서론
선행연구
1. 휴게시설의 정의 및 설치간격
2. 휴게시설 이용수요에 관한 연구
3. 운전자 행태에 관한 연구 및 화물차 O/D 구축에 관한 연구
연구 방법론
연구방법론
1. 연구 범위
2. 화물 O/D 구축
3. 링크 통행속도 구축 및 경로 통행시간 산정
4. 일정 통행시간 이상 구간 확인
연구결과
결론 및 향후 연구과제
서론
2019년 현재 화물차 원인 교통사고는 전체 교통사고의 12.5%를 차지하며 총 28,788건으로 보고되었다. 고속도로에서 발생한 전체 사고건수 4,223건 중 1,007건이 화물차 원인 사고건수로 전체의 약 24%를 차지하는 것으로 나타났고 전체 206명의 사망자 중 화물차 원인 사고로 인한 사망자가 96명으로 절반에 가까운 것으로 분석되었다1). 화물차 원인 교통사고의 주요 원인은 졸음운전과 전방주시태만인 것으로 분석되었다. 고속도로 이용차량 중 화물차 비율이 약 26%인데 반해 화물차 원인으로 인한 높은 교통사고 사상자 비율은 화물차 안전운전에 대한 필요성을 시사하고 있다. 또한, The Korea Transport Institute(2018)의 “KTDB 정책자료집 Freight in KOREA”의 국내 수단별 수송실적 추이에 의하면 도로부문 물동량은 점차 증가하는 추세를 보이고 있는데, 향후 증가할 것으로 예상되는 화물차의 통행량에 대비하여 화물차 안전운전을 위한 적극적인 대응이 필요하다.
한편, 화물기사의 장시간 운전으로 야기되는 졸음운전을 예방하기 위하여 2016년 ｢화물자동차 운수사업법｣ 시행령 ‧ 시행규칙이 개정되어 화물차 운전자는 천재지변, 교통사고 등 특별한 경우를 제외하고는 4시간 연속운전 후 최소 30분의 휴게시간을 가져야하며 위반 시 운송사업자는 처벌된다. 장시간 운전 및 불규칙한 생활을 하는 화물차 운전자의 열악한 노동환경을 고려하여 고속도로 운영기관인 한국도로공사에서도 화물차 운전자의 휴식 공간 확보를 위한 졸음쉼터 설치 확대와 휴게소 확장 등을 추진해 오고 있다. 하지만, 부지확보와 예산제약 등의 어려움으로 인해 현재 전국 고속도로 휴게시설 중 화물차 전용 휴게시설은 23곳에 불과하며(2019.6월 기준, Korea Expressway Corporation Website), 졸음쉼터도 매우 협소하여 전국 42만대에 달하는 전국 영업용 화물자동차등록대수(2019년 기준, National Logistics Information Center)에 비해 화물차 운전자의 휴게공간은 매우 부족한 실정이다. 한국도로공사에서는 이러한 어려움을 극복하기 위해 최근에는 심야시간대에 여유 있는 승용차 주차장을 화물차 주차장으로 변경 운영하는 ‘화물차 가변주차장’을 설치하기도 하는 등 화물차 운전자의 휴식 공간 확보에 다양한 노력을 기울이고 있다.
도로운영기관에서는 이처럼 졸음운전으로 인한 교통사고 예방을 위해 운전자의 휴식공간 확보를 위해 노력하고 있지만, 휴게시설이 화물차 경로 상 적정한 위치에 확보되지 않는다면 실효성 있는 운영을 도모하기 어려울 것이며 이는 예산 낭비로 이어질 수 있다. 하지만, 기존 연구의 대부분은 주차수요 추정을 통한 일반 휴게소 규모 산정과 관련된 연구로 화물차를 대상으로 한 휴게시설 관련 연구는 미미한 실정이며, 특히 화물차 휴게시설의 위치와 관련된 연구는 극히 드물다. 따라서 본 연구에서는 기존 고속도로 화물차 휴게시설의 위치를 평가하는 방안을 연구하였으며, 이를 위하여 고속도로 요금징수기계화설비(Toll Collection System, TCS) 자료를 이용하여 화물차 통행의 기종점(Origin/Destination)을 구축한 후, 출발 이후 연속 통행시간이 일정시간 이상인 곳을 통행 경로 상에 교통량과 함께 나타내어 중첩 교통량이 가장 많은 곳을 방향별로 1-4순위까지 선정하였다. 이후 ArcView를 통해 휴게시설의 적정 위치를 시각화하였다. 이는 향후 화물차 휴게시설에 대한 투자 우선순위 판단을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다.
