시설물 태풍 취약도를 고려한 도로시설물 네트워크의 복원력 분석 기술

노승지 인하대학교 대학원 2026 국내석사

최근 기후변화로 인해 국내에서도 태풍의 규모와 발생 빈도가 증가하면서 도로 인프라의 구조적 안전성과 네트워크 기능 저하에 대한 우려가 커지고 있다. 태풍으로 인한 개별 도로시설물의 손상은 국지적 피해에 그치지 않고 도로망 전체의 통행 기능 저하로 이어져 교통 지연과 우회 경로 증가 등 사회·경제적 손실을 유발한다. 기존 연구는 시설물 단위의 구조적 손상 분석과 네트워크 기반 기능 평가가 분리되어 수행되는 경우가 많아, 구조적 손상이 네트워크 성능 변화에 미치는 영향을 통합적으로 해석하는 데 한계가 있다. 이에 본 연구는 태풍 영향에 따른 도로시설물 취약도와 네트워크 성능 변화를 연계하여 평가할 수 있는 분석 프레임워크를 제시하였다. 본 연구는 (1) 시설물 태풍 취약도 평가, (2) 도로 구간 단위 손상–성능 연계 분석, (3) 시간 기반 복원력 평가의 세 단계로 구성된 분석 절차를 마련하였다. 이러한 체계는 시설물 수준의 구조적 취약성과 네트워크 수준의 기능 저하를 일관된 흐름으로 연계하여, 태풍 재해가 도로 인프라 전반에 미치는 영향을 종합적으로 평가할 수 있다. 우선 경주 지역(20km X 20km)을 대상으로 도로시설물 네트워크를 구축하고, Batts 모델 기반 풍속장에 지형 보정을 반영하여 태풍 이동에 따른 시·공간적 재해 강도를 산정하였다. 이어서 시설물 유형별 태풍 취약도 곡선을 도출하고, 이를 도로 구간 단위 손상 상태 평가에 활용하였다. 또한, 비복원적 누적 방식을 적용하여 태풍 이동 과정에서 손상이 시간적으로 확산되는 특성을 모사하였다. 평가된 손상 상태는 통행시간 변화를 통해 네트워크 기능 저하 분석에 활용되었다. 분석 결과, 초기 단계에서는 영향이 제한적이었으나 손상 수준이 증가함에 따라 기능 저하가 급격히 확대되어 최종 단계에서는 네트워크 평균 성능이 약 0.69 수준까지 감소하는 것으로 나타났다. 특히, 위세 중심성으로 평가된 중요도를 네트워크 성능 분석에 적용한 결과, 중심성이 높은 구간의 손상이 기능 저하를 가속화하는 주요 요인으로 작용하였다. 마지막으로 손상 수준에 대응하는 복구 기간을 반영하여 네트워크 복원력을 평가하였다. 태풍 종료 직후 네트워크의 성능은 약 70% 수준까지 저하되었으나, 경미한 손상 구간의 단기 복구가 먼저 이루어지면서 초기에는 빠른 회복 속도를 보였다. 이후 광범위한 손상 구간의 장기 복구가 진행되면서 회복 곡선은 점진적인 양상으로 전환되었다. 본 연구는 태풍 재해를 대상으로 시설물 취약도–도로 구간 손상–네트워크 성능–복원력을 연계한 평가 체계를 구축하고, 이를 실제 지역에 적용함으로써 실질적 적용 가능성을 확인하였다. 제안된 프레임워크는 재해 시 취약 구간 식별, 복구 우선순위 결정, 대응 전략 수립 등 도로 인프라 관리에 필요한 의사결정 지원 도구로 활용될 수 있다. Recently, climate change has increased both the intensity and frequency of typhoons in Korea, raising concerns regarding the structural safety of road infrastructure and the deterioration of network functionality. Damage to individual road facilities does not remain localized; rather, it propagates throughout the network, leading to traffic delays, detours, and notable socio-economic losses. However, existing studies typically evaluate structural damage and network performance independently, which limits the ability to understand how structural failures affect overall network functionality. To address this gap, this study proposes an integrated framework that links facility-level typhoon fragility with network-level performance degradation. The proposed framework consists of three sequential components: (1) facility-level typhoon fragility assessment, (2) segment-level damage–performance analysis, and (3) time-dependent resilience evaluation. This structure provides a consistent analytical pathway from structural vulnerability to network functionality, enabling a comprehensive assessment of the multi-scale impacts of typhoon hazards. A road facility network was constructed for the Gyeongju region (20km × 20km), and spatiotemporal typhoon hazard intensity was estimated using terrain-corrected wind fields generated by the Batts model. Fragility curves were developed for each facility type and applied to determine segment-level damage states. A non-restorative cumulative model was then employed to represent the temporal progression of damage as the typhoon migrated across the region. The estimated damage states were translated into travel-time variations to quantify network-level performance degradation. Results indicated that impacts were limited during the initial stages of the event; however, as damage accumulated, network performance declined rapidly, ultimately decreasing to approximately 69% of baseline conditions. When segment importance derived from eigenvector centrality was incorporated, damage to highly central segments was identified as a major driver accelerating performance degradation. Network resilience was assessed by assigning recovery durations to each damage state. Immediately after the typhoon, network performance dropped to about 70%. A rapid initial recovery was observed as slightly damaged segments were restored, followed by a gradual recovery phase driven by long-term restoration of more heavily damaged segments. This study establishes a unified framework that integrates facility fragility, segment-level damage, network performance, and resilience for typhoon hazard scenarios, and its applicability is demonstrated through a real-world case study. The proposed framework can support decision-making for road infrastructure management by identifying vulnerable segments and guiding recovery prioritization and response strategies under extreme hazard events.

