고속도로 오르막차로 교통사고 심각도 영향요인 분석
Analysis of Factors Affecting Traffic Accident Severity on Freeway Climbing Lanes
윤`석`민 Youn, Seokmin 정회원·한양대학교 교통₩물류공학과 석사과정 (E-mail : [email protected]) 주`신`혜 Joo, Shinhye 정회원·한양대학교 교통₩물류공학과 박사과정 (E-mail : [email protected]) 이`설`영 Lee, Seolyoung 한양대학교 교통₩물류공학과 석사과정 (E-mail : [email protected])
오 철 Oh, Cheol 정회원·한양대학교 교통₩물류공학과 교수·교신저자 (E-mail : [email protected])
1. 서론
오르막차로는 오르막구간에서 저속차량의 주행능력 저하로 인해 교통용량이 감소되는 문제점 때문에 고속 차량과 저속차량을 분리하여 주행시키기 위한 시설이 다. 여기에서 저속차량은 상대적으로 등판능력이 떨어 지는 중차량을 의미한다. 즉 종단경사가 있는 구간에서 자동차의 오르막 능력 등을 검토하여 필요하다고 인정 되는 경우에 오르막차로를 설치한다. 현재 고속도로에 서 운영하고 있는 오르막차로 유형은 포켓형과 추월차 로형이다. 두 가지 유형 모두 저속차량을 오르막차로로
주행하도록 유도하고 오르막차로 종점부에서 다시 본선 으로 합류하게 하는 방식이다. 그러나 기존에 운영되고 있던 포켓형 오르막차로는 저속차량이 차로변경 없이 주행차로를 주행하여 오르막차로 이용률이 저조한 문제 점이 제기되었다. 또한 고속차량들이 오르막차로를 이 용해 추월을 시도하거나 종점부에서 저₩고속차량이 상 충되어 교통사고의 위험이 상존하였다. 이러한 이유로 인해 2009년에 추월차로형 오르막차로가 도입되어, 현 재 고속도로에는 포켓형 28개소와 추월차로형 53개소 가 혼재되어 설치되어 있다.
Int. J. Highw. Eng. Vol. 17 No. 6 : 85-95 DECEMBER 2015 http://dx.doi.org/10.7855/IJHE.2015.17.6.085
ABSTRACT
PURPOSES : The objective of this study is to analyze factors affecting traffic accident severity for determining countermeasures on freeway climbing lanes.
METHODS : In this study, an ordered probit model, which is a widely used discrete choice model for categorizing crash severity, was employed.
RESULTS : Results suggest that factors affecting traffic accident severity on climbing lanes include speed, drowsy driving, grade of uphill 3%, gender (male offender and male victim), and cloud weather.
CONCLUSIONS : Several countermeasures are proposed for improving traffic safety on freeway climbing lanes based on the analysis of crash severity. More extensive analysis with a larger data set and various modeling techniques are required for generalizing the results.
Keywords
climbing lane, traffic accident, ordered probit models, marginal effect
Corresponding Author : Oh, Cheol, Professor
Department of Transportation and Logistics Engineering,
Hanyang University, 55 Hanyangdaehak-ro, Sangrok-gu, Ansan-si, Gyeonggi-do,15588, Korea
Tel : +82.31.400.5158 Fax : +82.31.436.8147 E-mail : [email protected]
International Journal of Highway Engineering http://www.ksre.or.kr/
ISSN 1738-7159 (print) ISSN 2287-3678 (Online)
Received Jul. 01. 2015 Revised Jul. 02. 2015 Accepted Nov. 30. 2015
2014년 개정된 도로의 구조₩시설기준에 관한 규칙에 의하면, 추월차로형은 기존 포켓형과 다르게 오르막차로 를 주행차로와 연속하여 접속 및 종점부 합류구간 차선을 삭제한 유형이다. 이러한 특징으로 추월차로형 오르막차 로는 저속차량과 고속차량간 상충에 의한 사고위험 감소 의 효과가 있고, 적용 후 오르막차로 이용률 증가와 통행 속도 증가를 가져왔다. 그러나 현재 설치되어 있는 추월 차로형 53개소의 2009년 전₩후 각 3년동안 발생한 사고 건수를 비교해 보면 172건에서 202건으로 17.4% 증가하 였고, 사망자수는 7명에서 12명으로 71.4% 증가하여 교 통안전성이 저하되는 문제점이 제기되었다. 또한 최근 연 구에 따르면, 비교그룹방법을 통하여 2010년~2012년에 예측되는 추월차로형 오르막차로 교통사고건수는 40.81 건인데 반해 실제 발생한 교통사고는 71건으로 추월차로 형 오르막차로가 기존 포켓형 오르막차로보다 교통사고 위험성이 높은 것으로 분석되었다(Kim et al, 2014).
따라서 본 연구에서는 고속도로 추월차로형 오르막차 로를 대상으로 교통사고 심각도에 영향을 미칠 수 있는 요인을 순서형 프로빗 모형을 이용하여 분석하였다. 분 석 자료로는 2010년 1월~2014년 9월 사이에 발생한 고 속도로 교통사고자료를 이용하였고 독립변수로는 속도, 교통량, 주변기하구조 및 환경요인 등을 선정하였다. 또 한 연구결과를 통하여 추월차로형 오르막차로 사고심각 도 감소 및 안전성 증진을 위한 대응방안을 제시하였다.