선행연구
본 연구를 진행하기에 앞서 고속도로 휴게시설과 관련된 기준을 검토하였고, 휴게시설 이용수요, 운전자 행태에 관한 연구 및 화물차 O/D 구축과 관련된 선행연구를 살펴보았다.
1. 휴게시설의 정의 및 설치간격
국토교통부 예규 제 2019-268호(Ministry of Land, Infrastructure and Transport Rule 2019-268)에 따르면 “휴게시설”이란 일반도로나 출입이 제한된 고속도로, 자동차전용도로에서 안전하고 쾌적한 여행을 위해 장시간의 연속주행으로 인한 운전자의 생리적 욕구 및 피로 해소와 동시에 자동차의 주유, 정비, 기타 서비스를 제공하는 장소로서 규모에 따라 일반휴게소, 화물차휴게소, 간이휴게소, 졸음쉼터로 구분한다고 정의되어 있으며, 국토교통부 도로설계기준(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2016)에 따른 휴게시설 설치간격은 Table 1과 같다.
Table 1.
The interval of service area
| Standard interval (km) | Maximum interval (km) | |
| Between all service facilities | 15 | 25 |
| Between service areas | 50 | 100 |
| Between gas stations | 50 | 75 |
2. 휴게시설 이용수요에 관한 연구
Lim(2010)은 고속도로 TCS 자료 및 KTDB에서 제공하는 O/D자료를 이용하여 운전자의 통행 시간을 도출하였으며, 통행시간 분포에 따라 휴게소 이용을 원하는 통행시간을 임계통행시간으로 정의하여 임계통행시간에 따라 휴게소 이용여부를 결정하는 모형을 구축하였다.
Choi and Baek(2009)은 휴게소의 차종별, 시간별, 공간별 이용특성을 분석하여 세분화된 휴게소 규모산정계수를 제시하였으며, 적정성을 검토한 결과 기존 방식의 주차면수 부족문제를 해결하는 것으로 나타났다. 주차 면을 산정하는 것에 공간적, 비용적 제약이 있으므로 주야간의 소형-대형 차종 간의 주차면 공유를 통한 탄력적인 운영 전략에 대한 연구가 필요하다는 점을 시사하였다.
Kim et al.(2006)은 야간 화물차의 주차 수요에 대한 고려가 미흡하여 졸음운전 등의 안전 문제가 발생하므로 현 휴게소의 규모 산정 기준을 살펴보고 실제 조사된 야간 화물차 수요를 이용하여 야간 화물차 주차 산정 모형을 도출하였다. 그 결과, 야간 교통량, 화물주차면수, 하류부 휴게소거리, 화물 이동거리, 상류부 휴게소 거리 변수가 수요에 가장 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 현재 첨두시 휴게소 이용차량을 위주로 계획되고 있고 야간에 주로 이용하는 화물 차량에 대한 고려가 미흡한 문제점이 있으므로 향후 주차규모 산정 시 화물차량의 야간 주차면에 대한 고려가 필요하다는 점을 제시하였다.
Bang et al.(2018)은 전수화에 가까운 DSRC(Dedicated Short Range Communication) 자료를 활용하여 통행시간, 통행거리, 남은거리 등 이용자의 휴게소 이용행태가 휴게소 이용에 미치는 영향을 분석하였으며 통행시간이 평일 90분(110km), 주말 70분(90km) 이상일 때 이용수요가 가장 높고, 남은 거리가 30km 이하일 때 이용률이 급격히 감소한다는 점을 도출하였다. 타 휴게소에 모형의 전이가 어려운 한계가 있지만 향후 휴게소 수요분석과 입지선정의 기초자료로 제공이 가능하다는 점에서 연구의 의의가 있다.