GIS를 이용한 도로시설물 관리시스템 구축에 관한 연구 : 의왕시를 중심으로

최진영 연세대학교 공학대학원 2003 국내석사

우리나라의 경우 90년대 들어 도로기반시설물의 지리정보체계의 도입이 시작되어 현재 여러 지방자치단체에서 이와 관련한 통합전산망체제를 갖추기 위하여 노력하고 있다. 따라서 본 연구에서는 대상 지방자치단체에 적합한 업무 모델링과 데이터베이스 설계를 통해 최적의 방안을 모색하고자 한다. 연구 대상지역인 의왕시는 건설과에서 도로개설과 시설물의 관리 및 관련 행정업무를 담당하고 있다. 주요 업무를 살펴보면 도로의 개설과 용지취득/보상, 도로 및 시설물의 유지관리, 도로굴착/점용 허가 관리, 도로관리심의 등으로 구분되어 진다. 해당 업무 파악과정을 통해 도로관리시스템에 반영해야 할 기능과, 조사/탐사 대상 시설물의 종류와 항목을 정의하였다. 의왕시는 기존 업무분석 결과를 토대로 한 결과와 향후 확장성을 고려하여 총 66 개 종류의도형/비도형 자료를 관리대상으로 결정하였다. 사용자의 작업의 편의와 실제 업무에서 보다 유용한 기능의 구현을 위해 사용자 요구분석을 실시한다. 사용자 요구는 기술상이 문제점을 고려한 타당성 조사를 거쳐 판단하여 당초 시스템의 기능구현을 위한 기본설계에 포함된 내용을 제외한 8개 항목을 반영하기로 하였다. 기존 전산처리 시설인 시군구행정정보시스템과의 연계를 위하여 7개 업무영역 중 77개 중복항목에 대하여 자료의 내보내기 기능을 구현하기로 하였다. 그러나 각 관리시스템의 주관 부서 간에 협의로 통합된 스키마의 정의가 없는 한 완벽한 상호운용이 가능한 설계는 힘들었다는 데서 아쉬움을 남긴다. 도로구조의 모델링은 향후 확장성과 원활한 자료의 공유를 위해 NGIS 표준에 따라 설계하며, 모든 시설물은 공간적, 업무적 특성에 맞게 분류하여 설계하였으며 도로의 정확한 현황과 시설물관리를 위하여 대상 지방자치단체에 적합한 도로구간 분리기준과 모델링을 설계하였다. 따라서 관내의 정확한 도로 면적, 연장 등의 각종 통계작업 시에 중복 혹은 누락되는 지점을 최소화하고 보다 정확한 도로대장총괄부 내역을 산출하도록 하였다. 도로시설물관리시스템이 구축된 후 변화하는 지형지물의 갱신 작업을 수행할 때 도면작도의 편의성과 정확성 제고를 위하여 공간 데이터베이스 상의 도형 자료를 DXF 파일로 변환하여 업무에 활용하도록 한다. 먼저 DXF 파일의 구조를 분석한 다음, 추출된 공간데이터베이스의 자료를 DXF 파일안에서 NGIS표준에 따라 재구성한다. DXF 파일 불러오기 기능에서는 대상 시설물의 공간적 적정성 여부를 판단 한 다음 도형 및 속성정보를 시스템에 갱신 하도록 한다. 도로시설물, 지하매설물 및 여타 관리기관이 다른 지리정보시스템이 일관성 있는 통합된 기준이 제공된다면 비용의 절감효과와 자료의 공유가 원활할 것이며 성공적인 종합지리정보시스템체계의 확립에 기여할 수 있을 것이다. In Korea, geographic information system for general road facility was introduced in 1990s and many local authorities currently endeavor to equip integrated computational nervous system related with this. Therefore, this study seeks to find the optimal solution for each local authority through appropriate work modeling and database design. In the study target city, UiWang City, Department of Construction is in charge of road building, management and public administration service for facilities. The detail work is categorized as road building, land purchase/reward, maintenance of road and facilities, road excavation/usage approval management and road management review. Through the understating of detail work process, functions to reflect on road management system, types and items for research/exploration facilities are defined. Based on current business analysis result and future expansion, UiWang City decides to be in control of total 66 types of graphic/attribute data. User request analysis is practiced to realize the convenience of users work and to implement more useful function than it is basically needed. User request includes 8 items excluding the content of basic design for original system implementation after the research of validity in consideration of technical difficulty. To connect existing computerization system, City and County Administrative Information System, data outgoing function will be implemented for 77 duplicate items out of 7 work areas. However, it is disappointing and impossible to build completely inter-operating design without agreed definition of aggregated schema between the departments in charge of management system. Modeling of road structure is designed according to NGIS standard for future expansion and smooth data sharing, and all facilities design is separated by its spatial and task characteristics. Standard for the road separation and modeling is designed suitable for each local authority to understand the current road and maintain the facilities. Therefore, it is possible to get the correct details from road register summary when working on statistics for exact road dimension, expansion with minimum error or duplication. Road facility management system is used for changing landscape renovation work by DXF file transformed from graphic data for the convenience of map drawing and correct rework. First of all, analysis of DXF file structure should be done and then spatial data in the database should be reorganized into DXF according to NGIS standards. In DXF file open function, renewal of graphics and characteristic information should be made after deciding the spatial appropriateness of object facility. If road facility, underground facility, and other geographic information system from administrative organization would be provided under an aggregated standard, cost reduction and data sharing should be accomplished and successful setup of total geographic information system would be contributed.