본 연구의 2장에서는 오르막차로의 교통운영 및 안전 성에 관한 연구와 순서형 프로빗 모형을 이용하여 사고 심각도를 분석한 기존문헌들을 고찰하였다. 3장에서는 오르막차로 유형분석 및 대상구간 교통사고분석을 수행 하였고, 4장에서는 분석방법론을 제시하였다. 5장에서 는 대상구간 교통사고 특성과 오르막차로의 사고 심각 도 영향요인을 제시하였다. 분석결과를 바탕으로 오르 막차로 안전성 증진을 위한 방안을 제시하고, 마지막 장 에서는 결론 및 향후연구과제를 제시하였다.
2. 기존문헌 고찰
본 장에서는 오르막차로의 교통운영 및 안전성에 관 한 연구와 오르막차로의 교통류 특성에 관한 문헌과 순 서형 프로빗 모형을 활용한 사고심각도에 관한 문헌를 고찰하였다.
2.1. 오르막차로 관련
김봉수 외(2014)는 2009년 신규 적용된 추월식 오르
막차로의 설치 전₩후의 교통사고 발생자료를 활용하여 추월식 오르막차로에 대한 교통안전성을 분석하였다.
분석 결과, 기존 형식의 오르막차로보다 추월식 오르막 차로가 교통사고 위험도가 2배 이상 증가하는 것으로 분석되었다.
이의준 외(2010)는 오르막 구간의 차선설치기준, 테 이퍼 길이, 표지판 설치기준 등에 대한 연구를 수행하였 다. 오르막 차로의 대안으로 추월차로형을 제시하였으 며, 변이구간 길이를 충분히 확보하여 저속차량과 고속 차량간의 상충에 의한 사고 위험 감소 효과가 있을 것으 로 분석되었다.
정다정 외(2010)는 고속도로 오르막차로 설계 방법 개정 전₩후 교통운영특성 비교에 관한 연구를 수행하였 다. 분석 결과, 개정 전 오르막차로에 비해 추월식 오르 막차로는 강제적 차로변경으로 인한 차로변경 횟수 증 가와 고속차량이 분류, 합류함으로써 사고 발생 시 예상 되는 심각도가 상대적으로 높을 것으로 분석되었다.
Homburger et al.(1988)은 2차로 고속도로에서 오 르막차로의 교통류 특성을 조사하였다. 오르막차로 길 이가 짧을수록 참을성이 부족한 운전자들이 추월을 시 도하거나 시거의 제한을 유발하는 것으로 도출되었다.
2.2. 사고 심각도 관련
본 장에서는 순서형 프로빗 모형을 이용한 교통사고 심각도 분석에 관한 연구를 제시하였다.
최새로나(2011)는 기상 및 교통조건이 고속도로 교통 사고심각도에 미치는 영향을 순서형 프로빗 모형을 이 용하여 분석하였다. 분석 결과, 정상기후에서는 주야, 차종, 속도의 변수가 도출되었고, 이상기후에서는 차종, 내리막여부, 사고위치, 상류부15분전속도, 속도의 변수 가 도출되었다.
CS Duncan et al.(1998)은 승용차와 중차량간의 충 돌이 심각한 부상을 입히는 사고이므로 두 차량간의 후 미추돌사고에 영향을 주는 요인들을 순서형 프로빗 모 형을 이용하여 분석하였다. 분석 결과, 최고속도제한, 경사도, 성별 등의 변수가 도출되었다.
Rui Garrido et al.(2014)은 교통사고 발생 시 탑승자 의 상해정도에 영향을 미치는 요인들을 순서형 프로빗 모형을 통해 분석하였다. 분석 결과, 차량의 무게, 차로 수, 노면상태, 지역, 성별 등을 주원인으로 평가하였다.
Zhang Yanga et al.(2011)은 고속도로 분기점에서 사고심각도에 영향을 미치는 변수들을 순서형 프로빗
모형을 이용하여 분석하였다. 분석 결과, 램프의 길이, 차선, 제한속도, 기상조건, 도로상태 등이 사고에 영향 을 많이 미치는 요인들로 분석되었다.
2.3. 기존연구와의 차별성
기존의 오르막차로 관련 연구에서는 추월식 오르막차 로의 장₩단점 및 교통안전성에 대한 연구가 이루어졌 고, 사고심각도 관련 연구에서는 순서형 프로빗 모형을 활용하여 사고 심각도에 영향을 주는 요인을 분석하였 다. 그러나 오르막차로의 교통사고 심각도에 영향을 미 치는 요인에 대한 연구는 부재하다. 이에 본 연구에서는 순서형 프로빗 모형을 이용한 오르막차로 사고심각도 분석을 통해, 오르막차로 안전성 증진을 위한 개선방안 을 수립하는데 기존 연구와의 차별성을 가진다.