화물자동차 휴게시설 종합계획 수립 연구(The Korea Transport Institute, 2014)에서는 화물자동차 휴게시설 개발 후보지역 선정에 있어 고속도로 경유형 휴게소의 경우 도로설계편람에서 제시하는 설치조건을 준용하여 통행량이 많은 특정 구간을 기준으로 휴게소 간 최대간격, 출입시설과의 최소간격을 적용하여 후보지를 선정하였다. 일평균 통행량이 일정 구간 이상인 곳을 중심으로 후보지를 선정하는 방식으로 방향별 교통량에 대한 구분은 이루어지지 않고 있다.
3. 운전자 행태에 관한 연구 및 화물차 O/D 구축에 관한 연구
Jung(2014)은 2011년부터 2012년까지 설치된 졸음쉼터를 대상으로 준실험설계와 통계적 분석방법을 통해 졸음쉼터의 실제 이용률이 높은 노선일수록 졸음운전사고 감소효과도 크게 나타나는 결과를 도출하였다. 또한, Joo et al.(2016)은 휴게소 확충으로 인해 화물차 운전자의 졸음운전으로 인한 사고를 최대 81%까지 감소할 수 있다는 결과를 도출하였다.
Kim and Ham(2001; 한국산업경제연구원, 1991에서 재인용)는 졸음이 오는 주행시간은 고속으로 연속주행을 하였을 때 최소 60분을 경과하면 도로최면현상이 나타난다고 하였다.
Park et al.(2013)은 고속도로요금소 조사자료와 TCS 데이터를 바탕으로 한 고속도로 이용 화물자동차의 시군구 존 간 O/D를 추정하는 방안을 제시하였다. 먼저 민자고속도로의 본선영업소가 포함된 TCS O/D를 민자고속도로 본선 영업소가 배제된 영업소 간 O/D로 보정하고, 1-5종 차종분류의 TCS O/D 자료를 이용하여 소형, 중형, 대형 화물자동차 차종별 O/D로 재분류하였다. 그리고 고속도로 요금소 조사의 최초출발지와 최종목적지 자료를 활용하여 시군구 단위 지역 간 교통존 체계를 기반으로 한 고속도로 화물자동차 O/D를 구축하였다. 마지막으로 배정결과 및 지역별 발생량/도착량 규모를 분석함으로써 구축된 화물자동차 O/D에 대한 적정성을 검토하였다.
이렇듯 기존연구의 대부분은 주차수요 추정을 통한 일반 휴게소의 규모 산정과 관련된 연구로 화물차를 대상으로 한 휴게시설 관련 연구는 미미한 실정이며, 화물차의 경로를 고려한 휴게시설 위치 선정 연구는 찾아보기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 TCS O/D를 기반으로 화물차 운전자의 안전을 고려한 고속도로 휴게시설 적정위치를 기준으로 기존 휴게소의 설치 위치를 평가하는 방안을 제시하고자 한다.
연구 방법론
본 연구는 Figure 1의 과정으로 진행되었다. 분석노선은 화물차 통행량이 많고 연장이 긴 노선 중 화물차원인에 의한 교통사고 발생건수가 많은데 비해 화물차 휴게시설이 상대적으로 적은 서해안선을 대상으로 하였다. 서해안선은 2018년 4월 비교적 최근에야 화물차휴게소가 방향별로 1개소씩 설치되었다.
