김상기 | North Carolina State University 토목공학(교통분야) 박사과정
중앙대학교 도시공학과를 졸업하고 동 대학원에서 석사학위를 취득하였으며, 한국교통연구원 투자분석센터에서 근무하였다. 현재 미국 랄리 소재의 North Carolina State University의 토목환경공학과 내 교통시스템 전공의 Dr. Rouphail과 Dr. Williams 교수의 지도하에 박사과정에 재학 중이며, 주요 연구분야는 첨단 정보통신기술을 활용한 4세대 교통 운영체제 개발과 교통신호 운영 및 Monitoring 최적화 알고리즘 개발 분야다.
-interview
Nagui M.
Rouphail
네기 라파엘 교수는 현재 North Carolina State University에서 토목환경공학과 내 교통시스템 분야의 교수 로 재직 중이며, Institute for Transportation Research and Education(ITRE)의 원장직을 겸임하고 있다.
1950년에 이집트에서 태어난 그는 카이로대학(Cairo University)에서 토목공학을 공부하였고, The Ohio State University에서 석사 및 박사학위를 취득하였다. 이후 1981년 University of Illinois at Chicago에 교수로 부임 하여 1993년까지 근무하다가 1994년부터 현재의 North Carolina State University에서 근무 중이다. 주요 연구 분야는 ITS, 교통운영 및 관리, 교통안전 그리고 교통환경 등 교통과 관련된 거의 모든 분야를 연구하고 있다. 한 국과 관련된 연구로는 서울대학교와 공동연구로 Ubiquitous Transportation Network Modelling and Simulation 프로젝트를 수행하였다. 최근에는 교통안전과 관련된 많은 연구도 수행 중에 있다. 연속류 교통안전에 대해 서는 도심부의 반복·비반복 혼잡 상황에 따른 교통사고 감소방안에 대한 연구를 하였고, Vehicle Trajectory
Tool(VTT)과 같은 첨단 교통정보 수집 및 제공 기술을 활용한 2차사고 검지방안과 2차사고 감소방안 그리고 효율적 도심부 교통운영에 관한 연구를 수행 중에 있다. 또한, 보행자와 자전거 이용자 측면의 안전에 대한 연구로서 비신호교차로, 특히 회전교차로상에서의 보행자 및 자 전거 이용자의 보행 및 횡단 행태에 대한 연구, 현대식 회전교차로 및 Channelized Turn Lane상에서 교통약자인 시각장애인의 횡단 안전에 대한 연구를 수행하였다. 이와 같은 프로젝트들을 비롯하여 70여 건이 넘는 프로젝트 실적과 130여 편 이상의 논문 실적은 그가 교통분야의 발전에 크게 기여한 것을 보여주는 지표다.
네 기 라 파 엘 ( N a g u i M . R o u p h a i l )
네기 라파엘 :
교통안전 향상을 위한
공학적 그리고 문화적 접근법
김상기 | North Carolina State University 토목공학(교통분야) 박사과정
▶ 김상기(이하 ‘김’): 인터뷰에 응해주셔서 감사드립니다. 우선 교수님과 ITRE(Institute for Transportation Research and Education)에 관한 질문으로 인터뷰를 시작하겠습니다. 카이로대학 에서 토목공학 학사학위를 취득하셨는데, 카이로대학은 어떤 학교인가요? 그리고 많은 토목분야 중에 교통분야를 선택하시게 된 특별한 이유가 있으시면 말씀해 주십시오.
▶▶네기 라파엘(이하 ‘라파엘’): 이렇게 인터뷰에 초대해주셔서 고맙습니다. 인터뷰를 하는 동안 제 가 가진 경험과 지식들을 국토연구원의 저널을 읽는 독자들과 공유할 수 있도록 최선을 다하겠습 니다. 질문하신 것처럼 저는 이집트의 카이로대학에서 학사학위를 취득하였습니다. 이집트 카이로 대학은 엄격한 학사규정을 가지고 있어서 일반적으로 토목공학 학사학위를 취득하는 데 5년의 기 간을 요구합니다. 저는 학사과정 2학년 때 교통과 관련된 연구를 하기로 결정하였습니다. 그 이유 는 교통분야는 공학적인 요소와 인간의 심리학적인 요소가 결합된 학문으로 지금까지도 저에게는 매우 흥미로운 분야이기 때문입니다. 예를 들어, 일반적인 다른 공학분야와 같이 교통분야도 과학 적인 분석을 통하여 발생한 사실과 현상들에 대해 연구합니다. 그러나 기타 일반적인 공학분야와 다르게 교통에서 다루는 데이터들은 항상 인간이란 불확실적 요소를 내포하고 있습니다. 따라서 교통분야의 연구자들은 이러한 불확실적인 요소까지 포함하여 연구해야 합니다. 이런 점이 저에게 는 상당히 학문적 흥미를 유발하였고, 그 결과 지금까지 교통이란 분야를 연구하게 된 것 같습니다.
▶ 김: 교수님 말씀에 전적으로 동감합니다. 그러나 그 불확실적인 요소가 사실 저희 연구를 힘들 게 하는 요소이기도 하죠. 그럼 다음 질문으로 넘어가겠습니다. 2002년부터 ITRE의 원장직을 맡
▶Sangkey Kim(hereafter ‘Kim’): First of all, I appreciate for your acceptances of this interview. Before the main questions, I would like to start this interview asking two general questions about you and ITRE organization. You got your B.S degree in Cairo University in Egypt. Could you briefly introduce Cairo University and when you decided to study transportation? Are there any specific reasons to decide studying transportation area?
▶▶Nagui M. Rouphail(hereafter ‘Rouphail’): Thank you Sangkey for this invitation for an interview, I look forward to sharing some of my experience and insights with the readers of this prestigious journal.
Indeed I graduated from Cairo University, the most prestigious university in Egypt a long time ago. Our education was very rigorous, taking five years to receive a Bachelor of Science in Civil Engineering. I decided to study transportation in my “junior year” as I was always fascinated by the mix of hard science and psychology that transportation systems brings to the table. You deal with fact and figures on how traffic control works but there is always an uncertain human element response that you must account for.