3. 분석개요
본 연구에서는 고속도로 교통사고 자료를 활용하여 추월차로형 오르막차로 사고심각도에 영향을 미치는 요 인을 분석하였다. 사고심각도 분석에 앞서 오르막차로 구간과 본선구간의 교통사고 기본특성을 비교분석하였 다. 또한 순서형 프로빗 모형을 사용하여 추월차로형 오 르막차로 사고심각도에 영향을 미치는 요인을 도출하 고, Pseudo Elasticity와 Marginal effect를 통하여 설명변수들이 사고 심각도에 미치는 영향도를 분석하였 다. 본 연구 흐름도는 Fig. 1에 제시하였다.
3.1. 오르막차로 유형분석
현재 전국 고속도로에 설치되어 운영되고 있는 오르 막차로의 첫 번째 유형인 포켓형을 Fig. 2(a)에 제시하 였다. 포켓형은 오르막차로를 주행차로에 변이구간으로 접속시키는 방법이다. 포켓형 오르막차로는 저속차량이 차로를 바꾸도록 유도하여 저속차량과 고속차량을 분리 시키는 형태이다. 또한 이 유형은 고속차량의 연속된 주 행을 확보할 수 있어 일방향 2차로, 양방향 4차로 이상 인 도로에서 효과적인 방식이다. Fig. 2(b)은 두 번째 유형인 추월차로형을 나타낸 것이다. 추월차로형은 오 르막차로를 주행차로와 연속하여 접속시키고 종점부 합 류구간 차선을 삭제한 방법이다. 추월차로형 오르막차 로는 저속차량을 자연스럽게 오르막차로로 유도하고 고 속차량이 변이구간을 통과하여 저속차량을 앞지를 수 있도록 한 형태이다. 이 유형은 포켓형 오르막차로보다 변이구간 길이가 길고, 고속차량의 주행속도를 기준으 로 변이구간을 결정하므로 양방향 2차로 도로, 일방향 2차로 이상의 도로에서 효과적이다.
3.2. 국외 오르막차로 설계기준
미국 AASHTO에서 제시한 오르막차로 설치기준은 300lb/hp 트럭기준으로 다른 차량에 비해 속도가 15km/h 이상 저하되거나 오르막 구배에서 서비스 수준 이 D~F로 저하되는 구간에 설치하도록 규정하고 있다.
또한 호주의 경우 기준트럭의 속도가 40km/h 이하로 떨어지는 구간에 대해 오르막차로의 설치를 검토하고, 독일은 다차로도로에서 30km/h 이하로, 2차로도로에 서는 20km/h 이하로 속도가 떨어질 때 반드시 오르막 차로를 설치하도록 규정하고 있다(Kim et al, 2002).
3.3. 대상구간 선정
분석구간의 정보는 Table 1에 제시하였다. 본 연구는
Fig. 1 Research Procedure
(a) Pocket-Type
(b) Passing-Type
Fig. 2 Type of Climbing Lane
2009년부터 운영하고 있는 추월차로형 오르막차로 53 개소 중 사고위험지역인 21개소를 분석구간으로 설정하 였다. 사고위험지역은 추월차로형 오르막차로를 적용 후 사고건수 2건 이상 증가, 사망사고 1건 이상 증가, 교통사고율이 높은 구간으로 선정하였다. 시간적 범위 로는 2010년 1월~2014년 9월까지의 전국 고속도로 교 통사고 자료를 이용하였다.
3.4. 대상구간 교통사고 특성분석
추월차로형 오르막차로 사고심각도에 영향을 미치는 요인을 분석하기 앞서, 대상구간의 교통사고 특성분석 을 통해 교통사고 현황 및 원인을 파악하였다. 분석 자
료는 2010년 1월부터 2014년 9월까지 발생한 교통사고 자료를 활용하였으며 오르막차로 구간과 본선구간의 교 통사고 특성을 비교분석하였다. 대상구간노선은 앞서 제시한 바와 같이 고속도로 8개 노선의 추월차로형 오 르막차로 21개소(연장 55.1km)이다. 또한 본선구간은 동일한 8개 노선 중 오르막차로 구간을 제외한 본선구 간(연장 1384.3km)으로 정의하고 연구를 수행하였다.
3.4.1. 오르막차로구간과 본선구간 교통사고 비교 오르막차로와 본선구간의 교통사고 분석을 통하여 오 르막차로만의 교통사고 특성을 파악하였고, 분석 결과 는 Fig. 3에 제시하였다.