교량과 도로 네트워크를 고려한 도시침수 피해 분석 및 회복탄력성 평가기술

정종윤 인하대학교 대학원 2025 국내석사

The frequency and intensity of natural disasters caused by climate change have been increasing, with floods and typhoons accounting for the majority of such damage. Road facilities are major targets of flood damage, where flooding and bridge collapse cause significant structural damage, leading to the functional deterioration of road facility networks and additional economic losses such as traffic congestion and logistical delays. This study proposes a comprehensive framework to systematically analyze the performance degradation of road facility networks due to flooding, quantitatively evaluating the functional and structural performance degradation of individual road facilities and comprehensively analyzing network-level performance changes. The study was conducted with three main objectives: establishing performance assessment models for each type of road facility, creating a network model that reflects flood damage, and analyzing network performance degradation and economic losses. Models were proposed based on the specific characteristics of roads and bridges, and a road facility network was built using flood simulation results. This network served as a basis for evaluating the residual performance and economic losses of road facilities, as well as for assessing temporal performance recovery through resilience curves. The proposed framework was validated using a virtual road facility network. A 2 km × 2 km virtual network was generated using fractal noise-based DEM data, and a 2D flood analysis method was applied to analyze flood areas and depths. The analysis showed a proportional increase in inundation area with flood depth. The bridge damage model was used to quantitatively evaluate the impact of structural damage. Network topology analysis derived the relative importance of road facilities within the road network, enabling the classification of economic losses into functional and structural categories for evaluation. Subsequently, the framework was applied to a real-world road facility network in Samsan-dong, Bupyeong-gu, Incheon. The actual network, being more complex and having a higher number of bridges than the virtual network, showed a greater impact of structural damage. Flood analysis results revealed significant differences in maximum flood depth and inundation area compared to the virtual network. Resilience analysis indicated greater initial performance loss and longer recovery periods for the real-world network. This underscores the importance of network structural characteristics and road network complexity in recovery processes. This study presents a systematic and comprehensive framework for quantifying the performance degradation of road facility networks under flood conditions. The proposed methodology integrates flood and damage data with network performance evaluations, providing a quantitative approach to analyzing flood impacts. It offers valuable foundational insights for disaster recovery planning and management. 최근 이상기후로 인한 자연재해 발생 빈도와 강도가 증가하고 있으며, 특히 홍수와 태풍으로 인한 피해는 전체 재해 피해의 대부분을 차지한다. 도로시설물은 홍수로 인한 주요 피해 대상으로, 침수와 교량 붕괴 등 구조적 손상은 도로망의 기능적 성능 저하를 초래하며, 교통 혼잡과 물류 지체 등 추가적인 경제적 손실로 이어진다. 이에 본 연구는 홍수로 인한 도로시설물 네트워크 성능 저하를 체계적으로 분석하기 위해 포괄적인 연구 프레임워크를 제안하였다. 이를 통해 도로시설물의 기능적 및 구조적 성능 저하를 정량적으로 평가하고, 네트워크 차원의 성능 변화를 종합적으로 분석하였다. 연구는 도로시설물의 형식별 성능 저하 모델 구축, 침수 피해를 반영한 네트워크 모델 생성, 네트워크 성능 저하와 경제적 손실 분석의 세 가지 목표로 진행되었다. 도로와 교량의 형식별 특성을 고려하여 성능 저하 모델을 제시하고, 침수 해석 결과를 기반으로 도로시설물 네트워크를 구축하였다. 이 네트워크는 각 도로시설물의 잔존 성능과 경제적 손실을 분석하는 데 활용되었으며, 회복탄력성 곡선을 통해 네트워크 성능의 시간적 변화를 평가하였다. 연구에서 제안한 프레임워크는 가상의 도로시설물 네트워크를 통해 검증되었다. 2km × 2km 크기의 가상 네트워크는 프랙탈 노이즈 기반의 DEM 데이터를 사용하여 생성되었으며, 2차원 침수 해석 기법을 활용해 침수 면적과 침수심을 분석하였다. 분석 결과, 침수심 증가에 따른 침수 면적 변화가 비례적으로 나타났으며, 교량 손상 모델을 통해 구조적 손상의 영향을 정량적으로 평가할 수 있었다. 네트워크 위상 분석에서는 도로망 내 위치에 따른 도로시설물의 상대적 중요도를 도출하였고, 이를 통해 도로시설물의 손상으로 인한 경제적 손실을 기능적 및 구조적 손상으로 구분하여 평가하였다. 이후 연구는 실측 데이터를 활용하여 인천 부평구 삼산동 일대의 실제 도로시설물 네트워크에 프레임워크를 적용하였다. 실제 네트워크는 가상 네트워크보다 복잡한 구조를 가지며, 교량의 수도 많아 구조적 손상이 더 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. 침수 해석 결과, 최고 침수심과 침수 면적 모두 가상 네트워크에 비해 큰 차이를 보였으며, 네트워크 회복탄력성 분석에서는 초기 성능 저하가 더 크고, 회복기간이 길게 나타났다. 본 연구는 홍수로 인한 도로시설물 네트워크의 성능 저하를 정량적으로 평가하기 위한 체계적이고 포괄적인 프레임워크를 제시하였다. 제안된 방법론은 침수 및 손상 데이터를 네트워크 성능 평가와 결합하여 홍수 피해를 정량적으로 분석할 수 있도록 지원하며, 재해 복구와 관리 방안을 수립하는 데 중요한 기초 자료로 활용될 수 있다.