서해안선을 이용하는 화물차 경로 중 연속 통행시간이 일정시간 이상인 곳을 선별하기 위해 고속도로 TCS 자료를 이용하여 화물차 통행의 O/D를 구축하였으며, VDS(Vehicle Detection System)의 지점속도 자료를 활용하여 링크단위 통행시간을 산출하였다. 두 자료 모두 한국도로공사에서 운영하는 고속도로 공공데이터포털에서 제공받았으며, 2019년 3월의 평일 20일치를 가공하여 분석하였다. TCS 자료를 사용하였기 때문에 차량의 출발지가 진입 IC가 되므로 Bang et al.(2018)의 연구를 참고하여, 운전자가 최초 출발지에서 고속도로까지 접근하는 통행시간과 통행거리를 각각 30분, 20km라 가정하여 분석하였다. 화물차 법정 휴게시간인 4시간을 기준으로 하여 연속통행시간이 출발 이후 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 이상인 곳을 통행경로 상에 교통량과 함께 나타내어 중첩 교통량이 가장 많은 곳을 방향별로 선정하였고, ArcView를 활용하여 휴게시설의 적정 위치를 시각화하였다.
연구방법론
1. 연구 범위
본 연구의 공간적 범위는 서해안선 340km를 대상으로 하였으며, 화물차 교통량이 주말보다 평일에 더 높게 나타나는 것을 고려하여 분석 자료의 시간적 범위는 2019년 3월 평일 20일치로 하였다. TCS 차종 구분에 따라 10ton 이상의 화물차는 4, 5종으로 구분 될 수 있기 때문에 Park et al.(2013)을 참고하여 분석대상은 Table 2와 같이 화물차 중 10ton 이상 대형화물차로만 한정하였다. 서해안선을 이용하는 대형화물차는 전체 이용 교통량의 약 9%에 해당하는 점유율을 보이고 있었다.
Table 2.
TCS classification
2. 화물 O/D 구축
한국도로공사에서 제공하는 2019년 3월 TCS 자료에서 기점이나 종점이 서해안선에 위치하는 O/D를 일자별, 차종별 출 ‧ 도착지별 교통량으로 추출하고 4, 5종에 대한 출 ‧ 도착지별 교통량을 평일 20일에 대한 일평균 교통량으로 나타내었다. TCS 원 자료는 Figure 2와 같은 형태로 전 노선에 대해 집계일자, 출 ‧ 도착 영업소 및 1-6종에 대한 차종별 교통량이 제공된다. TCS O/D를 교통량 기준으로 내림차순 한 결과, 하루 평균 총 7,095개의 O/D로 총 41,919대의 대형화물차(4, 5종 교통량)가 서해안선으로 진입하거나 진출하는 것으로 분석되었다. Figure 3은 출/도착지 교통량과 누적교통량의 예를 나타내고 있다.
Figure 4에서 보듯이, 이 중 상위 29개의 O/D가 총 교통량의 30%를 차지하였으며, 상위 100개가 총 교통량의 50%를, 상위 162개가 총 교통량의 60%를 차지하고 있었다. 70% 이후부터는 해당 O/D로 진출입하는 일교통량이 30대 미만으로 나타났다. 본 연구에서는 7,095개 중 누적교통량 상위 50%에 해당하는 100개의 O/D를 대표 O/D로 간주하여 이를 대상으로 분석을 실시하였다.
100개 O/D에 대한 출발지 및 도착지 분포는 Figure 5와 같다. 대부분 서해안선 및 서해안선과 인접한 노선에서 출발 및 도착하는 것을 확인할 수 있다.
3. 링크 통행속도 구축 및 경로 통행시간 산정
앞서 구축된 100개의 대표 O/D에 대하여 최단경로 기준으로 링크 기반 통행경로를 구축하였다. 링크길이는 노드의 도로관리 이정의 차이로 산출하였다. 노드와 링크의 관계는 Figure 6과 같이 나타낼 수 있다.