Line name Direction Mileposts(km) Length of climbing lane section(km)
Yeongdong line Gangneung 143.8~152.6 8.8
Yeongdong line Incheon 139.0~137.6 1.4
Jungang line Chuncheon
212.5~213.6 1.1
234.8~238.0 3.2
255.9~258.0 2.1
289.0~290.1 1.1
Jungang line Busan
205.3~204.0 1.3
246.6~242.8 3.8
259.8~257.7 2.1
Chengyuan/Sangju line ChengYuan 60.4~57.2 3.2
Daejeon/Tongyeong line Tongyeong 134.5~131.8 2.7
161.4~159.9 1.5
Daejeon/Tongyeong line Hanam 173.0~174.5 1.5
88 line Daegu 41.7~42.5 0.8
88 line Gwangju 85.9~83.2 2.6
Daegu/Pohang line Daegu 15.5~11.7 3.8
Honam line Suncheon 8.6~3.9 4.7
19.4~15.7 3.7
Branch Line of Honam Nonsan 27.3~25.2 2.1
31.7~30.6 1.1
Iksan/Jangsu line Jangsu 23.5~26.1 2.6
Table 1. Study Site
Fig. 3 Comparison of Crash Characteristics on Climbing Lane and Main Lane
(a) Crash Type (b) Crash Cause (c) Weather
오르막차로구간과 본선구간의 사고 종류를 살펴보면 오르막차로구간에서 사망사고는 총 244건의 교통사고 중 7%에 해당하는 16건의 사고가 사망사고이고, 본선 구간에서 사망사고는 총 8,387건의 교통사고 중 4%에 해당하는 359건의 사고가 사망사고로 발생하였다. 또 한 부상사고의 경우 오르막차로구간에서 16%에 해당하 는 40건의 사고가 발생하였고, 본선구간에서는 13%에 해당하는 1,066건의 사고가 발생하였다. 따라서 본선구 간보다 오르막차로구간에서 사망사고와 부상사고의 빈 도가 더 높게 나타난 것을 알 수 있다.
사고 요인별 사고빈도를 살펴보면 오르막차로에서는 과 속으로 인한 사고빈도가 41%, 본선구간에서는 과속으로 인한 사고빈도가 37%로, 본선구간보다 오르막차로에서 과속으로 인한 사고빈도가 더 높은 것으로 분석되었다.
마지막으로 날씨 요인을 살펴보면 오르막차로에서는 비나 눈이 올 경우 사고빈도가 34%로 분석되었고, 본선 구간에서는 비나 눈이 올 경우 사고빈도가 27%로 분석 되었다. 따라서 비나 눈이 올 경우 본선구간보다 오르막 차로에서 사고가 더 자주 발생하는 것으로 분석되었다.
분석 결과를 종합해 보면, 본선구간과 달리 오르막차 로구간에서는 사망자와 부상자의 비율이 더 높고, 과속 으로 인한 사고의 빈도 역시 더 높은 것으로 나타났다.
이는 오르막차로구간은 시₩종점구간에서 차량들이 분
₩합류를 하고, 저속차량과 고속차량의 주행속도 차이로 인해 심각도가 높은 사고가 자주 발생하기 때문인 것으 로 판단된다. 또한 비나 눈이 오는 경우에는 노면습윤과 결빙으로 시₩종점 구간에서 차로 변경 시 사고가 더 자 주 발생한 것으로 판단된다.
3.4.2. 오르막차로 지점별 교통사고 분석
오르막차로 지점별 교통사고 분석을 통해 차량들의 분₩합류가 일어나는 시점과 종점에서 사고특성과 원인 을 파악하고자 하였다. 오르막차로 지점별 교통사고 분 석결과는 Fig. 4에 제시하였다.
오르막차로 구간을 지점별로 시점, 오르막구간, 종점
으로 구분하여 교통사고 분석을 수행하였다. 시점은 상 류부 300m를 포함한 시점부 변이구간까지로 설정하였 고, 종점은 종점부 변이구간부터 하류부 300m를 포함 한 구간으로 설정하였다. 마지막으로 오르막구간은 시 점과 종점을 제외한 나머지 구간으로 설정하였다. 오르 막차로의 구간별 길이가 상이하나, 오르막 구간내에서 도 차량의 분₩합류로 인하여 사고가 발생할 수 있으므 로 사고분석 시 분석대상에 포함시키는 것이 타당하다 고 판단되었다.
사고의 종류별 특성을 살펴보면, 사망사고의 경우 시 점에서 사고빈도가 8%로 가장 높았고, 부상사고의 경 우 역시 시점에서 사고빈도가 22%로 분석되었다.
사고요인의 경우, 시점 구간에서 과속으로 인한 사고 빈도가 56%로 사고가 가장 많이 발생하였고, 오르막구 간에서는 38%, 종점에서는 42%로 분석되었다. 또한 종 점 구간에서도 과속으로 인한 사고빈도가 42%로 사고 가 가장 많이 발생하였다.
마지막으로 날씨별 분석 결과를 살펴보면, 맑은 날의 경우 종점에서 사고빈도가 61%로 가장 높게 분석되었 다. 또한 맑은 날을 제외하고 비나 눈이 올 경우, 오르막 구간에서 사고빈도가 37%로 가장 높았고, 흐린 날의 경 우는 시점에서 사고빈도가 22%로 분석되었다.
오르막차로 지점별 교통사고 분석 결과, 사망사고와 부상사고는 오르막차로 시점에서 가장 많이 발생하였 고, 사고요인별로는 오르막차로 모든 지점에서 과속에 의한 사고가 가장 많이 발생하였다. 이는 시점 구간에서 고속차량 운전자들의 차로선택 혼돈과 고속차량이 분
₩합류를 함으로써 과속으로 인한 사고와 심각한 사고가 많이 발생한 것으로 보여진다.