Very different from the cut and dry world say of structures or water resources.
▶Kim: I totally agree with your comment but I think the uncertainties make also very difficulties on our researches. You’ve been serving as an ITRE director since 2002. Let me ask next question. Could you introduce the ITRE organization? and What is your role?
▶▶ Rouphail: ITRE is a research and educational Institute within North Carolina State University. As
Nagui M. Rouphail:
Transportation Safety Improvement
: Methods and Culture
고 계신데, ITRE란 어떤 조직인지 설명을 부탁드리겠습니다. 그리고 ITRE 내에서 교수님의 역할 은 무엇인가요?
▶▶라파엘: ITRE는 노스캐롤라이나주립대학교(NCSU) 내에 있는 연구 및 교육 센터로서 올해로 설립된 지 35년이 되었습니다. ITRE 초기에는 NC 주정부 산하 DOT(Department of Transportation) 직원들을 대상으로 교육과 기술 지도를 주로 담당하였으나, 현재 ITRE는 NC지역 내뿐만 아니라 미국 내에서도 영향력 있는 연구조직으로 성장하였고, 전 세계 각국의 정부 및 산하 연구원들과 다 양한 공동연구를 통해서 세계적인 연구기관으로 도약하고 있습니다. ITRE는 다양한 학위를 가진 50여 명 이상의 연구진으로 구성되어 있으며, 이들과 함께 도로, 철도, 대중교통, 대학 내 버스 운영 뿐만 아니라 무인항공기관련 연구와 같이 다양한 연구를 수행하는 연구기관입니다. 아울러 NCSU 에서 공부 중인 많은 학생들도 ITRE의 지원을 받아 연구를 하고 있습니다. ITRE의 운영예산 중 일부는 주정부의 지원을 받고 있으나, 대부분은 연구원의 독자적인 연구활동으로 해외 연구기관과 체결한 연구프로젝트와 미 정부의 R&D 혹은 NCDOT의 수탁과제로 운영되고 있습니다. ITRE에 서 제 역할은 조직의 비전을 정하고 연구원들의 연구활동과 연간 예산을 모니터링하는 것입니다.
그러나 무엇보다도 가장 중요한 부분은 직접 연구에 참여하여 학생들과 연구원들을 지도하는 것입 니다. 제가 ITRE의 원장이지만 저 역시 여전히 한 명의 연구원이고, 제가 연구활동을 수행할 수 없 다면 저는 ITRE의 원장직을 맡지 않았을 것입니다.
▶ 김: 교수님의 마지막 말씀은 정말 인상 깊네요. 사실 토요일에도 쉬지 않고 연구원에서 논문과 프 로젝트 보고서를 검토하시는 교수님이 제게는 조금 놀랍기도 했습니다. 교수님께서 수행하신 프로 젝트 중에 한국과 공동연구로 수행하신 프로젝트를 보았습니다. 한국과는 어떤 인연이 있으며, 지 금까지 지도한 학생 중에 한국 학생들은 몇 명이 있었나요? 더불어 많은 외국인 학생들을 지도하 셨을 텐데, 한국 학생들의 강점은 어떤 것이 있었나요?
▶▶라파엘: 서울대학교와 공동연구로 수행한 프로젝트가 있는데, 유비쿼터스 환경하에서의 교통 시스템과 관련된 연구였습니다. 유비쿼터스 환경이란 가까운 미래에 정보통신기술의 발달로 차량 과 보행자 그리고 교통인프라들이 상호 정보를 실시간으로 주고받을 수 있는 환경을 말합니다. 이 프로젝트는 현재 한국교통연구원에서 근무하고 있는 옛 제자와의 인연으로 수행하게 되었습니다.
지금까지 지도한 한국인 학생의 정확한 숫자는 모르지만 대략 10여 명 이상의 학생들을 지도하였 고, 현재도 4명의 학생을 지도하고 있습니다. 제가 지도한 대부분의 한국인 학생들은 다른 외국 학 생들과 비교하여 기술적인 측면에서 뛰어난 역량을 가지고 있었고, 특히 본인들의 일을 정말 열심 히 수행하였습니다.
Director I report directly to the University Vice Chancellor for Research. This organization has been around for more than 35 years. It started as mostly a training and technical assistance arm of the North Carolina Department of Transportation, but has evolved into a research powerhouse at the state, national and international scale in the past 10 years or so. It is a diverse organization covering highways, railroad, public transportation, school transportation and even UAV’s (Unmanned Aerial Vehicles). We have about 50+ research and support staff, many of them PhD’s. We also support many undergraduate and graduate students pursuing various advanced degrees. Most of our funds come from external grants and contracts such as Federal R&D projects, local DOT projects and joint research with foreign countries that support our students and staff. My role of course is to set the vision for the Institute, to monitor our personnel and budget, and more importantly to continue to be engaged in research with students and staff. As I said many times, I am a researcher that happens to be a director, not the other way around! Without doing research, I would not have accepted this position.
▶Kim: Frankly speaking, your last word touches me. I believe your word since I meet you even every Saturday morning in the ITRE for 4 years and I saw you are working with papers or project reports for your team. This gives me little bit shock since I know you are director of ITRE and my boss.
I know you carried out one project with Seoul National University. Is there any relationship with Korea?
How many Korean student you have been taught until now and including me? In addition, I know you have been taught many international students. What do you think about the strength of Korean students?
▶▶Rouphail: Yes, that project was actually an important one. It was about a Ubiquitous Transportation System, where cars and pedestrians could communicate with each other, and with the infrastructure itself.
It began with one of my former PhD students, now a manager at KOTI. I cannot keep track of the exact number, but it must be close to ten in my academic career. Currently, ITRE has four Korean students who are studying under my advice. Korean students in general are extremely strong technically, and some of the hardest working I have seen among all international students I taught or advised.
▶Kim: Let’s talk about your research achievements. I know you published your first paper 32 years ago.