링크 단위 통행시간 산정을 위해 VDS 자료를 이용하여 링크별 통행속도를 구축하였다. 시간대별로 통행속도가 상이할 것으로 예상하여 화물차심야할인 시간대인 21:00-06:00를 야간으로 하여 오전을 06:00-12:00, 오후를 12:00-21:00로 구분하였으며, 하루 중 교통량이 최대로 관측되는 1시간 동안의 속도까지 총 4개의 시간대에 대한 속도값을 구축하였다. VDS 자료는 Figure 7과 같은 형태로 전체 고속도로 노선에 대해 노드별 15분 단위로 측정된 평균 속도 및 교통량 값이 제공된다. 음수값 등 이상치 제거 후 2019년 3월 평일 20일치에 대해 Figure 8과 같이 시나리오별 해당노드에 대한 평균 속도를 산출하고 링크 전 후 노드 속도를 조화평균한 값을 해당링크의 통행속도로 산출하였다.
산출된 통행속도를 앞서 산출한 링크길이와 매치하여 IC 진입부터 진출까지의 경로 통행시간을 링크단위로 산정하였다.
| $$T_j={\textstyle\sum_{i=1}^n}\;\;t_i={\textstyle\sum_{i=1}^n}\;\frac{L_i}{V_{ki}}$$ | (1) |
여기서, j : Route ID {j=1 to 100}
n : Number of links of the route
Li : Length of the link i
Vki : Velocity of the link i corresponding to scenario k {k=1 to 4}
4. 일정 통행시간 이상 구간 확인
선행연구를 통해 출발 후 IC 진입까지 30분이 소요된다 가정하였으므로, IC 진입 후 휴식 없이 연속 주행했을 때 화물차 법정 휴게시간인 4시간을 기준으로 하여 연속통행시간이 출발 이후 1시간, 2시간, 3시간, 4시간 이상인 경로를 추출하였다. 100개의 O/D pair 중 통행시간이 3시간 이상 소요되는 경로는 없는 것으로 확인되었으며, 2시간 이상인 경로는 각각 하행 1개, 상행 1개로 나타나 경로 간 중첩이 발생하지 않았다. 출발 이후 1시간 이상인 경로는 하행 10개, 상행 9개 경로로 나타났으며 4개의 속도 시나리오에서 모두 같은 결과를 보였다. 출발 이후 1시간 이상인 경로의 교통량은 하행 10개 경로 총 2,200대, 상행 9개 경로 총 1,170대를 보여 하행 교통량이 상행 교통량의 약 2배에 달하는 것을 확인할 수 있었다.
연구결과
Figure 9, 10과 같이 출발 이후 1시간 이상이 소요되는 하행 10개, 상행 9개 경로에서 중첩 교통량이 가장 많은 곳을 방향별로 1-4순위까지 선정하였다. 하행은 목포IC, 송악IC, 군산IC, 무안IC 순으로 중첩 교통량이 가장 많이 확인되었고, 상행은 안산JC, 선운산IC, 서서울TG, 당진IC 순으로 중첩 교통량이 가장 많이 확인되었다. 서해안선 휴게시설의 평균 배치간격인 16.4km를 고려하여 ArcView를 활용하여 1-4순위에 해당하는 위치를 반경 15km의 범위로 시각화하고, 휴게소 및 졸음쉼터를 함께 나타내어 해당 범위에 있는 휴게시설 현황과 비교하였다. 1-4순위로 나타난 위치의 범위에는 상 ‧ 하행 모두 대형 주차면을 보유한 휴게소가 각각 위치하고 있었다. 하지만, 대형 주차면을 보유한 졸음쉼터는 상행 1곳(서서울TG) 및 하행 1곳(서산)에만 위치하고 있었다.
이는 본 논문의 대상지인 서해안선을 대상으로 화물차 휴게시설의 적정 위치에 대한 우선순위를 제시하였고, 이를 통해 향후 기존 휴게소의 화물차 휴게와 관련된 시설(화물차 운전자 휴게시설, 화물차 정비 및 관리 시설, 화물차 주차면 추가 확보 등) 확충이 필요하다는 정책적 시사점을 도출할 수 있다. 휴게소에 비해 화물차 휴게를 위한 대형 주차면을 보유한 졸음쉼터의 수가 상대적으로 부족하다는 점 또한 향후 졸음쉼터 확장 및 개선 등의 사업에서 고려해야할 점이라 할 수 있다.
Table 3.