4. 분석방법론 4.1. 변수설정
모형수립을 위한 변수 도출은 총 244건의 추월차로 형 오르막차로 교통사고 자료를 사용하였다. 종속변수
Fig. 4 Crash Characteristics by Crash Locations on Climbing Lane
(a) Crash Type (b) Crash Cause (c) Weather
는 사망, 부상, 물적피해로 구분하여 사고심각도 정도를 적용하였고, 사고심각도에 영향을 줄 것으로 예상되는 요인을 독립변수로 설정하여 Table 2에 제시하였다. 독 립변수는 도로기하구조 및 환경요인 정보 및 가해자 및 피해자 정보 관련 변수로 구분하여 총 30개의 변수를 선정하였다. 독립 변수 중 세부항목이 2가지인 변수들 은 1(해당)과 0(해당없음)으로 코딩하였고, 세부항목이
3가지 이상인 변수들은 각각의 항목을 1(해당)과 0(해당 없음)으로 코딩하였다. 또한 연속형 변수는 각 변수의 특성을 반영하여 설정하였다. 연속형 변수 중 차량검지 기(Vehicle detection system : VDS) 속도변수는 피 해차량의 사고 전 통행속도를 의미하고, 사고발생 지점 에서 가장 가까운 상류부 VDS 지점검지기속도를 의미 한다.
Variable Contents
Crash severity Fatalities (3), Injuries (2), Property damages (1) Road geometry and environmental factors
Occurrence time 1a.m~24p.m (continuous)
Monthly January~December (continuous)
Day and night Day(1)/Night(0)
Seasonal Spring(March, April, May), Summer(June, July, August) , Autumn(September, October, November), Winter(December, January, February) Crash location(by facility) Mainline, Connection, Tunnel, Ramp, Service area
Grade Flat, Downhill( 3%), Downhill(≥3%), Uphill( 3%), Uphill(≥3%) Crash location on climbing lane Starting point(1), Mainline(2), Ending point(3)
Occurrence spot
Occurrence spot percentage Continuous
Crash cause Speeding, Unobtained safe distance, Looking loafing, Drowsiness, Vehicle defects, Driver factors, Others
Day Weekdays(Mon~Fri)(1), Weekend(Sat, Sun)(0)
Weather Sunny, Rain/Snow, Cloudy
Horizontal alignment Straight, Left curve, Right curve
Vertical grade Level, Uphill, Downhill
Pavement Asphalt(1), Concrete(0)
Road surface condition Drying, Humidity, Others
Pavement condition Good, Crack, Pot hole, Omission Lighting facility Operation, Trouble, Exist, Absence, n/a(daytime)
Work activity Shoulder, Road resurfacing, Non-working section Cutting and banking Flat, Cut slope, Embankment, Others
The Assailant and the victim information factors
Offender gender Male, Female, Omission
Offender vehicle type Passenger cars, Vans, Trucks, Omission
Victim gender Male, Female, Omission
Victim vehicle type Cars, Vans, Trucks, Omission
Traffic flow factors
VDS speed Continuous
VDS volume Continuous
Speed limit Volation(1)/Abidance(0)
Speed limit gap Continuous
Table 2. Description of Variables
4.2. 순서형 프로빗 모형
종속변수가 순서를 지니지 않고 서열이 있는 이산형 변수일 경우 프로빗 모형 또는 로짓 모형을 사용해 분석 을 할 수 있다. 그러나 종속변수가 (0,1,2,…)으로 순서 를 가진 경우 순서형 프로빗 모형이나 순서형 로짓 모형 을 사용한다. 프로빗 모형과 로짓 모형의 차이는 모형을 결정짓는 확률효용의 (오차항)의 확률분포형태로 달 라진다. 로짓모형은 (오차항)의 확률적 분포가 분산 이 동 일 하 고 독 립 적 (IID : Identically and independently distributed)인 와이블분포(weibull distribution)를 따른다고 가정한다. 프로빗 모형에서 는 (오차항)의 확률분포가 분산이 동일하고 공분산이 0인 정규분포(normal distribution)을 따른다고 가정 할 수 있다(Bonneson et al, 1993).
회귀분석의 경우 종속변수가 y=0과 y=1일 때의 차이 를 y=1과 y=2일 때의 차이와 동일한 것으로 인식해 분 석하여 오류를 범할 수 있다. 따라서 이러한 오류를 극 복하고 (오차항)의 확률분포를 정규분포로 가정하여 순서형 프로빗 모형을 적용하였다.
위 식에서 는 관찰 불가능한(Unobservable)응답 변수(Response Variable)이고 응답자가 관찰가능한 응답 y를 선택하는 기준을 제공한다. y가 J개 존재한다 고 하면, 1부터 J까지를 선택하기 위한 응답자에 내재한 기준, 즉 가 일정범위 내에서는 j를 선택할 수 있도록 하는 관찰 불가능한 기준이 된다. 다음 식은 범주화된 기준 와 관찰 가능한 응답 y와의 관계를 나타낸 것이 다(Lee et al, 2005).
위 식의 에서 은 은 경계값(Threshold)을 나타내는 것으로 총 J개의 관찰 가능한 응답들에 대해 j 를 선택할 수 있는 기준이 된다. 만약 y=2로 과 사 이의 를 가지고 있음을 나타낸다(Choi et al, 2010).
위 모형을 통해 순서형 로짓 모형에서 y=j를 선택할 확률인 Prob(y=j)를 다음과 같이 구할 수 있다(Lee et al, 2005).