Since you have so many research achievements, I will focus on several research achievements which are related with traffic safety issues for this interview. Before jumping into your research achievement, could you briefly introduce about traffic safety issues in U.S.? What are the most concerning issues in U.S., and how the federal or local government handle them? Does U.S government use B/C ratio analysis for
▶ 김: 이제 교수님의 연구성과에 대한 질문을 해보겠습니다. 교수님께서는 32년 전에 첫 논문을 발 표하신 것으로 알고 있습니다. 사실 교수님의 연구성과가 너무 방대한 관계로 제가 교통안전과 관 련된 몇몇 프로젝트에 관련해서 질문을 드리겠습니다. 우선, 교통안전과 관련된 미국의 이슈를 몇 가지 말씀해주실 수 있는지요? 무엇이 미국 중앙정부와 지방정부가 중요하다고 생각하는 교통안 전관련 이슈이며, 어떻게 대처하고 있습니까? 더불어 미국 정부는 교통안전관련 대책을 수립할 때 경제성을 고려하는지요? 미 정부는 교통안전 경감대책의 효과를 분석할 때 경제성(B/C) 분석을 하는지 궁금합니다.
▶▶라파엘: 교통안전은 현재 미국 내에서 중앙정부는 물론이고 지방정부에서도 매우 중요한 이슈로 다뤄지고 있습니다. 교통안전은 다양한 접근방법을 통해 연구되고 있습니다. 사고발생을 사전에 방 지하거나 사고의 심각도를 낮출 수 있는 기술에 대한 연구가 진행되고 있고, 아울러 다양한 사고분 석기술, 차량과 운영자에 대한 안전점검기술과 이용자들의 교육 및 훈련에 관련된 다양한 기술들 도 연구되고 있습니다. 최근 한국에서 발생한 비극적인 여객선 사고는 교통안전에 대한 인식이 얼 마나 중요한지 보여주는 사건 중 하나입니다. 미국의 경우 미국 도로교통안전국(NHTSA)이 교통 안전에 관련된 일련의 모든 규제와 모니터링을 담당하고 있습니다. 미국의 거의 모든 주정부들 역 시 자체적인 교통안전 프로그램을 갖추고 있고, 이를 통해 시민들의 안전을 확보하려고 노력하고 있습니다. 일반적으로 사고경감대책이나 안전프로그램을 평가할 때 미국에서도 경제성(B/C) 분석 을 합니다. 다만, 공학적으로 분석된 최선의 경제적 대안 역시 안전을 향상시키는 해결책의 일부분 이라고 생각합니다. 교통안전을 향상시키기 위해서는 공학적 접근방식 이외에도 안전교육, 안전규 제 그리고 긴급대응체계와 같은 중요한 사회시스템적 요소가 필요합니다.
▶ 김: 교수님께서 최근 수행하신 교통안전관련 프로젝트 중에 눈에 띄는 몇 가지 프로젝트들을 선 정해 보았습니다. 첫 번째 프로젝트는 교통약자, 그중에서도 시각장애인의 보행환경과 관련된 프 로젝트이며, 두 번째 프로젝트는 SMARTlink와 IMAP(Incident Management Assistant Patrols) 프로젝트, 그리고 마지막으로 VTT(Vehicle Trajectory Tool) 프로젝트입니다. 제가 이 프로젝트들 을 선정한 이유는 이 프로젝트들이 서로 다른 위계의 안전관련 프로젝트로 보이기 때문입니다. 예 를 들면, 첫 번째 프로젝트는 교통약자에 대한 사회적 인식과 배려가 기반으로 된 프로젝트로 판단 되었고, SMARTlink와 IMAP 프로젝트는 네트워크 운영 및 모니터링을 기반으로 하여 운영자 입 장에서 안전을 확보하는 방안과 관련된 프로젝트로 보여서 선정하였습니다. 마지막으로 VTT 프로 젝트의 경우 첨단 정보통신기술을 기반으로 운전자에게 실시간 위험정보 및 경고를 제공하는 기술 연구를 통해 이용자 입장에서 안전을 확보하는 연구로 생각되어 선정하게 되었습니다.
그럼 교수님께서 수행하신 프로젝트 중 먼저 시각장애인의 교차로 횡단과 관련된 프로젝트에 대
evaluating safety count measure’s performance?
▶▶Rouphail: Thanks for reminding me of how old I am! Yes, my very first paper was in an ITE Journal in 1982, based on my dissertation work on simulating work zone traffic. Safety is a very big issue in the US, at both the state and national levels. It covers many dimensions that impact safety, some dedicated to prevent crashes (pre-crash) and some to minimize the loss when a crash or accident does occur (post-crash).
Techniques vary from detailed forensic investigations, to safety certification of operators and vehicles, to training and educating the work force. Tragedies such as the ferry accident that recently occurred in Korea point to the need of a comprehensive safety program to prevent the occurrence of massive loss of life.
We have for example the National Highway Traffic Safety Administration (NHTSA) that regulates and monitors multimodal safety performance for cars, trucks, boats, aircraft and even pedestrians and bicycles.
Most US states have a Governors Highway Safety program which promotes safe roadways for all users. It is not unusual for government to use benefit cost analysis to decide on projects, with the number of lives saved being a huge component of the accrued benefits in the B/C analysis. However, when one think of safety, engineering solutions are only one portion of how best to improve safety. Education, enforcement and emergency response (the three e’s) are as if not more important pieces of the transportation safety puzzle.
▶Kim: I’ve chosen some of your traffic safety related research projects which are currently done or doing by tour team. The selected traffic safety related projects may have different backgrounds and purposes.
The first projects group which I’ve chosen are related with blind pedestrian and the second projects group looks like designed for traffic operator with traveller information. The last VTT project is using advanced technologies which are related with information and communication for real time driver information to avoid crash.
I would like to ask about the first group projects (Blind Pedestrians’ Access to Complex Intersections, Phase I and Phase II, Crossing Solutions at Roundabouts and Channelized Turn Lanes for Pedestrians with Vision Disabilities). Those projects are especially related with blind pedestrian accessibility and safety on intersection crossing. Could you introduce the background and objects of those projects?