Service areas on Seohaean expressway
Table 4.
Rest areas on Seohaean expressway
결론 및 향후 연구과제
본 연구에서는 고속도로 화물차 휴게시설의 설치 또는 가변 운영 검토 시 우선적으로 고려해야 될 위치를 선정하기 위해 고속도로 TCS 및 VDS 자료를 이용하여 서해안선을 이용하는 화물차 통행에 대해 분석을 수행하였다. 이를 통하여 기존 휴게소의 위치가 적절한지에 대한 평가와 더불어 최적 위치를 제시하였으며, 상행과 하행 교통량의 차이에 대한 결과 분석을 통해 방향별 교통량 차이에 따라 휴게소 위치 및 규모 산정이 이루어져야 한다는 결과를 제시했다.
방향별 교통량이 크게 차이가 나는 원인으로는 적재 통행과 공차 통행 시 선택하는 도로가 다른 것으로 추정할 수 있다. 공차 통행 시에는 유료도로를 선택할 확률이 낮을 것으로 예상되며 향후 추가 연구를 통해 입증할 필요가 있다.
지정체 발생에 따라 경로별 통행시간이 상이하게 나타날 수 있다고 가정하여 야간, 오전, 오후 및 첨두시간대 속도를 4가지 시나리오로 구분하여 통행시간을 산정하였으나, 시나리오별 결과는 동일하게 산출된 부분에 대해서는 VDS 자료가 방향별로 구축되어 있지 않아 분석에 한계가 있는 것으로 판단된다.
선행연구를 통해 IC 진입 전 주행시간을 30분(20km)으로 가정하여 분석하였으므로 출발 이후 법정 휴게시간인 4시간을 초과하는 곳은 확인되지 않았으나, 화물차 운행의 경우 적재, 하차, 상차, 유지 등이 모두 하루에 이루어지는 왕복통행의 특성을 가지므로 고속도로 진입-진출이 하루 2회 이상 이루어질 것으로 예상된다. 한국교통연구원(The Korea Transport Institute, 2018)의 “KTDB 정책자료집 Freight in KOREA”에서도 화물차 1일 운행 중 도착지가 두 개 이상인 다수통행이 52.3%, 출발-도착지 왕복통행이 43.1%, 편도통행이 4.6%로 나타나며 일평균 통행수가 일평균 2.7회(적재 1.6회, 공차 1.1회)인 것으로 분석되고 있어 이러한 추정을 뒷받침한다. 따라서 IC 진입 전 화물차의 연속 주행시간이 얼마나 되는지, 졸음 등의 원인으로 휴게시설 필요를 느끼는 임계시간은 얼마인지 등을 정확히 반영하기 위해서는 화물차 운전자의 일과 등 행태에 관한 연구가 필요하다.
운영기관의 입장에서는 교통량이 많은 곳을 우선할 것인지 장거리 주행 운전자를 우선할 것인지 가치 판단에 따라 휴게시설 위치 선정 범위는 달라질 수 있다. 향후 교통량 하위 50%에 대해서도 추가 분석하여 상위 50% 분석결과와 비교해 볼 필요가 있다. 또한, 노선마다 경로 특성이 다르게 나타나므로 어떤 노선을 대상으로 하느냐에 따라 본 연구 결과와는 상이한 결과가 나타날 수 있다. 화물차 통행량이 많고 비교적 노선 연장이 긴 경부선, 중부선, 중부내륙선에 대해서도 추가로 연구할 필요가 있다.
화물차와 관련된 기존 연구가 미미한 실정에서 일부 가정을 통해 본 연구를 진행한 점에서 연구의 한계가 있다. 그러나 화물차 경로 기반의 휴게시설 위치와 관련하여 처음 시도된 연구라는 점에서 의의가 있으며, 향후 화물차 운전자 행태 및 휴게시설 규모에 대한 추가 연구가 함께 이루어진다면 운영기관의 투자 우선순위 선정에 적극 활용 될 수 있을 것이다.
1)도로교통공단 교통사고분석시스템(TAAS).