순서형 프로빗 모형은 오차항의 분포를 정규분포를 가정하므로, 누적확률함수를 사용하여 나타낼 수 있다.
Prob(y=2)=Prob(y≤2)-Prob(y≤1)를 활용해 순서형 프로빗 모형의 확률 계산식을 유도하면 다음과 같이 일 반화할 수 있고 독립변수가 사고심각도에 미치는 영향 의 정도를 나타내는 한계효과(Marginal effect)를 구 할 수 있다(Lee et al, 2005).
5. 분석결과
5.1. 사고 심각도 영향요인 분석
분석 결과, 추정모형의 전체 적합도(Overall Goodness)를 검증하는 (Chi-square)은 69.31로 자유도가 5이고 유의수준 0.05일 때 의 값 11.07보 다 크기 때문에 귀무가설을 기각하였다. 이는 독립변수 가 종속변수에 영향을 주는 것으로 해석된다. 또한 모형 의 설명력을 검증하는 (우도비)의 값은 0.21로 적절 한 값으로 도출되어 고속도로 추월차로형 오르막차로 사고심각도 분석 시 순서형 프로빗 모형이 적합한 것으 로 판단되었다.
종속변수에 영향을 주는 독립변수의 유의성 검증 시 신뢰 수준은 가 0.05 이하인 값을 유의하다고 판단하 여 변수를 채택하였다. 순서형 프로빗 모형을 이용해 추 정한 계수의 값은 절대적인 수치가 아니라 채택변수와 사고 심각도간의 유의성과 부호만이 의미있는 정보이다.
단,
따라서 한계효과와 Pseudo elasticity로 설명변수들이 사고 심각도에 미치는 영향도를 나타낼 수 있다.
Pseudo elasticity는 명목형 변수일 때 사용하고 한계효 과는 연속형 변수일 때 사용한다(Maddala et al, 1983).
순서형 프로빗 모형을 적용하여 분석된 결과와 채택 된 변수들의 통계적 결과는 Table 3에 제시하였으며 한 계효과와 Pseudo elasticity의 분석 결과는 Table 4에 제시하였다.
고속도로 추월차로형 오르막차로 사고 심각도에 영향 을 주는 변수는 속도, 졸음운전, 흐림, 오르막 3% 이상, 가해자(남), 피해자(남)으로 나타났다.
속도 변수의 경우 한계효과 분석 결과, 속도가 증가할 수록 물적피해사고가 일어날 확률은 4% 감소하였지만, 사망사고가 일어날 확률은 1% 증가하였고 부상사고가 일어날 확률은 3% 증가하였다. 또한 순서형 프로빗 모 형 분석 결과, 계수의 부호가 양수로 분석되어 사고 심 각도와 양의 상관관계를 가지므로 속도가 높을수록 사 고심각도가 증가하는 것을 알 수 있다.
졸음운전 변수의 경우 Pseudo elasticity 분석 결과, 졸음운전을 할 경우 사망사고 및 부상사고가 일어날 확 률이 각각 5.62, 1.84만큼 증가하고, 물적피해사고가 일 어날 확률은 0.31만큼 감소하는 것으로 분석되었다. 또 한 순서형 프로빗 모형 분석 결과, 사고 심각도와 양의 상관관계를 가지므로 졸음운전을 할수록 사고심각도가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 주요사고원인 중 졸음 운전의 경우에 심각한 사고가 발생할 확률이 증가한다.
날씨 흐림 변수의 경우 Pseudo elasticity 분석 결 과, 날씨가 흐릴수록 사망사고 및 부상사고가 일어날 확 률이 각각 3.42, 1.29만큼 증가하고, 물적피해사고가 일어날 확률은 0.25만큼 감소하는 것으로 분석되었다.
또한 순서형 프로빗 모형 분석 결과, 날씨가 흐린 경우 사고 심각도와 양의 상관관계를 가지므로 날씨가 맑은 날이나 비/눈 오는 날 보다 사고 심각도에 양의 영향을 미치는 것을 알 수 있다. 따라서 날씨가 흐린 경우에 심 각한 사고가 발생할 확률이 증가한다.
오르막경사가 3% 이상 변수의 경우 Pseudo elasticity 분석 결과, 오르막경사가 3% 이상일수록 사 망사고 및 부상사고가 일어날 확률이 각각 1.48, 0.70 만큼 증가하고, 물적피해사고가 일어날 확률은 0.13만 큼 감소하는 것으로 분석되었다. 또한 순서형 프로빗 모 형 분석 결과, 오르막경사가 3% 이상인 경우 사고 심각 도와 양의 상관계를 가져 사고심각도가 증가하는 것을 알 수 있다. 따라서 오르막경사가 3% 이상일수록 심각 한 사고가 발생할 확률이 증가한다고 볼 수 있다.