도로 시설물의 생성과 변천 : 보행에 대한 사회적 인식 연구 : 횡단보도, 신호등 보도육교, 지하보도를 중심으로

천효원 서울대학교 대학원 2014 국내석사

오늘날 ‘걷는다’는 행위는 인간에게, 우리 도시 공간에 중요한 요소로 인식되고 있다. '보행'이 우리사회에서 두드러진 화두로 떠오르게 된 배경에는 자동차 중심의 도시 공간 등장이 있고, 그 기원을 거슬러 올라가면 구한말의 신(新) 교통수단 등장이라는 사건이 존재한다. 개화 이후 자동차와 전차 등 새로운 교통수단이 보행자와 같은 공간을 통행하게 되면서 그 둘 사이의 다툼과 충돌은 피할 수 없는 것이 되어버렸다. 그 과정에서 중재와 안전을 위해 교통 규칙, 도로 시설물 등이 등장하게 된다. 이후 그것이 점차 다듬어지고 고도화 되면서 오늘날의 모습을 갖추게 되는데, 이러한 도로시설물의 적절한 설치는 도시 보행환경에 있어서 안전한 보행을 달성하기 위해 선행되어야 할 요소이다. 그리고 도로시설물은 도시공간구조라는 큰 틀 안에서 세부적인 보행환경을 다듬고 개선시키는 역할을 한다. 이에 본 연구는 도시 보행환경에 도로시설물이 미치는 영향이 큰 것을 인식하고, 1920년대부터 현대에 이르기까지 그것이 어떠한 배경과 사회적 논의 속에서 변화해 왔는지 밝히고자 했다. 또한, 자동차와 보행자의 대립 구도에서 보행자의 위상은 어떻게 변화하였는지를 도로시설물의 변천 과정에서 알 수 있을 것으로 예상했다. 연구는 주로 근대 교통정리를 위해 설치되었던 도로시설물의 등장에서부터 그것의 증가, 철거에 이르는 일련의 변화를 당대의 신문과 시각 자료를 검토하는 것으로 진행되었는데, 그 이전에 바람직한 보행환경 요건과 도로시설물의 종류를 검토하여 본문에서 구체적으로 다룰 도로시설물의 범위를 한정하였다. 검토 대상 자료는 1920년대에서 현대에 이르는 신문기사와 사진자료이며 이를 바탕으로 정성적 분석을 수행한다. 주요 자료인 신문과 사진자료는 각 시대상을 충분히 반영하는 매체이고, 지난 20C를 가장 쉽고 풍부하게 들여다 볼 수 있다는 점에서 채택 근거를 지닌다. 본격적으로 근대에서 시작하여 현대에 이르는 광범위한 자료의 검토와 재구성을 바탕으로 다음과 같은 사실을 알 수 있었다. 1920년대 이후 우리나라 도로시설물의 역사는 도로시설물의 도입기, 입체도로시설물의 확장기, 철거기로 구분되고 그 배경과 특징은 다음과 같다. 먼저, 1920년대부터 1940년대까지는 ‘교통문제’가 생겨나면서 도로시설물이 이 땅에 모습을 보이기 시작한 시기이다. 1910년대 초에 시작되어 1920년대 후반에 마무리 된 경성시구개수를 통해 남대문~서울역, 태평로, 남대문로, 을지로, 종로 등은 확폭 정비되었고 몇몇 가로들은 보차분리 된 형태로 설계되기도 하였다. 이러한 노면 위를 달리는 교통수단은 다양했고 그 중에서도 전차의 이용이 두드러졌다. 전차는 지금의 지하철과는 다르게 보행자, 자동차와 같은 선상에서 운행되었기 때문에 충돌에 대한 가능성이 높았고 1920년대 후반 교통수단의 확대로 인해 그 빈도수도 잦아졌다. 이러한 도로 교통의 시대적 상황과 함께 1929년의 조선박람회의 개최를 계기로 이 땅에 처음 횡단보도가 표시된다. 이후 심화된 교통난을 해결하기 위해 전차 노선과 보행자의 횡단 경로가 중첩됐던 남대문로, 종로, 을지로, 광화문로 등에 신호등이 설치된다. 1940년대에 들어서는 6개의 도로가 교차하는 남대문 지점의 교통혼잡 완화를 위해 지하도 건립을 위한 공사가 단행되기도 하였다. 즉, 1920년대에서 1940년대는 이 땅에 횡단보도, 신호등, 지하보도가 처음 설치된 시기로 도로시설물의 도입기이다. 이 시기에는 보행자만 통행하던 길에 전차와 각종 차량이 등장하면서 사회적으로 보행자의 안전 문제를 인식하기 시작했다. 본격적인 자동차 시대에 돌입한 1960년대부터 1980년대 까지는 입체도로시설물이 증가, 확대된 시기이다. 우리나라 최초의 보도육교인 퇴계육교가 지금의 명동역 부근에 1964년 설치된다. 이후 1966년 김현옥 시장이 취임하면서 보도육교와 지하보도가 우후죽순 생겨나기 시작한다. 지하보도는 지하상가로 진화하여 1967년에는 시청앞지하상가가 준공되었다. 이로써 해방 이후 1960년대부터 1980년대 이르는 시기는 보도육교의 출현 이후 개소수의 급증, 지하보도의 확장과 지하상가로의 변이가 이루어진 입체도로시설물의 확장기이다. 이 시기에는 자동차 시대를 맞이하면서 자동차가 길의 주인 행세를 하기 시작했고 보행자는 안전을 위해 지상으로 또는 지하로 밀려나야 했다. 즉, 자동차를 위해 보행자가 불편을 감수해야 했던 시기로 볼 수 있다. 1990년대부터 현재까지는 보행권 인식 이후 입체시설물이 퇴장하기 시작한 시기이다. 특히 보도육교는 청계천 복구 공사 중 대량 철거되었다. 지하보도의 경우 보행 연속성 향상을 위해 지상에도 횡단보도를 설치하려는 움직임이 이어지고 있다. 그 과정에서 이해관계자가 충돌하기도 하고 오랜 시간 합의를 통해 보도육교 철거 또는 횡단보도 설치가 이루어지기도 한다. 최근 서울시는 『보행친화도시 서울 비전』을 발표하여 육교 철거, 녹색신호시간 연장, 횡단보도 개소수 증대 등을 약속하고 있다. 즉, 1990년대에서 현재까지는 성장기에 설치된 보도육교가 하나, 둘씩 철거되고 횡단보도가 확장하는 입체도로시설물의 철거기이다. 보행자가 안전하고 편하게 걸을 수 있는 권리에 대한 목소리가 높아지고 한데 모아진 결과이다. 이와 같이 정리할 수 있는 도로시설물의 역사에서 시대에 따라 변화하는 보행 환경에 대한 인식을 엿볼 수 있고 이는 교통에 대한 우리의 생각과 깊은 관계를 맺고 있음을 알 수 있다. 늘어가는 차량의 소통을 원활히 하기 위해 넓은 도로, 적은 횡단보도 개소수, 많은 고가가 필수적이라고 생각하던 시기에서 현대에 들어와 차량 이용을 억제하는 추세로 변화한 것은 교통 환경 개선에 대한 패러다임이 크게 바뀐 결과이다. 그것은 긴 시간 동안 축적되어온 경험과 노력의 산물이다. 그 과정에서 충돌과 갈등이 일기도 했지만 타협을 이루어 냈고 지금도 그 노정에 있다. 본 연구는 보행자와 차량의 대립 관점에서 도시공간에서 도로시설물로 구현된 둘 사이의 줄다리기를 1920년대부터 현대에 이르기까지 순차적으로 정리한 것이다. 그 과정에서 시대에 따라 변화하였던 우리의 도로 교통, 보행 상황과 보행권에 대한 인식의 정도를 살펴볼 수 있었다. 그러나 자료의 부족으로 초기의 연구 의도를 모두 담아내지 못한 아쉬움이 있다. 설치에 이르는 사회적 논의가 담긴 자료가 부재하여 다 표현하지 못한 부분이 있고, 연구 공간도 서울의 도심으로 한정해 동네 보행 등 우리 생활과 밀접하게 맞닿아있는 이야기는 하지 못했다. 이는 차후에 관련 연구에서 지속적으로 다뤄져야 할 부분이다.