▶▶Rouphail: Thank you for this question. It is a good one. These projects included funding from the National Eye Institute (NEI) of the National Institutes of Health (NIH) as well as two National Cooperative Highway Research Program projects. The combined funding for those and similar studies exceeded 1.5 million dollars. The background for this research lies in the area of geometric design, where the physical shape of our road intersections and interchanges has gotten to be more and more complicated over time,
해 질문을 드리겠습니다. 이 프로젝트들은 특별히 시각장애인들의 통행, 그중에서도 교차로 횡단과 관련되어 있습니다. 프로젝트의 배경과 목적에 대해서 설명해 주시겠습니까?
▶▶라파엘: 이 질문을 해주셔서 감사합니다. 시각장애인들의 통행에 관련된 프로젝트는 National Institutes of Health와 NCHRP의 지원으로 수행되었으며, 전체 프로젝트 비용은 150만 달러 정도 였습니다. 이 프로젝트는 교통안전, 특히 보행약자의 보행환경 및 보행안전과 관련된 중요한 연구 프로젝트였습니다. 도시지역의 교통수요 증가를 완화하기 위해 교차로와 IC는 과거에 비해 상당히 복잡한 구조로 변형되었습니다. 이로 인하여, 과거 단순한 구조의 횡단보도에 익숙한 보행약자들, 특히 시각장애인들이 기존의 보행환경과 상이한 교차로 및 구조물들을 타의적으로 이용하게 만들 었고, 이는 보행약자들의 통행권을 제한하여 그들의 삶에 심각한 악영향을 미치게 되었습니다. 이 러한 배경하에 이 프로젝트는 두 개의 큰 목적을 가지고 출발하였습니다. 첫째, 시각장애인을 연구 에 참여시켜 그들이 겪는 문제점을 이해하고 이를 정량화하는 것, 둘째, 연구를 통해 찾은 시각장 애인의 보행환경, 특히 횡단문제의 해결책을 제시하고 이를 시험하는 것이었습니다. 저희가 이 연 구에서 개발한 기술은 비디오 이미지 프로세싱 시스템과 다양한 검지기 기술을 활용하여 접근로의 차량 운전자에게 보행자의 존재 유무를 사전에 인지시켜 예측치 못한 상황에 대비할 수 있도록 경 고정보를 제공하는 것입니다. 이러한 기술은 보행자가 횡단보도에 대기하고 있을 때 접근하는 차 량의 감속 및 정지를 유도하여 보행안전을 확보하게 만들었습니다. 아울러 보다 저렴한 장비개발 에 대한 연구 및 그 장비의 효율성과 안전도 향상 같은 평가도 수행되었습니다.
▶ 김: 시각장애인들이 특별히 현대식 회전교차로나 Channelized Turn Lanes을 횡단할 때 어떤 어 려움을 겪게 되나요?
▶▶라파엘: 시각장애인들의 횡단보도 이용실태를 모니터링한 결과 상당히 다양한 통행 행태를 파 악할 수 있었습니다. 특히, 일부 시각장애인들은 횡단보도 내에서 주행하는 차량을 멈추게 하기 위 해 횡단을 멈추는 행동을 하였습니다. 반면에 다른 이들은 차로에 차량이 없을 때까지 조용히 대기 한 후 횡단하는 모습을 보였습니다. 일부 시각장애인들은 진행하는 차량을 정지하게 하기 위하여 지팡이로 도로를 가리키거나, 도로 앞쪽으로 몸을 내미는 등의 위험한 행동을 보이기도 했습니다.
사실 현대식 회전교차로의 진출차로나 우회전 포켓이 있는 교차로로 진행하는 차량 운전자는 대개 교차로를 빠져나가면서 가속을 하게 되는데, 그곳에 보행자가 있을 것이라 예상하지 못하여 보행 자가 나타났을 때 즉각적인 반응을 하지 못합니다. 이런 교차로에서는 특히 시각장애인들이 위험 에 처할 수 있고 횡단사고의 위험성이 높아 이에 대한 대처가 반드시 필요합니다.
▶ 김: 두 번째로 선정된 프로젝트들에 대해 이야기 해보겠습니다. 지금 교수님이 하시는 프로젝트
in order to serve the ever-increasing traffic volumes especially in urban areas. Because of that, many of the blind or low vision pedestrians who, say, were used to cross a 4 legged intersection parallel to the moving traffic (hearing the sound right next the ear), now have to contend with angled crosswalks, traffic moving around a circle at a roundabout, and a host of other intersections where traffic movements is not very predictable. This creates a confusing auditory environment that makes blind pedestrians avoid trips that take them through some of those intersection types, severely affecting their quality of life. These projects had two principal objectives: first to understand the crossing problem and quantify it using blind pedestrian participants in our studies; the second was to propose and test solutions to remedy the problem.
One interesting solution developed and tested at ITRE was to deploy a video-based image processing system that monitors approaching drivers at the pedestrian crosswalk, detect whether a driver has yielded to the blind pedestrian using a series of virtual sensors, and alert the pedestrian to the occurrence of the yield, thus facilitating the safety of their crossing. Now, other types of less expensive devices intended to improve driver yielding have come to the market and are currently been evaluated by ITRE staff through a national research project.
▶ Kim: Frankly speaking, I think blind pedestrians should have difficulties any types of intersection crossing. Are there any specific difficulties when blind pedestrians are crossing roundabouts or channelized turn lanes?
▶▶Rouphail: Please see my last answer. You will be surprised how much variation there is between the crossing behaviour of blind pedestrians. Some are very aggressive, show up at the crosswalk and “seize”
the crosswalk area forcing approaching drivers to stop. Others sit and wait until a very “quiet period” with no cars around before even attempting to cross. In fact, one of pour partner researchers in those studies found that the more aggressive the blind pedestrian is, i.e. stands right by the road, cane pointing to the crosswalk, and leaning forward—the more likely they will get a yield! Roundabout exit legs and free right turns at intersections are most critical from a safety because (a) drivers don’t expect pedestrians at those locations, and (b) drivers are in the process of accelerating, thus making it difficult for them to yield. This is where some type of treatment (flashing beacons, pavement rumble strips) may be needed to alert the drivers to the approaching crosswalk.