가해자 성별(남)과 피해자 성별(남)의 경우 한계효과 분석 결과, 사망사고가 일어날 확률이 각각 8.60, 9.27 만큼 증가하고 부상사고가 일어날 확률은 2.95, 2.50만 큼 증가하는 것으로 분석되었다. 또한 순서형 프로빗 모 형 분석 결과, 가해자 성별(남)사고심각도와 양의 관계를 가져 사고 심각도가 증가하는 것으로 나타났다. 이는 남 성의 사고 비율과 운전자 비율이 높아 가해자 성별(남)과
Goodeness of fit
Number of Obs 244
LR (5) 69.31
Prob 0.00
Pseudo 0.21
Log Likelihood -130.29
Coef. Std. Err. z P ｜z｜
Speed 0.02 0.01 2.93 0.00
Drowsiness 0.84 0.21 3.93 0.00
Cloudy 0.65 0.24 2.66 0.01
Grade(≥ +3%) 0.38 0.19 1.95 0.05 Offender(Male) 0.89 0.24 3.69 0.00 Victim(Male) 1.06 0.29 3.68 0.00
Table 3. Result of Ordered Probit Model
Variables Pseudo elasticity Marginal effect
3(Fatalities) 2(Injuries) 1(Property damages) 3(Fatalities) 2(Injuries) 1(Property damages)
Speed - - - 0.001 0.003 - 0.004
Drowsiness 5.62 1.84 - 0.31 - - -
Cloudy 3.42 1.29 - 0.25 - - -
Grade(≥ +3%) 1.48 0.70 - 0.13 - - -
Offender(Male) 8.60 2.95 - 0.24 - - -
Victim(Male) 9.27 2.50 - 0.41 - - -
Table 4. Result of Pseudo Elasticity & Marginal Effect
피해자 성별(남)의 변수가 채택된 것으로 해석된다.
5.2. 오르막차로 안전성 증진 방안
사고 심각도 영향요인 분석 결과, 고속도로 추월차로 형 오르막차로 사고 심각도에 영향을 주는 변수는 속도, 졸음운전, 흐림, 오르막3% 이상, 가해자(남), 피해자 (남)으로 나타났고, 모든 변수가 사고 심각도와 양의 상 관관계를 갖는 것으로 분석되었다.
또한 앞서 교통사고 특성분석 결과를 살펴보면 본선 구 간과 달리 오르막차로 구간은 시₩종점 구간에서 분₩합류 를 하는 구조이고, 저속차량과 고속차량의 주행속도 차이 로 심각한 사고 비율이 높았다. 오르막차로 지점 별 사고 특성을 보면 시점에서 심각한 사고가 가장 많이 발생하였 고 과속으로 인한 사고는 모든 지점에서 가장 많이 발생 하였다. 또한 흐린 날의 경우 차로 식별에 대한 운전자의 시인성 저하로 시점과 종점에서 사고가 많이 발생하였다.
분석된 결과들을 종합해 보면, 실제 오르막차로 교통 사고 발생에 원인이 되는 변수 중 과속, 흐림 변수가 사 고심각도에도 영향을 주는 것으로 나타났다.
분석 결과를 바탕으로 오르막차로 안전성 증진 방안 을 살펴보면, 오르막차로 구간에서 과속은 심각한 사고 를 유발할 수 있는 주요 사고 원인이다. 따라서 오르막 차로 시점 구간에 과속단속카메라를 설치하여 운전자의 과속을 방지할 수 있다. 또한 시₩종점에서 차로변경 시 운전자의 주의 환기를 위해 오르막차로 시점 구간에 오 르막차로 시작을 알려주는 사전예고표지를 설치할 수 있고, 오르막차로 종점 구간 전방에 차로변경 노면표시 와“우측차로없어짐”안전표지를 병행하여 설치하는 방
안들을 적용할 수 있다.
교통상태에 따라 오르막차로의 운영효율이 달라지기 때문에 교통 특성에 맞는 오르막차로 운영이 필요하다.
최근 연구에서는 오르막구간의 평균통행속도가 50km/h인 경우 오르막차로의 개방과 폐쇄를 결정하는 운영기준으로 제시하였다(Ko et al, 2012). 기존 연구 처럼 교통운영효율성 기반 동적운영뿐만 아니라 교통안 전기반의 동적운영 방안도 필요하다. Fig. 5에 오르막 차로 동적운영방안 예시를 제시하였다.
오르막차로에서 졸음운전 방지를 위한 안전성 증진 방안을 시설측면과 정보제공측면으로 구분하여 제시하 였다.
우선, 시설측면에서 살펴보면 오르막차로 구간에 입 체차선 도색이나 요철 구간과 같은 졸음방지시설을 설 치하여 운전자에게 경각심을 유도하는 방안이 필요하 다. 또한 시₩종점부에 운전자에게 오르막차로의 시작과 끝을 미리 알려줄 수 있는 횡방향 그루빙(Grooving)의
Fig. 5 Example of Climbing Lane Control System
Fig. 6 Improvement of Passing-Type Climbing Lane
설치 방안도 고려해 볼 수 있다.
또한 정보제공측면에서 살펴보면 차량 네비게이션의 음성을 통한 오르막차로의 유무 정보를 미리 운전자에 게 제공하여 졸음운전을 예방할 수 있다.
날씨가 흐린 경우 오르막차로의 시₩종점에서 운전자 의 시인성 증진을 위해 고광도 오르막차로 표지판 설치 와 낮은 높이의 조명등을 이용하여 차로변경 시 운전자 의 시야를 확보하는 방안이 있다. Fig. 6은 횡방향 그루 빙, 차로변경 노면표시 등을 이용한 추월차로형 오르막 차로 개선방안이다.