GIS와 UML을 이용한 도로시설물 관리시스템 개발 : 대구광역시를 사례로

허영진 경일대학교 대학원 2004 국내석사

최신의 공간정보 기술인 GIS의 눈부신 발전과 정보화의 물결은 현대사회의 모든 부문에 걸쳐 급속도로 파급되고 있으나 도시시설물 분야에서는 여전히 서류 및 대장 기반의 비효율적인 관리로 어려움을 겪고 있다. 특히 도로시설물에 대한 관리가 현장조사도면과 관리대장 등의 수작업에 의존하고 있어 관련 자료의 양적 팽창뿐만 아니라 자료의 분실위험 및 유사한 업무가 반복 수행되고 있어 많은 예산과 인력이 낭비되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 도로시설물 관리 체계를 효율적으로 수행하기 위하여 최근 급격히 발전하고 있는 공간정보 기술인 GIS(Geographic Information System)와 효율적인 시스템 개발 기술인 UML(Unified Modeling Language)을 이용하여 도로시설물 관리시스템을 개발하였다. 본 시스템은 대구광역시의 폭 20m이상 도로를 대상으로 현장 조사 자료와 지형자료, 수치데이터를 기반으로 도로시설물에 대한 데이터 관리 및 정보검색 기능을 체계적이고 종합적으로 수행하여 도로시설물을 보다 효율적으로 이용 관리할 수 있는 응용시스템을 개발하는데 그 목적이 있다. 이를 위해 객체지향언어인 MS사의 Visual Basic 6.0 과 GIS 기능의 연동을 위하여 Map Object 2.1을 사용하였으며, DBMS(Data Base Management System)로는 Oracle 8i를 사용하였다. 향후, 본 연구결과를 토대로 도로시설물 관리에 대한 보다 과학적이고 체계적인 의사결정을 지원할 수 있도록 함으로써 예산 절감의 효과 및 업무의 생산성 향상으로 시간과 비용이 절감되는 효과를 가져 올 것으로 사료된다. Until recently the road facility information management of the local government still has focused on survey drawing files and inventories even though information technologies have dramatically spread to all parts of government affairs. This situation brings out not only the inefficient official affairs and duplicate investment but also the loss of important information. In order to prevent these problems and manage the urban road facilities for the effective urban plan, the road facility information management system was developed by using GIS technology. In order to implement this system, Oracle 8i, Visual basic 6.0, and Map object 2.1 were used as DBMS, system development language. and GIS component, respectively. Especially, the system implemented user interface to manage a street lamp and road surface facility in urban area. Through constructing this system, all information related to street lamp and pavement surface facility could be managed and controlled in DBMS(Data Base Management System) and transferred toward the officials. Moreover, all information could be presented in visual and to map its attribute information to its spatial information so that the result of spatial analysis such as graph, table and distribution map helps to make a role of DSS(Decision Supporting System) for the urban plan and policy.

Empirical study on autonomous vehicles' detection performance of road traffic signs under various conditions