▶Kim: Let’s talk about second group projects. I know you are doing Smarlink and IMAP projects and these projects are also highly related with traffic safety issue especially for operators’ safety management.
중에 SamrkLink 프로젝트와 IMAP 프로젝트가 교통안전과 많은 관련이 있는 듯합니다. 이 프로 젝트에 관해 간략히 설명해 주시겠습니까?
▶▶라파엘:SMARTLink 프로젝트는 고속도로와 간선도로의 퍼포먼스 모니터링 시스템, 램프미터 링, 교통정보 제공 및 도로 위의 돌발상황 관리와 연계된 ITS 기술을 토대로 도로의 이동성을 향 상시키기 위한 프로젝트입니다. 또한, 이 프로젝트는 ITS 기술을 적용한 SMARLink의 사후 성 능검증 시스템을 포함하고 있습니다. IMAP은 Incident Management Assistant Patrols의 약자로, NCDOT 관리하에 있는 도로시스템들 중 IMAP 서비스가 필요한 노선의 우선순위 결정을 가능하 게 하는 프로그램 개발과 연관된 프로젝트입니다. 이 프로그램은 각 노선 혹은 링크의 사고빈도, 사 고의 심각도, 사고의 유형들을 분석 평가하여 도로의 이동성과 안전성, 운영상의 문제 등을 종합적 으로 분석하여 가장 효율적인 IMAP 운영을 돕는 데 그 목적이 있습니다.
▶ 김: 프로젝트 내용 중에 반복 혼잡과 비반복 혼잡을 분류하는 방법론을 보았습니다. 반복적·비 반복적 교통혼잡을 분류하는 이유와 방법, 이를 분류하기 위한 모니터링 시스템이 중요한 이유가 무엇인지요? 또한, 어떻게 비반복적 혼잡과 반복적 혼잡 지역을 모니터링할 수 있습니까? 그리고 1차사고와 2차사고를 분류하는 이유는 무엇입니까?
▶▶라파엘: 반복 혼잡과 비반복적 혼잡을 분류하는 주된 이유는 이를 해결하는 방안들이 서로 다르 기 때문입니다. 예를 들면, 병목지역에서 교통수요가 도로시설 용량을 초과하여 발생하는 반복 혼 잡의 경우, 물리적으로 도로 시설을 확장하여 병목지역의 용량을 증가시키거나, 교통수요관리정책 (TDM)을 통하여 병목지역의 첨두시간 수요집중도를 감소시키는 방안이 주로 활용되고 있습니다.
반면에 비반복적 혼잡은 주로 날씨나 도로공사 혹은 기타 돌발적인 요인으로 발생합니다. 이러한 비반복적인 혼잡을 해소하기 위해서는 각각 그 발생원인에 적합한 경감대책을 적용해야 하며, 일 반적인 비반복적 혼잡 해소방안으로는 운전자를 위한 기상경보 시스템, 안정적인 IMAP 프로그램 과 공사구간 관리 시스템 등이 있습니다. 반복적 혼잡과 비반복적 혼잡을 구분하기 위한 방법론 중 하나는 신뢰성 분석입니다. 특정 링크나 특정 네트워크의 다년간 수집된 링크 혹은 지점 통행속도 (통행시간) 자료를 이용하여 혼잡 발생의 위치와 시간대, 분포(distribution)를 분석할 수 있고, 이 를 통해 반복 혼잡 구간과 비반복 혼잡 구간을 구분할 수 있습니다. 신뢰성 분석을 통하여 혼잡의 유형을 분석할 수 있을 뿐만 아니라 혼잡이 발생한 구체적인 원인 분석을 통하여 교통안전 및 이동 성 향상에 기여할 수 있습니다.
1차사고와 2차사고를 구분하는 이유는 1차사고와 2차사고가 서로 다른 사고예방대책을 가지고 있기 때문입니다. 2차사고란 일반적으로 특정 링크나 지점의 특성이 반복적 혼잡이 존재하지 않는 지역 혹은 시간대에 혼잡이 발생하여 발생한 사고를 말합니다. 다시 말해 운전자가 예측하지 못한
Could you briefly introduce these projects? What are the project motivations and purposes?
▶▶Rouphail: SMARTLink is a project that is intended to improve mobility in the state of North Carolina, using ITS concepts such freeway and arterial monitoring systems, ramp metering, traveller information and incident management. In addition it will be tracking mobility measures state-wide to report on the level of improvement due to implementing those technologies.
IMAP, which stands for Incident Management Assistance Patrols is also a state-wide effort, but in a different direction. ITRE has been asked to develop a tool for the North Carolina DOT to enable them to prioritize the rankings of requests for IMAP service that come from different parts of the state. This tool should take into account the number of crashes or incidents, their severity and the amount of traffic that is serviced. Therefore, this is a multi-criteria problem where mobility, safety and operational problems all are considered in determining which application for IMAP should be favourably considered.
▶ Kim: Your team developed automatic congestion detecting algorithm for recurrent congestion and non-recurrent congestion for the both SMARTlink and IMAP projects. Are there any important reason to distinguish recurring congestion and non-recurring congestion? How can we monitor the different characteristics of two congestion types? In addition, what are the reasons to separate primary crash and secondary crash?
▶▶ Rouphail: There are good reasons to distinguish between recurring and non-recurring congestion, the primary one being the type of solution that is most appropriate to mitigate each type. For example, recurring bottlenecks due to demand surges or capacity deficiencies can be dealt with either by increasing capacity through a geometric improvement or a travel demand management strategy (e.g., peak spreading via flex hours) while non-recurring congestions are mostly due to weather, incidents or work zone events.
Those can be mitigated with the use of a good weather alert and management system, a sound IMAP program and better schedule of work zones in off-peak or night-time. By conducting a reliability analysis which covers one or more year of operations, one should be able to attribute the cause of congestion to a recurring bottleneck (congestion at the same place and about the same time each weekday) or non- recurring (by correlating congestion times to weather or incident events). This type of analysis focuses on all causes of congestion, and attempts to improve mobility using a variety of geometric, operational and safety approaches.
