Journal of Korean Society of Transportation ISSN:1229-1366(Print) 2234-4217(Online) 대한교통학회지

도심항공교통(Urban Air Mobility, 이하 UAM)은 도심 지상교통혼잡 해결을 위한 대체 교통수단으로 대두되고 있으나, 인프라 확충 및 안전성과 같은 제약사항으로 인해 초기상용화 지역으로 제주도가 검토되고 있다. 그러나, 제주도의 지역적 특징과 UAM 기체의 특성을 고려할 때, 제주도에서의 UAM 운용은 기상요건, 특히 바람에 많은 제약을 받을 것으로 생각된다. 따라서 운항 검토에 있어 기상 제약조건에 대한 고려가 필요하며, 본 연구는 그중 풍속을 주요인으로 하여 계절별 관광 UAM의 경로를 선정해보고자 하였다. 노선은 제주국제공항-성산 및 제주국제공항-중문관광단지로 설정하고, 장애물 분리, 부지확보 가능 여부 등 몇 가지 핵심 요건을 토대로 버티포트 위치를 선정, 출, 도착지로 가정하였다. 경로 선정은 UAM 예상 운항 고도에서의 기상자료를 토대로 제주도 전역에 대한 계절별, 공간별 풍속 영향도를 분석한 결과에 지상 장애물과 관광지까지 세 가지 제약조건을 종합 비용으로 환산, 거리까지 고려하여 최소비용을 가지는 노선별, 계절별 경로를 도출하였다. 그 결과 노선별 비행경로가 계절별로 상이하게 선정된 것을 확인할 수 있었다. 본 연구는 UAM 운항에서의 주요 제약조건인 기상을 고려한 경로 선정 방법과 그 결과를 제시함으로써, UAM 초기 실증 및 실제 운영에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

2020년 기준 우리나라의 교통혼잡비용은 전체 GDP의 약 3%에 해당하며, 이 중 도시부 도로는 약 1% 이상으로 추정된다. 도시부 도로의 교통혼잡은 주로 비효율적인 신호제어로 인해 초래된다. 이를 해결하기 위해 차량의 이동성을 개선하기 위한 다양한 신호 연동 최적화 연구가 진행되었다. 그러나, 전체 교차로 구간에서 하나의 연동폭을 고려하는 기존의 연구는 연동폭 활용이 어려운 차량을 반영하지 못하는 한계가 있다. 이에 본 연구는 신호 교차로를 주행하는 모든 개별차량의 통행시간을 고려한 축 단위의 신호 연동 최적화 방법론을 설계하였다. 이차 연동폭 개념의 도입을 통해 최상류부 교차로 기준으로 연동폭 구간 이외 시간에 교차로에 진입한 차량을 함께 고려하였다. 연동폭과 이차 연동폭 기준의 추가통행시간을 최소화하는 옵셋을 산정하기 위하여 유전자 알고리즘을 활용하였다. 본 방법론의 효과를 평가하기 위해 낮은 교통량 상황의 시뮬레이션 환경에서 기존 신호 최적화 방법론인 SYNCHRO 및 PASSER와의 분석을 수행하였다. 분석 결과, 본 방법론은 기존 방법론에 비해 통행시간을 최대 3%, 정지지체를 약 10% 수준에서 감소시키는 효율적인 신호를 설계함을 확인하였다. 이는 차량이 진입한 신호주기 내 연동폭을 이용하여 전체 구간을 통과하도록 유도하였기 때문이다. 그 결과 제안 방법론은 기존 대비 약 30% 낮은 통행시간 편차를 보이는 차별성을 가졌다. 향후 공간적 범위를 확장하여 네트워크 단위의 신호 연동 최적화 방법론에 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

자율-비자율 차량 혼재교통상황에서 교통안전성 평가를 위한 시뮬레이션 분석에서는 실제 교통환경을 효과적으로 설명할 수 있는 주행안전성 평가지표 도출이 요구된다. 본 연구의 목적은 Real-world 자율주행 데이터 분석을 통해 시뮬레이션 내 자율주행차 거동을 구현하고 시뮬레이션 환경에서 도로 위험구간을 식별하기 위한 최적의 주행안전성 평가지표를 도출하는 것이다. 실제 자율주행차 주행자료를 분석하여 시뮬레이션 환경에서 자율주행차의 거동을 구현하였다. 시뮬레이션 상에서 실제 도로위험구간을 유사하게 나타낼 수 있는 지표 선정을 위해 의사결정나무 분석을 수행하였다. 주행안전성 분석을 통해 도출한 도로 위험구간을 의사결정나무 기반 위험구간 분류모델 구축의 출력변수로 활용하였다. 자율주행차 거동이 구현된 시뮬레이션의 평가지표별 주행안전성 분석결과는 의사결정나무 분석의 입력변수로 활용하였다. 도로 위험구간을 가장 효과적으로 분류하는 최적 평가지표는 평균 jerk로 도출되었다. 최적의 평가지표인 평균 jerk 기반 상위 3개의 상암 자율주행차 시범운행지구 도로위험구간을 도출하였으며, 각 구간에서 주행안전성에 영향을 미치는 도로 교통요인을 제시하였다. 본 연구의 결과는 시뮬레이션 기반 혼재교통상황의 교통안전성 평가를 위해 효과적으로 사용될 것으로 기대된다.