김지수 Graduate School, Yonsei University 2023 국내박사

Autonomous vehicle is a vehicle that uses various sensors installed in the vehicle to recognize the surrounding situation and controls the vehicle based on this to drive safely. Recently, various R&D and investments are being made for the commercialization of self-driving cars all over the world, including Korea. In particular, from 2022, sales of Level 3 self-driving cars for the general public began in Germany, and in Korea, Level 3 self-driving cars will be available for purchase from 2023. In addition, with various types of Level 3 or Level 4 self-driving shuttle bus and taxi pilot services being introduced in earnest, it is time to feel that we are getting one step closer to the era of self-driving. Efforts are being made to improve the completeness of autonomous driving technology in various fields. However, in the field of roads and infrastructure around roads, where autonomous vehicles move, research and development of new autonomous driving support beyond the existing ITS framework is very slow. This study aims to serve as a starting point that can serve as a basis for presenting standards for road infrastructure for self-driving cars that can contribute the most to autonomous driving in the field of roads and transportation. In the long-term expected mixed situation of regular cars and self-driving cars, self-driving cars have to adapt to the road environment that is not much different from the present. In other words, until the ratio of self-driving cars overwhelmingly increases and self-driving road facilities appear, self-driving cars must utilize various road traffic facilities installed according to the current human driver standards. Therefore, in this study, we tried to identify the relationship between autonomous vehicles and road traffic facilities from the perspective of traffic and roads. Most of the existing studies consist of recognizing nearby cars or pedestrians in the field of automobiles or sensors, or simply identifying factors that degrade the detection performance of sensors. In addition, most of the studies were simulation-based rather than empirical studies using actual self-driving cars or self-driving sensors. The biggest difference of this study, compared to previous studies, is that it set various factors that affect the detection performance of autonomous driving sensors and confirmed through demonstration how these factors affect detection performance in a complex way. . The demonstration experiment was conducted by limiting the scope to LiDAR and road traffic signs. LiDAR is a sensor that many autonomous driving experts believe is essential for autonomous driving after the third level. This is because LiDAR can greatly contribute to securing redundancy between positioning and sensors, two conditions necessary for the implementation of safe autonomous driving technology. Road traffic signage is currently a facility that is widely used in image sensors and is the most easily accessible facility on most roads. In addition, since the reflectivity is very high, it is a very advantageous facility for LiDAR to detect. For this reason, the scope of this study was limited to LiDAR and road traffic signs. Five factors (variables) that affect the detection performance of LiDAR were set: shape and area, which are factors of the sign itself, and distance, height, and lane, which are factors related to the relationship between signs and autonomous vehicles. An empirical experiment to confirm the detection performance of LiDAR was conducted by setting a scenario so that these five influencing factors could be reflected at the same time. For a total of 5 signs, an experiment was conducted to connect 10 streets, 3 height changes, and 3 lane changes in a complex way. The data collected through the empirical experiment was subjected to basic post-processing such as noise removal, and was divided into training data and verification data, including additional calculation indicators such as NPC values and the number of layers. The detection performance of LiDAR according to the influencing factors was verified by creating a decision tree for NPC and a decision tree for layers using the decision tree technique. Based on the analysis results of the decision tree, the range of facilities and installation conditions most suitable for use by autonomous vehicles were presented as follows. It is generally advantageous to use a sign installed at a height similar to 2.0m or the sensor height of an autonomous vehicle. In addition, facility detection and recognition for positioning is sufficient even if it is performed at a short distance, so it can be satisfied when driving within 2 lanes in close proximity at a distance of 10m. On the other hand, in the case of facilities that can be recognized from a long distance, such as an obstacle target display, and can prevent accidents, it is advantageous to use a vertically long rectangular facility at a distance of about 50 to 80 m. This study is the first study to explore facilities suitable for autonomous vehicles from the perspective of traffic and roads and to check the conditions. In the field of roads and transportation, there is an obligation to secure and present standards for roads and road infrastructure for a safe autonomous driving environment. If the results of this study are expanded to various facilities, it is expected that they can be used as standards for autonomous driving response facilities for the overall road infrastructure. 자율주행자동차는 차량에 설치된 다양한 센서를 이용해 주변 상황을 인식하고 이를 기반으로 차량을 제어해 안전하게 주행하는 자동차이다. 최근 우리나라를 포함하여 전 세계에서 자율주행자동차의 상용화를 위한 다양한 연구개발과 투자가 이루어지고 있다. 특히 2022년을 기점으로 일반인을 대상으로 하는 Level 3 자율주행자동차의 판매가 독일에서 시작되었으며, 대한민국에서도 2023년부터는 Level 3의 자율주행자동차를 구입할 수 있게 될 예정이다. 이 밖에도 다양한 형태의 Level 3 또는 Level 4의 자율주행 셔틀버스 및 택시의 시범서비스가 본격적으로 선보이고 있음을 통해 자율주행 시대에 한 걸음 더 가까워지고 있음을 체감할 수 있는 시기가 되었다. 다양한 분야에서 자율주행 기술의 완성도를 높이기 위해 노력하고 있다. 그러나 자율주행자동차가 움직이는 공간인 도로와 도로 주변의 인프라 분야에서는 기존의 ITS 틀을 벗어난 새로운 자율주행 지원에 관한 연구와 개발이 매우 더딘 상태이다. 본 연구는 도로 및 교통 분야에서 자율주행에 가장 크게 이바지할 수 있는 자율주행자동차를 위한 도로 인프라의 기준 제시의 기반이 될 수 있는 출발점 역할을 하고자 한다. 장기간 예상되는 일반차와 자율주행자동차의 혼재 상황에서 자율주행자동차는 현재와 크게 다르지 않은 도로 환경에 적응해야 한다. 즉, 자율주행자동차의 비율이 압도적으로 높아져 자율주행 전용 도로시설 등이 등장하기 전까지 자율주행자동차는 현재 사람 운전자의 기준에 맞춰 설치된 다양한 도로교통 시설물을 활용해야 한다. 이에 본 연구에서는 교통 및 도로 관점으로 자율주행자동차와 도로교통시설물 간의 관계를 규명하고자 하였다. 기존의 연구는 대부분 자동차 또는 센서 분야에서 주변의 자동차나 보행자를 인식하거나 단순히 센서의 검지 성능이 저하되는 요인을 확인하는 내용으로 구성되어 있다. 또한 실제 자율주행자동차 또는 자율주행 센서를 활용한 실증 연구 보다는 시뮬레이션에 기반한 연구가 대부분을 차지하였다. 기존 연구와 대비되는 본 연구의 가장 큰 차별성은 자율주행 센서의 검지 성능에 영향을 미치는 요인을 다양하게 설정하고 이 요인들이 복합적으로 어떻게 검지 성능에 영향을 미치는지에 대하여 실증을 통해 확인하였다는 점이다. 실증 실험은 LiDAR와 도로교통표지판으로 범위를 한정하여 진행하였다. LiDAR는 많은 자율주행 전문가들이 3단계 이후 자율주행에서 반드시 필요하다고 판단하는 센서이다. 안전한 자율주행 기술 구현을 위해 필요한 두 가지 조건인 측위와 센서 간 리던던시 확보에 LiDAR가 크게 기여할 수 있기 때문이다. 도로교통표지판은 현재 영상센서에서도 많이 활용하는 시설물이며, 대부분의 도로에서 가장 쉽게 접할 수 있는 시설물이다. 또한 반사 성능이 매우 높기 때문에 LiDAR가 검지하기에 매우 유리한 시설물이다. 이러한 이유로 본 연구의 범위를 LiDAR와 도로교통표지판으로 한정하였다. LiDAR의 검지 성능에 영향을 주는 요인(변수)으로 표지판 자체의 요인인 형상과 면적, 표지판과 자율주행자동차 사이의 관계 요인인 거리, 높이, 차로 등 5개를 설정하였다. LiDAR의 검지 성능을 확인하기 위한 실증 실험은 이 5개의 영향요인이 동시에 반영될 수 있도록 시나리오를 설정하여 진행하였다. 총 5가지 표지판에 대하여 10개의 거리, 3개의 높이 변화, 3개의 차로 변화가 복합적으로 연계되도록 실험을 진행하였다. 실증 실험을 통해 수집한 데이터는 노이즈 제거 등 기본적인 후처리를 진행하고, NPC 값과 Layer 수 등의 추가 산정 지표를 포함하여 학습용 데이터와 검증용 데이터로 구분하였다. 영향요인에 따른 LiDAR의 검지 성능은 의사결정나무 기법을 이용하여 NPC에 대한 결정트리와 Layer에 대한 결정트리를 생성하여 확인하였다. 의사결정나무의 분석 결과를 토대로 자율주행자동차가 활용하기에 가장 적합한 시설물의 범위와 설치 조건을 다음과 같이 제시하였다. 2.0m 또는 자율주행자동차의 센서 높이와 유사한 높이에 설치된 표지판을 이용하는 것이 대체로 유리하다. 또한 측위를 위한 시설물 검지와 인식은 가까운 거리에서 이루어져도 충분하므로 10m 거리에서 근접 2차로 이내 주행 시 만족할 수 있다. 반면 장애물 표적표시 등과 같이 먼 거리에서 인식까지 가능하여 사고 등을 예방할 수 있는 시설물의 경우 50m~80m 정도 거리에 세로로 긴 형태의 직사각형 시설물을 활용하도록 하는 것이 유리하다. 본 연구는 교통 및 도로의 관점에서 자율주행자동차에게 적합한 시설물을 탐색해보고 조건을 확인해보는 첫 번째 연구이다. 도로와 교통 분야에서는 안전한 자율주행 환경을 위하여 도로와 도로 인프라의 기준을 확보하고 제시해야 할 의무가 있다. 본 연구의 성과가 다양한 시설물로 확대될 경우, 도로 인프라 전반에 대한 자율주행 대응 시설물의 기준으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

