 정밀 3D 공간정보를 수집 하고, 이를 활용하여 CAD도면으로 변환한다.

또한 회전식 레이저로 수집된 공간 데이터를 이 용하여 그림 12와 같이 차량주행 중 시야 확보에 어려움이 있는 지점을 판단한다.

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평면 선형

곡선반경_{  }

헤딩변화

진행거리

종단 선형

종단경사 ^진행거리 고도변화

^×

표 1. 곡선반경 및 종단경사 산출개념도

GPS 단독 ‧ 차량에 장착된 GPS만으로 위치측정 이동국 +

기지국 방식

‧ 이동국(차량) 및 기지국(기준점)

‧ 2개의 GPS를 이용하여 위치측정 VRS 방식 ‧ 기준점을 상시관측소 좌표이용

‧ 통신기기를 이용한 기지국자료 획득 표 2. 위치측정 정밀도 확보 방식

Ⅲ. 데이터 수집 및 가공

디지털 거리측정기(DMI), 전방위카메라, 회전 식 레이저 등 각 센서로부터 수집한 데이터를 활용 하여 도로 기하구조 등을 분석하기 위해서는 각 시 스템의 동기화가 필요하다.

1. 데이터 동기화

각 센서로부터 수집되는 데이터를 디지털 거리 측정기에서 출력되는 1mm간격의 정보를 기준으 로 하여 그림 13과 같이 동기화한다.

2. 도로기하구조 분석

위성항법장치와 관성항법장치로 수집되는 차량의 움직임 변화(헤딩) 및 고도변화 등을 통하여 도로 기하구조 분석을 수행한다.

평면선형의 경우 차량의 헤딩 변화와 진행거리를 이용하여 곡선반경을 산출하며, 종단선형의 경우 고도변화와 전행거리를 이용하여 종단경사를 표 1과 같이 산출한다.

3. 위치정보 정밀도 확보

기본적으로 위치정보는 위성항법장치(GPS)를 이용하여 위치정보를 수집하지만, GPS 단독으로 사용할 경우에 대한 정밀도를 보완하기 위하여 표 2와 같이 ‘이동국-기지국 방식’, ‘VRS 방식’ 기능을 추가 하였다.

이동국-기지국 방식은 차량에 장착된 GPS 이외에 다른 GPS 기준국을 설치하여 GPS의 위치를 보정 하는 방식을 말하며, 위치 정확도가 높고 인터넷이 되지 않는 상황에서도 사용할 수 있는 장점이 있다.

그리고 VRS 방식은 무선 모바일 인터넷망을 통해 실시간 GPS의 위치를 보정하는 방식으로 위치 정확도가 높고 이동성이 좋은 방식이다.

Ⅳ. 데이터 분석

각종 센서로부터 수집된 데이터를 분석하기 위하 여 구글 맵과 연동한 전용 분석프로그램을 구축하였 으며, 이를 활용하여 전국 교통사고 잦은 구간, 대 형 교통사고 발생지점 분석 등에 활용하였다.

1. 분석프로그램

구글 맵(Map)상에 그림 14와 같이 조사궤적을 표출함으로써 쉽게 조사 위치를 확인할 수 있으며, 평면선형, 편경사, 종단선형, 소성변형, 종단평탄 성의 분석결과를 그래프로 표시한다. 또한 전방위 카메라 영상과 회전식 레이저 공간 데이터를 통하여 그림 15와 같이 주변 시설물의 변위(높이, 폭 등)와 도로 차로폭 측정이 가능하며, 분석된 결과는 그림 16과 같이 저장 또는 출력이 가능하다.

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그림 17. 편경사 부적정구간 분석사례(’11. 4)

그림 14. 분석프로그램 화면(도로기하구조 분석)

그림 15. 분석프로그램 화면(도로시설물 분석)

그림 16. 분석프로그램 산출물

2. 분석사례

2011년 1월 교통안전점검차량을 처음으로 운 용하여 ‘전국 교통사고 잦은 51개 구간’, ‘2011대 구세계육상선수권대회 로드경기구간’, ‘경찰청 합 동 위험도로 32개 구간’, ‘대형교통사고 발생지점’

점검 등을 수행하고 과학적인 분석을 통하여 개선 (안)을 도출하였다.

그림 17은 교통안전점검차량을 활용하여 편경

사가 부적정한 구간을 분석한 사례이다. 이 구간 (전라남도 해남군)은 터널 전방 곡선부 구간에 차 량이 차로를 이탈하여 터널 입구에 추돌하는 사고가 자주 발생하는 곳으로 기존조사 방식으로 사고원인을 찾기에는 한계가 있었다. 이에 교통안전점검차량을 이용하여 점검을 수행하였으며, 분석결과, 곡선부 편경사 설치가 부적정한 것으로 나타났다.

Ⅴ. 맺음말

교통사고 원인 중 하나인 도로환경을 개선하기 위해 정부에서는 1987년부터 교통사고 잦은 곳 개선사업을 도입하여 사고 잦은 곳의 교통사고를 평균 27.7% 감소시켰다(도로교통공단, 2011).

또한, 도로교통안전진단 제도를 도입(교통안전법 개정, 2006)하여 교통사고를 반복적으로 유발시 키는 교통시설의 안전결함요인에 대해 설계단계에 서부터 미연에 제거함으로써 교통사고 감소에 기여 하고 있다. 하지만 도로환경개선을 위한 기존의 현 장조사 방식은 많은 인력과 시간이 소요되고, 현장 조사원이 교통사고의 위험에 노출되는 등의 문제 점을 가지고 있다.

이에 본고에서는 위험, 시간소요 등 기존 현장 조사방식의 한계를 극복할 수 있는 교통안전점검 차량(TSCV)의 기능 및 운용사례 소개를 통하여 새로운 현장조사방식의 패러다임을 제시하였다.

교통안전점검차량은 2011년 운용 이래 전국적 으로 그 기능 및 효과를 인정받아 수요가 급격히 증가하고 있다. 이러한 전국 수요에 대응하기 위하여 도로교통공단에서는 2012년에 기능이 업그레이드 (도면화를 위한 3D 공간정보 취득, 노면표시 및

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안전표지 자동인식, 시거분석 등)된 점검차량을 추가로 제작하였다.

향후 도로환경개선을 위한 현장조사에 교통안전 점검차량 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상 되며, 전국 위험구간의 도로환경을 점검하고 개선 하여 우리나라 교통사고감소는 물론 국민 생명살 리기에 기여할 것으로 기대된다.

참고문헌

교통안전법 (2006).

국토해양부 (2011), 도로포장 구조 설계 요령.

국토해양부 등 (2008), 교통사고 사상자 절반줄 이기 종합시행계획(2008-2012).

도로교통공단 (2011), 2011년 교통사고 잦은 곳 기본개선계획 및 효과분석.

도로교통공단 (2011), 도로시설물 종합안전점 검 시스템 사용자 설명서.

도로교통공단 (2012), 2011 교통사고 통계분석.