본 연구는 도로관리를 위해 3D 공간 데이터 구축이 가능한 Mobile Mapping System(MMS)를 활용하여 도로 포장 모니터링 데이터를 취득하였다. 또한, MMS으로부터 획득된 사진 데이터를 인공지능을 활용해 도로노면에 있는 균열을 검지하였다. 검지된 균열률 파손모델을 개발하고자 연평균 파손량 기반의 공용성 모델과 계층적 베이지안 마르코프 혼합 해저드(Bayesian Markov Mixture Hazard) 모델을 활용한 공용성 모델을 개발하였다. 균열상태등급에 대한 기대수명 추정결과 7.810년으로 도출되었고, 연평균 파손량을 도출할 경우 연간 약 3.8%의 파손량으로 변환이 가능하였다. 또한, 유지보수 공법 선정 및 유지관리 비용 등 생애주기비용분석을 진행하였다. 분석 결과 예방적 유지보수 공법인 마이크로서페이싱 공법의 적용이 가장 유리한 것으로 도출되었다. 향후 본 연구의 도로 유지보수 모니터링 및 경제성 분석을 활용한다면 관련 계획 수립 시 과학적 근거로 활용될 것으로 기대된다.

편리한 교통 수단에 대한 수요는 계속 증가하고 있지만 기존의 대중교통은 고정된 경로를 가지고 운행되어 승객들은 출발지에서 정류장까지 이동해야 하는 불편함이 존재한다. 수요 응답형 교통(Demand Responsive Transportation, DRT)은 이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로 도입되었다. DRT는 승객의 요구에 따라 경로를 계획하고 운영하는 서비스로 승객에게 편리함을 제공하지만 DRT 운영에는 몇 가지 어려움이 있다. 먼저 DRT 승객은 빠르게 목적지에 도착하고자 하며 DRT 운영자는 수입을 극대화하기 위하여 최대한 많은 승객을 수용하려 한다. 또한 승객들은 DRT와 대중교통의 통행시간, 요금 등을 비교하여 교통수단을 선택하는데, DRT의 통행시간이 길어지면 잠재적인 승객들이 DRT를 선택하지 않을 가능성이 높아진다. 그리고 추가 예약이 발생하면 운행경로와 통행시간이 증가하므로, 이미 예약된 승객들은 추가 예약이 발생하지 않기를 원하는 반면, 예약하려는 승객들은 본인의 예약이 거절 없이 승낙되기를 바란다. 이와 같은 DRT 승객과 운영자 사이의 상충관계, DRT와 대중교통 사이의 수단 선택 과정, 예약된 승객과 예약하는 승객의 상충관계 속에서, 본 연구는 DRT 승객의 편의 및 운영 효율성을 제고하기 위한 인센티브 시스템을 제안한다. 제안된 인센티브 시스템에서는 승객이 다른 승객의 승차 지점이나 하차 지점으로 이동하여 같이 승하차하면 인센티브를 받게 되며, 이로 인해 차량의 우회가 줄어들어 DRT 승객의 이동시간이 단축된다. 그러나 인센티브가 너무 높으면 DRT 운영자의 수입이 감소한다. 본 연구에서는 이러한 점을 반영하기 위해 대중교통과 DRT 사이의 수단선택 모형을 사용하고, 다중 목적 혼합 정수 비선형 프로그래밍을 이용해서 문제를 수식화하였으며, NP-hard 문제로 알려진 조합최적화를 사용하여 휴리스틱 알고리즘으로 해를 탐색하였다. 본 연구에서는 인천광역시를 대상으로 사례연구를 진행하였으며 승객들의 통행 행태 반영을 위해 택시데이터를 사용하였다. 도출된 Pareto optimal set을 통해 DRT 승객과 운영자 모두에게 균형잡힌 해결책을 찾을 수 있다. 본 연구에서는 인센티브를 DRT 기본요금의 8% 또는 12% 수준으로 설정하는 것이 가장 효과적인 것으로 나타났다.