The reason we distinguish between primary and secondary crashes is that they do have different countermeasures. A secondary crash is a crash that occurs in congested traffic in an area that does not
갑작스러운 혼잡 상황에 미리 대비하지 못하여 발생한 사고입니다. 이런 비반복적인 혼잡은 하류 부의 교통사고나 도로공사 혹은 기타 하류부의 돌발상황으로 인하여 발생합니다. 1차사고의 사고 대책은 전통적인 사고경감대책을 이용할 수 있고, 이 경우 대부분의 사고경감대책은 교통안전편람 (HSM)에서 찾아볼 수 있습니다. 반면에 2차사고의 사고대책은 1차사고나 비반복적 혼잡이 발생 하였을 경우, 상류부 운전자들에게 빠른 정보전달을 기반으로 합니다. 하류부의 1차사고나 돌발상 황으로 발생한 충격파가 상류부 차량 운전자들에게 도달하기 전에 정보를 제공하여 미리 대응하게 한다는 게 기본개념입니다. 이런 개념을 이용하여 현재 ‘Queue Warning’ 정보를 상류부 차량에게 제 공하는 기술이 개발되어 있습니다.
▶ 김: 교수님의 말씀에 따르면, 교통 모니터링 시스템을 활용하여 장기간에 걸친 링크나 지점의 교 통정보 수집이 수반되어야 하네요. 미국에서 현재 사용되고 있는 교통 모니터링 시스템을 소개해 주시겠습니까?
▶▶라파엘:INRIX 시스템과 PeMS 시스템이 미국의 대표적인 교통네트워크 모니터링 시스템입니 다. INRIX의 경우 GPS 장비를 장착한 프로브 차량을 이용하여 TMC 기반의 링크 통행속도 및 통 행시간을 수집하여 제공합니다. 전 세계에 걸쳐 1억 대 정도의 프로브 차량을 보유하고 있으며, 100 만 마일 이상의 미국 고속도로와 주요 간선도로 및 램프의 현황을 모니터링하고 있습니다. 전 세계 적으로 약 37개의 국가에서 INRIX 시스템을 사용하고 있으며, 최근에는 러시아, 중국, 브라질, 싱 가포르와 같은 신흥국가에도 시스템을 도입하여 교통정보 운영과 제공에 도움을 주고 있습니다.
INRIX 시스템은 단순히 TMC 기반의 통행속도 정보뿐만 아니라 도로 공사장, 차로 운영상태, 도로 위의 특이상황과 교통사고 정보를 운전자와 네트워크 관리자에게 제공하여주고, 더 나아가 수집된 1분 단위의 TMC 데이터를 활용하여 운영자에게 네트워크 혼잡으로 인한 혼잡비용을 제공하여 줍 니다. 이런 정보들은 운전자와 도로망 관리자 모두에게 도움을 주어 도로망의 이동성과 안전성을 확보하는 데 큰 도움을 주고 있습니다.
PeMS 시스템은 캘리포니아 교통국에서 개발하였으며, 3만 9천여 개의 다양한 센서를 이용해 교통정보를 수집하고 운전자와 도로 관리자에게 제공하고 있습니다. INRIX의 경우 주로 프로브 차량의 GPS 정보를 수집하여 정보를 가공하는 반면, PeMS의 경우 노변이나 도로의 포장내부에 설치된 센서들을 활용하여 정보를 수집합니다. PeMS 역시 INRIX 시스템과 유사한 교통정보를 수 집, 제공하고 있습니다. 두 시스템 모두 도로 이용자와 도로 관리자에게 실시간으로 보다 정확한 교 통정보를 제공하기 위하여 설계되었습니다.
▶ 김:VTT 프로젝트는 교통안전과 어떻게 관련되어 있나요?
normally experience congestion. A primary source for this congestion could be another crash downstream (which we call a primary crash), a work zone that has been installed for a short period, or even a non- crash incident downstream. It is clear that a primary crash must be dealt with using traditional safety countermeasures, many of which can be found in the Highway Safety Manual (HSM). On the other hand, secondary crashes may require a quick response to a primary crash to prevent the formation of queues behind this crash and thus avoid the occurrence of those crashes. New technology is now available to provide a “queue warning” alert in the vehicles as a means to warn approaching traffic of the unexpected slower traffic downstream.
▶Kim: According to your answer, we need to archive long term link or point performance data such as travel speed or time through traffic monitoring system. Could you introduce any traffic monitoring system in U.S.?
▶▶Rouphail: INRINX and PeMS (APeMS) are two major traffic network monitoring systems in the U.S.
INRIX provides link based travel time (speed) data. It uses mainly GPS enabled probe vehicles (about 100 million vehicles and devices around the world) to collect speed information including over 1 million miles of roads across the United States. Recently, they deployed their system around 37 countries including emerging markets like Russia, China, Brazil and Singapore. IINRIX also provides incident information such as the presence of work zones, lane closures, special events and crashes. The system archives its data at 1 minute resolution for all Traffic Message Channel (TMC) and produces link and network based congestion cost estimation results. This is done according to the user specified time domain (e.g. weekday pm peaks periods) using historical TMC performance data. Having access to both historical and current data helps both operators and drivers to monitor system mobility and safety over time and space.
PeMS has been developed for Caltrans (California Department of Transportation). Traffic data that is visualized is collected in real-time from over 39,000 individual sensors including induction loop detectors, side fire radar detectors and acoustic detectors. The system provides traffic count and speed data, incidents information, lane closures events, etc. Both INRIX and PEMS systems are designed for network level traffic monitoring and provide up to date traffic information to user and operators.
▶Kim: Let me ask the last project. Could you introduce your VTT project? How this project is related with traffic safety? In addition, could you also briefly introduce the i2D (intelligence to drive) tool?