도로시설물을 중심으로 한 결빙사고 위험도 평가체계 개발

진현호 인하대학교 대학원 2026 국내석사

겨울철 노면 결빙은 교통안전에 심각한 위협 요인으로, 특히 고속국도에서는 결빙상태의 노면이 평시상태보다 치사율이 현저히 높게 나타난다. 그러나기존 연구들은 주로 결빙사고의 기상요인에 집중되어, 교량이나 터널 등 도로시설물의 구조적 특성이 결빙사고에 미치는 영향에 대한 정량적 분석은 부족하였다. 이에 본 연구에서는 도로시설물의 구조적 특성이 결빙사고 발생에 미치는영향을 정량적으로 규명하고, 이를 반영한 결빙사고 위험도 평가체계를 제안하는 것을 목적으로 하였다. 2014~2023년 동절기 동안 고속국도 및 일반국도에서 발생한 결빙사고를 대상으로, TAAS 교통사고 자료와 Node-Link 도로망 데이터를 연계하여 시설물 유형별 결빙사고의 빈도와 심각도 특성을 규명하고, 이를 반영한 데이터 기반 위험도 평가체계를 제시하였다. 분석 결과, 결빙사고 발생률은 일반국도에서 높았으나, 결빙사고 심각도는고속국도에서 더 높게 나타나 사고의 빈도와 피해 규모가 상반되는 특성을보였다. 또한 시설물의 연장이 길수록 결빙사고의 발생빈도와 심각도가 증가하는경향이 확인되었다. 이러한 결과를 바탕으로, 기존 연구에서 제시된 랜덤포레스트 기반 변수중요도와 본 연구의 시설물별 상대적 위험도를 결합한 정량적 평가모형을 구축하였다. 실제 사고자료를 적용한 결과, 사고구간의 평가점수가 비사고구간보다유의하게 높게 나타났으며, 누적확률분포를 활용하여 상위 5~20% 구간을 결빙취약등급(A~C)으로 분류함으로써, 절대값이 아닌 통계적 근거 중심의 평가체계를 확립하였다. 결과적으로, 본 연구는 도로시설물의 구조적 취약성을 반영한 객관적이고재현 가능한 결빙사고 위험도 평가체계를 제시하였으며, 이는 향후 결빙취약구간의 선제적 관리 및 도로시설물 유지관리 정책 수립에 활용될 수 있는 기초자료로서 의의가 있다. Road surface icing poses a serious threat to traffic safety, especially on expressways where the fatality rate is considerably higher than in non-icy conditions. While previous studies have mainly focused on meteorological factors, the structural characteristics of road facilities such as bridges and tunnels have received limited quantitative attention. This study aims to evaluate how road facility types influence the occurrence and severity of ice-related accidents and to develop a data-driven risk assessment framework reflecting these characteristics. Ice-related accident data from 2014–2023 were analyzed using TAAS and Node-Link datasets, classifying road sections into embankments, bridges, and tunnels. Accident frequency, fatality rate, and the Fatality Weighted Indicator (FWI) were used to assess risk levels. Results show that accident frequency was higher on national highways, whereas severity was greater on expressways— particularly in tunnels, where FWI values were markedly higher. Based on these findings, a quantitative risk model was proposed by combining Random Forest–based variable importance and facility-specific risk weights. The model was validated using actual accident data, and CDF-based grading (top 5–20%) was applied to define high-risk zones. This framework provides an objective and reproducible method for evaluating icing risk, supporting policy-making and preventive maintenance strategies for road safety management.