본 연구는 autonomous vehicle(AV)의 운전능력을 평가하기 위해 operation design domain (ODD)의 특성을 고려한 적정 평가지표를 도출하고 평가 중요도 우선순위를 도출하였다. 교차로, 불법주정차, 버스 정류장, 자전거 도로 및 mid-block 횡단보도 등에 해당하는 ODD를 교통 시뮬레이션 환경에 구축하였으며, 실제 AV 주행 데이터 분석을 통해 시뮬레이션 환경에서 차량 거동을 구현하였다. 종방향 평가지표와 차량간 상호작용 평가지표를 활용하여 주행안전성 분석을 수행하였으며, 분석 결과를 기반으로 ODD별 요인분석을 통한 적정 평가지표를 도출하였다. 본 연구에서 도출한 적정 평가지표는 ODD별 AV의 운전능력을 평가하는데 있어 중요하게 작용된다. 특히, 교차로 유형과 관계된 ODD의 경우 속도의 변화량과 관계된 평가지표가 AV의 운전능력 평가에 효과적인 것으로 확인되었다. 불법주정차, 버스정류장과 같이 다른 차량으로 인해 AV가 정상적인 주행을 방해받는 구간의 경우, 차두시간과 차간거리와 같은 차량간 상호작용 측면의 평가지표가 AV의 운전능력을 평가하는데 적합한 평가지표로 도출되었다. 추가로 본 연구에서는 도출된 운전능력 평가지표를 활용하여 ODD의 평가 중요도 우선순위를 결정하였다. 교차로 횡단보도, 불법주정차, mid-block 횡단보도 ODD가 높은 평가 우선순위로 도출되었으며, 교차로 및 mid-block 횡단보도의 경우 보행자와의 상충이 빈번하게 발생하는 구간인 것에 영향을 받은 결과로 판단된다. 본 연구의 결과는 향후 AV의 운전능력 평가 방법론 개발에 중요한 기준을 제공하며, 교통 안전 및 관련 정책 결정에 있어 중요한 기초자료로 활용될 것으로 기대된다.

국내 도로교통 사고의 높은 인적피해비용과 신호교차로의 사고 특성을 감안시, 신호교차로에 대한 사고심각도 연구가 필요하다. 특히, 교차로 접근부에 대한 사고 요인 분석이 이루어진다면 교차로 사고를 미연에 방지할 수 있다. 본 연구는 신호교차로 접근부에서 발생하는 추돌사고의 심각도 요인을 분석하였다. 연구를 위해 충청북도 청주시의 57개 신호교차로 접근부에서 최근 3년간(2020-2022년) 발생되었던 171건의 추돌사고 자료와 교통량 자료, 신호운영 자료, 도로 기하구조 자료 등이 수집되었으며 두 가지 방법(머신러닝 분류모형의 사용/미사용)을 적용하였다. 연구 결과, 머신러닝 기법을 사용한 방법의 정확도(Accuracy)가 0.8338, F1 score가 0.9058로 미사용 방법 대비 높은 성능을 나타냈다. 그리고 총 8개(노면상태, 가해 운전자의 음주운전 여부, 가해 운전자의 차종, 피해 운전자의 연령대, 종단선형, 직진 차로수, 유턴구역, 미끄럼방지포장) 요인이 통계적으로 유의(p<0.05)한 것으로 나타났다. 본 연구 결과는 심각 추돌사고를 미연에 방지하기 위한 교통안전대책 수립에 활용될 수 있을 것이며 이를 통해 교통사고로 인한 사회적 비용 감소에 기여할 수 있을 것으로 기대된다. 향후에는 집산도로나 비신호교차로 등에 대한 사고 심각도 연구, 동일 위계 도로에서의 추돌사고가 많은 교차로와 적은 교차로 간 특성 비교, 운전행태 데이터 분석 등이 필요할 것으로 판단된다.

본 연구는 지하도로 건설 사업 추진에 대한 합리적인 타당성 판단을 위해 정책효과에 대한 계량화 방법을 제시하고 있다. 구체적으로 인천 신항 진입도로 지하도로 건설 사업을 대상으로 조건부가치추정법(CVM)을 적용하여 생활여건 개선 효과를 추정하였다. 분석결과 인접 지역 잠재 입주자의 추가 지불의사 총액은 1조 729억원, 인근 시설 잠재 이용자의 지불의사 총액은 626억원으로 사업의 생활여건 개선효과는 총 1조 1,355억원으로 추정되었다. 연구 결과는 지하도로 건설 사업의 정책효과를 감안해야 하는 필요성을 확인하고, 대안적 분석 방법을 제시하였다는 점에서 의미를 지닌다.