▶▶Rouphail: Let me start with i2d first. This is an in-vehicle sets of sensors that provide a wealth of
▶▶라파엘: i2D에 대해서 먼저 설명하겠습니다. i2D 장비는 차량 내부에 설치되어 차량의 운행정 보에 대한 자세한 정보를 서버로 전송해주는 장치입니다. 사실 i2D 장비의 초기 목적은 개별 운전 자의 안전운전과 친환경운전을 보조하기 위하여 설계되었습니다. 즉, 개별 운전자의 운전행태를 객관화된 수치로 운전자에게 제공하여 운전자의 연료소모 및 대기오염 배출가스의 감축을 유도하 고, 급가감속 이벤트 정보 등을 운전자에게 제공함으로써 운전자의 운전행태를 변화시켜 교통안전 을 향상시키는 것입니다. 이렇게 설계된 i2D 장비는 빅데이터 처리가 가능하게 된 현재의 환경하 에서 교통안전, 계획, 환경, 운영 분야의 다양한 데이터 활용을 위하여 현재의 장비와 시스템으로 진화하게 되었습니다. i2D 장비는 담뱃갑 정도의 크기이며, 이 작은 크기의 장비 속에 GPS, OBD 센서를 비롯하여 3-D 가속도계와 기압식 고도계 및 무선통신장치가 장착되어 있어 차량의 위치 정보와 모션정보, OBD 센서에서 읽어들인 차량구동정보 등을 초당으로 서버에 전송하여 줍니다.
이 장비는 ITRE와 공동연구 중인 포르투갈의 리스본대학과 ITDS라는 인터넷 관련 회사가 공동으 로 개발하여 테스트를 진행 중에 있습니다. 현재 개발된 i2D 장비는 VTT 프로젝트와 함께 ITRE 의 연구원들이 테스트하고 있으며, 3-D 가속도계의 정보와 GPS 정보를 활용하여 도로의 안전설 계를 진단하는 연구가 진행 중에 있습니다. 실제 i2D 데이터를 이용하면 일정 구간 내에서의 차량 의 동적 움직임을 상호 비교할 수 있고, 이는 개별 운전자의 운전행태뿐 아니라 도로의 설계상 문 제점까지 파악할 수 있습니다. 이는 추후 발생할 수 있는 교통사고의 예방에도 큰 역할을 할 수 있 는 중요한 데이터입니다. 또한, 예상치 못한 사고 발생 시 사고의 원인에 대한 상세한 분석이 가능 하며, 앞 차량의 급정지와 같은 이벤트 정보를 후속 차량에 제공해 2차 추돌사고 예방을 위한 기술 개발도 연구진행 중에 있습니다.
▶ 김:i2D 장비가 다른 차량들이나 교통 시설물과 정보를 교환할 수 있다면, 이러한 새로운 기술이 교통에 미치는 영향은 무엇인가요?
▶▶라파엘: 만약 i2D 장비가 다른 차량 및 교통인프라 시설과 실시간 정보를 상호 교환할 수 있다 면, 교통안전과 효율성의 혁신을 기대할 수 있을 것입니다. 만약 실제로 차량들이 실시간 정보를 교 환할 수 있다면, 지금의 신호기와 같은 교통제어 시스템들이 필요하지 않을 수도 있습니다. 예를 들 어, 교차로에 접근하고 있는 차량이 현재의 위치정보와 속도 및 진행방향을 다른 차량들에게 전달 하고, 다른 접근로에서 진입하고 있는 차량은 이 정보를 이용하여 속도를 줄여야 하는지 정지하여 야 하는지, 신호 제어기 없이 운전자에게 차량이 직접 정보를 제공하는 것이 가능하게 되는 것입니 다. 좀 더 현실적으로 보면, 차량 간 상호 정보교환 기술인 V2V는 컴퓨터에 의한 차량군집 속의 개 별 차량 제어를 가능하게 합니다. 다시 말해 차량군집 내부의 차 간 거리간격을 지금의 간격에 비 해 크게 줄일 수 있음을 의미하고, 이는 기존 교통인프라 시설의 시설 보충 없는 용량의 증대를 의
information on a trip. Originally designed to provide individual drivers with customized information about their “eco-driving” habits, this system has morphed into a big data environment which has applications in safety, planning, environmental and operational applications. The system includes GPS and OBD sensors, a 3-D accelerometer and barometric altimeter that are used to provide detailed location, motion and road grade on a second by second basis for every trip made by the user. The system was developed by our partners in Portugal, specifically the Technical University of Lisbon, along with ITDS, an internet company also in Lisbon. Our VTT (or Vehicle Trajectory Tracking) project makes use of these data in a vehicle fleet environment. Volunteers, now mostly students and staff at ITRE are given those devices and every trip by each vehicle in the fleet is saved on a fleet database on a second by second basis. The system has the ability to report longitudinal, lateral and vertical accelerations, and rates those on a scale of severity. In other words, for each driver there is a metric that can be used to compare how many severe longitudinal or lateral accelerations a particular driver accumulates for every hour of kilometres of driving. We can also identify, via GPS locations on the network where such accelerations are prevalent.
Therefore, through the use of micro-scale trip data this system will enable the identification of both driver behaviour, and infrastructure elements that may be associated with potential crash risk. Of course, if an unexpected crash occurred within the fleet, we will be able to analyse its precursors in some details. The VTT project also plans to implement and test a queue warning system whereby a fleet vehicle that comes to a sudden stop would generate a message to other upstream vehicles to slow down and therefore avoid the possibility of a secondary crash.
▶Kim: When i2D tool has capability to communicate other vehicles or traffic facilities such as traffic
signal, what can we expect from this new technology?