오르막경사의 경우 분석 결과, 오르막경사가 클수록 심각한 사고에 영향을 더 많이 주기 때문에 오르막경사 가 3% 이상인 오르막차로는 교통표지판을 통해 경사도 를 명시해주어 운전자가 종단경사를 인지하고 주행할 수 있게 하는 방안이 필요하다. 2008년 개정된 도로의 구조·시설기준에 관한 규칙에서는 고속도로인 경우 종 단경사가 3%를 초과하는 구간에 오르막차로를 설치할 수 있다고 명시되었다. 그러나 2014년 개정된 도로의 구조₩시설기준에 관한 규칙에는 종단경사의 기준이 삭 제되었다. 따라서 향후에 오르막차로 종단경사의 기준 개정 시 본 연구의 결과를 참고한 수정방안을 고려해 볼 필요가 있다.
6. 결론 및 향후 연구과제
2009년 고속도로에서는 추월차로형 오르막차로가 새 롭게 도입되어 현재는 포켓형과 추월차로형 오르막차로 가 운영되고 있다. 기존문헌 고찰 결과, 추월차로형 오 르막차로를 적용 후 교통사고 위험성이 높아지고 교통 안전성이 저하되는 문제가 제기되었다. 또한 기존 연구 는 오르막차로의 안전성 관련 연구가 대부분이였고, 오 르막차로의 사고 심각도에 대한 연구는 제시된 바가 없 는 실정이다.
따라서 본 연구에서는 고속도로 추월차로형 오르막차 로를 대상으로 순서형 프로빗 모형을 이용하여 교통 사 고 심각도에 영향을 미치는 요인들을 분석하였다. 분석 에 앞서 대상구간 교통 사고 특성파악을 위해 총 244건 의 추월차로형 오르막차로 교통사고 자료를 바탕으로 오르막차로 구간과 본선 구간, 오르막차로 지점별 교통 사고 특성을 비교₩분석하였다. 사고 심각도 영향요인 분석에서는 종속변수로 사망, 부상, 물적피해로 설정하 였고, 사고심각도에 영향을 줄 것으로 예상되는 요인을 독립변수로 설정하였다. 분석 결과, 추월차로형 오르막
차로 사고심각도에 영향을 주는 변수는 속도, 졸음운전, 흐림, 오르막3% 이상, 가해자(남), 피해자(남)으로 도출 되었고, 모든 변수가 사고심각도와 양의 상관관계를 갖 는 것으로 분석되었다. 또한 실제 오르막차로 교통사고 발생 원인 중 과속과 흐림 변수는 사고심각도에도 영향 을 주는 요인으로 분석되었다. 이러한 교통사고 발생원 인 요인과 사고심각도에 영향을 주는 요인들을 종합하 여 오르막차로 안전성 증진 방안을 살펴보면, 오르막차 로 동적운영 방안이나 운전자 졸음방지를 위한 횡방향 그루빙을 설치할 수 있다. 또한 운전자 주의 환기를 위 해 노면표시 및 표지판 설치 방안이 있다. 야간 또는 기 상조건이 불량할 경우를 대비하여 운전자의 시인성 증 진을 위해 고광도 표지판과 낮은 높이의 조명등을 설치 할 수 있다. 이러한 오르막차로의 안전성 증진 방안을 통하여 향후 오르막차로 설계 시 안전성을 증진시킬 수 있다. 또한 운전면허 필기시험에 오르막차로 통행 방법 문제를 추가하여 운전자들이 오르막차로 통행 시 보다 안전한 주행을 할 수 있도록 하는 방안이 필요하다.
그러나 본 연구를 발전시키기 위해서는 다음과 같은 사항에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
첫째, 본 연구의 범위는 추월차로형 오르막차로만을 대상으로 연구를 진행하였다. 향후에는 연구의 범위를 전체 오르막차로 구간으로 확대하여 분석하여 포켓형과 추월차로형 오르막차로의 사고심각도를 비교₩분석하는 연구가 수행되어야 할 것이다. 이를 통해 포켓형과 추월 차로형 오르막차로에서 사고가 발생하는 요인들을 각각 도출하여, 유형별로 오르막차로 안전성 증진을 위한 오 르막차로 개선방안을 수집할 수 있을 것이다.
둘째, 본 연구에서는 대상구간의 사고건수가 많지 않 아 중상, 경상사고를 부상사고로 통합하여 분석을 수행 하였다. 향후에는 분석범위를 오르막차로 전 구간으로 설정해 사고건수를 좀 더 확보하여, 좀 더 세분화된 사 고심각도 영향요인 분석이 가능할 것이다.
마지막으로 오르막차로에서 발생한 사고들을 시점, 오르막구간, 종점으로 구분하여 오르막차로 구간별 사 고심각도에 영향을 미치는 요인들에 대한 연구가 필요 하다. 특히 시₩종점은 분₩합류가 발생하는 구간이기 때 문에 구간별로 다른 요인들이 영향을 끼칠 수 있다고 판 단된다.
감사의 글
이 논문은 2014년도 정부(미래창조과학부)의 재원으로 한
국 연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(NRF-2010-
0028693).
REFERENCES