▶▶Rouphail: We can expect a leap in traffic safety and efficiency. In fact, if vehicles can communicate with each other, there may be no need for traffic signals! Imagine that now each vehicle approaching an intersection will request to use the space, and depending on its position, and those of neighbouring vehicles may be cleared to enter. That information could be displayed as a green light on the dashboard or on a heads-up display. In a sense the infrastructure is now in the vehicle not on the road. On a more realistic scale, V2V communications opens the possibility for platoon movements where vehicle motion is guided by a computer. These platoons could be moving under very short headways, allowing for increases in capacity that could double or triple today’s numbers. Communications with pedestrians could also save lives, by alerting the pedestrian of a conflict with a nearby vehicle even at night or under poor visibility, thus
미합니다. 또한, 차량과 보행자 간의 상호 정보교환 기술은 보행자가 차량에 접근 시 사전에 위험 을 감지하여 그 정보를 운전자에게 제공함으로써 일반적인 상황뿐 아니라 가시거리가 짧은 야간이 나 시각장애인의 보행환경 및 안전 향상에 크게 기여하게 될 것입니다. V2V와 V2I 기술은 교통과 정보통신 분야의 융합으로 교통분야에 있어서 새로운 가능성을 제시하고 있습니다. 아마도 이러한 신기술들에 대한 연구는 다음 세대의 교통공학자들과 교통계획가들의 새로운 숙제가 될 것입니다.
▶ 김: 마지막으로, 30년 이상 교통이란 한 분야를 연구하신 전문가로서 교통안전을 향상시키기 위 해서 우리가 해야 할 일은 무엇인지 설명해 주시겠습니까?
▶▶라파엘: 지금까지 받은 질문 중에 가장 어려운 질문이네요. 이동성과 접근성을 해치지 않고 안전 성만을 향상시킬 수 있는 특별한 방법은 존재하지 않는다고 생각합니다. 다시 말해 어떤 한 부분을 향상시키기 위해서는 다른 부분에서 조금의 양보가 필요한 것이죠. 대부분의 사고는 잘 알려진 것 처럼 운전자나 운영자의 과실에 기인합니다. 그러므로 교통안전을 확보하기 위해서는 무엇보다 모 든 사회구성원들이 안전에 대한 문화적, 사회적 인식을 갖출 수 있도록 도와야 합니다.
또한, 모든 교통관련 자격증(자가용, 트럭, 선박, 항공기 등)을 갖춘 운전자의 법규 위반에 대해 서는 관용 없는 강력한 단속과 더불어 차량과 시설물에 대한 정규적이고 엄격한 점검이 필요합니 다. 기술이 교통안전을 확보하는 데 큰 역할을 할 수도 있으나 그 해결책은 반드시 포괄적이어야 합니다. 제가 제시한 ‘안전문화(Culture of Safety)’ 확보란 해결책이 이동성에 조금의 영향을 미 칠 수는 있겠지만, 우리가 목표한 시점에 확실히 교통안전을 확보할 수 있는 방법이라 생각합니다.
▶ 김: 교수님께서 ‘안전문화(Culture of Safety)’라는 상당히 의미 있는 말씀을 해주셔서 한 가지 질 문만 더 하겠습니다. 안전문화에 대해 조금 더 설명해 주시겠습니까?
▶▶라파엘: 모든 교통시스템은 운영자, 이용자 그리고 시설이라는 세 가지 요소로 구성되어 있습니 다. 이 세 구성요소가 내포하고 있는 개별 문제점들 중 교통안전에 영향을 미칠 수 있는 각각의 문 제점들을 사전에 파악하여 대비해야 합니다. 예를 들면, 제동장비 불량, 충돌예방장치의 문제, 불량 한 시계와 같은 공학적인 문제점과 운전자나 시설 운영자의 안전교육 및 안전점검 미비와 같은 사 회제도상의 문제점으로 인하여 발생할 수 있는 모든 부분에 대해 사전에 대비해야 합니다. 안전문 화(Culture of Safety)란 모든 발생가능한 사고에 대하여 항상 질문하고, 그에 적합한 대응책을 준 비하는 사회적 습관을 말합니다. 결국 이러한 사회적 습관을 구축하기 위해서는 우선 이용자와 운 영자 그리고 관리자 상호 간의 열린 의사소통 구조가 반드시 구축되어야만 합니다.
avoiding a life threatening situation. The possibilities opened by V2V and V2I are indeed limitless, as long as research is done to ensure operations ae fail safe or at least degradable but not in catastrophic manner.
This will be the task of the future engineers and planners of transportation systems around the globe.
▶ Kim: This will be a last question. Could you give an advice as a world great scholar about traffic
safety? How can we improve traffic safety without losing mobility and accessibility?
▶▶Rouphail: This is the toughest question of all! I take you back to one of my previous answers. As we say in the U.S., there is no “silver bullet”, or one simple solution to improve one aspect of transportation without compromising the other two. And once again, it is well known that most crashes are primarily attributed to some type of driver or operator error. Therefore, as a guiding principle, we need to instil a
“culture of safety” in our societies, from the moment a driver or a car, a truck, a ferry boat or an airplane pilot applies for a license to operate the vehicle, to ensuring severe enforcement that has zero tolerance for violating the rules of the road, water or air travel, to conducting rigorous inspection of the vehicles and infrastructure at regular intervals. Technology can play a role, but the solution must be comprehensive in nature. You will notice that my solutions stated in this answer may have some slight impact on mobility, but not to the extent that would jeopardize our collective ability to reach our desired destinations on time and safely. Thank you very much for the excellent and challenging questions.
▶Kim: I am so sorry but I should ask one more question since you give me very interesting word which is
“Culture of Safety”. Please introduce more about the word.
▶▶ Rouphail: Regardless of travel mode, any transportation system has three critical components: the operator, the vehicle and the infrastructure. What I mean by this word is that each of the components and their interaction must be examined for all possible failure modes which may impact safety. Some of the failures could be engineering-based (e.g. faulty braking systems, inoperable post-crash safety devices, poor visibility of infrastructure obstacles, etc.) while others are social in nature (lack of operator training, expired certification, unfamiliarity with the vehicle, unfamiliarity with the infrastructure, poor communications skills, etc.). So, what we imply by the adoption of a culture of safety is the constant questioning, at each step in the deployment of a transportation service, of the impact of our decisions on safety. And then take actions to prevent each of the potential failure modes that were identified. Finally, and more importantly, communicate those actions with potential operators (drivers, bus operators, etc.) and infrastructure managers early and often.