홍수피해자료를 이용한 주요 공공시설물의 다변량 손실함수 개발에 관한 연구

황신범 상지대학교 일반대학원 2020 국내박사

최근 10년간 자연재해로 인한 피해액 통계를 살펴보면, 재해 원인별로는 호우와 태풍에 의한 홍수재해의 피해액이 그리고 시설물별로는 공공시설물의 피해액이 전체 피해액의 대부분을 차지하고 있다. 공공시설물에 대한 홍수재해를 감소시키기 위해 재난 예방과 대응에 활용될 합리적인 피해액 추정 방법이 필요하다. 그러나, 국내의 경우 사유시설물의 피해액에 공공시설물별 비율계수를 적용하는 간접적인 방법인 다차원법을 이용하여 공공시설물에 대한 홍수피해액 규모를 추정하고 있다. 본 연구에서는 과거 발생한 홍수피해 자료로부터 공공시설물에 대한 홍수피해액을 추정할 수 있는 손실함수를 개발하고자 하였다. 공공시설물 중 재해 발생 시 인명 대피와 복구물자의 이동 등 재해 상황에 적극적으로 활용되는 사회기반시설인 도로시설물과 필수 사용 시설물인 상·하수도시설물, 공공시설물 중 가장 큰 피해액 규모를 보이는 하천시설물을 손실함수 개발 대상시설물로 선정하였다. 국가재난관리정보시스템(National Disaster Management System, NDMS) DB의 시설물별 피해자료와 과거 침수흔적도, 각 시설물별 현황자료 및 피해를 발생시키는데 영향을 끼치는 인자들을 검토하여 각 시설물별로 피해액을 추정하기 위한 손실함수의 주요 인자들을 선정하였다. 도로시설물에서는 KRF 유역 내 있는 도로시설물의 피해액, 침수면적, 도로면적을 선정하였으며, 상·하수도시설물은 KRF 유역 내 상·하수도시설물의 피해액, 침수면적, 유역면적을 선정하였고, 하천시설물은 홍수량 산정구간의 유속, 피해길이와 하천의 만곡도를 선정하였다. 이와 같은 함수 인자들에 대한 재해자료의 신뢰성을 확보하기 위해 정규분포 상자도표법이나 경험분포 신뢰구간 추정을 통해 이상자료를 제거하고, 표준화 잔차, 쿡의 거리, 표준화 DFFIT와 같은 통계학적 이상자료 제거 방법을 이용하여 2단계에 걸쳐 이상자료들을 제거하였다. 시설물별 손실함수를 개발하기 위하여 다양한 형태의 회귀방정식을 개발하여 결정계수(R2)와 함수의 적용성 등을 검토한 후 시설물별 최종 손실함수를 선정하였다. 또한, 도로와 상·하수도시설물에 대해서는 2차원 수리해석 모형인 FLO-2D 모형의 분석 결과를 이용하여 피해 발생위치의 수리특성인 침수심과 유속에 따른 홍수피해액을 추정할 수 있도록 손실함수를 개발하였다. 본 연구에서 개발된 공공시설물별 손실함수는 과거 발생한 재해특성을 기반으로 미래 발생될 홍수재해에 대한 공공시설물의 피해액을 추정하여 재해저감 대책 마련에 필요한 기초정보를 제공함으로써 재해 예방정책 수립을 위한 의사결정 지원에 활용될 것으로 기대한다. According to the statistics of damage cost by natural disasters for last ten years, the flood disaster damage cost by heavy rain and typhoon in each cause for disaster, and the public facilities damage cost in each facilities account for most of the whole damage cost. In order to decrease the flood disaster of public facilities, there should be a rational method to estimate the damage cost, which could be used for disaster prevention and response. However, in case of Korea, the scale of flood damage cost of public facilities is estimated by using the multidimensional method which is an indirect method applying the ratio coefficient of each public facilities to the damage cost of private facilities. Based on the past flood damage data, this study aimed to develop the loss function for estimating the flood damage cost of public facilities. As the subjects of development of loss function, this study selected the road facilities as the social infrastructure actively used for disaster situations such as evacuation of lives and movement of restoration supplies, the water and sewerage facilities as essential use facilities, and the river facilities showing the biggest scale of damage cost from public facilities. By reviewing the damage data of each facilities, inundation trace map in the past, the current status data of each facilities, and factors having effects on the occurrence of damage in the DB of National Disaster Management System(NDMS), this study selected the main factors of loss function for estimating the damage cost of each facilities. This study selected the damage cost, area of inundation, and area of road for road facilities within KRF basin, the damage cost, area of inundation, and area of basin for water and sewerage facilities within KRF basin, and the flow velocity in the section for estimating the flood discharge, length of damage, and Sinuosity of river for river facilities. To secure the reliability of disaster data of function factors, the abnormal data was removed through the normal distribution box plot or empirical distribution confidence interval estimation. And then, using the statistical methods to remove abnormal data such as Standardized Residuals, Cook’s Distance, and Standardized DFFIT, the abnormal data was removed again. In order to develop the loss function of each facilities, diverse-types of regression equations were developed. After reviewing the applicability of coefficient of determination(R2) and function, the final loss functions of each facilities were selected. Also, regarding the road and water and sewerage facilities, the loss function was developed to be able to estimate the flood damage cost according to the hydraulic characteristics of damage occurrence location such as inundation depth and flow velocity, by using the results of analyzing the two-dimensional hydraulic analysis model, FLO-2D. The loss function of each public facilities developed by this study could be utilized for decision-making support for establishing the disaster preventive policies by estimating the damage cost of public facilities caused by flood disaster in the future based on the characteristics of disaster in the past, and then providing the basic data necessary for the establishment of disaster reduction measures through the estimation.

도로 시설물 검출을 통한 단일 영상 기반 차량 측위 보조 알고리즘 개발

정진우 서울시립대학교 2018 국내석사

최근 컴퓨터 처리 속도의 향상으로 인해 카메라에서 획득되는 정보를 자동차 측위에 활용하는 연구가 활발히 수행 중이다. 따라서 본 연구에서는 GNSS 수신 환경에 의존적인 정확도를 갖는 기존 차량 측위 알고리즘의 한계를 보완하기 위하여 단일 영상 기반 차량 측위 보조 알고리즘을 개발하고 성능 분석을 수행하였다. 영상 측위 수행에 요구되는 기준점 추출을 위한 도로 시설물 검출 알고리즘을 개발하였다. 이를 위해 머신 러닝 분야의 AdaBoost와 SVM 기반의 분류 모델을 개발하고, 검출 대상으로 표지판, 신호등, 노면 표시를 선정하였다. 테스트 데이터를 이용한 성능 분석 결과, 노면 표시의 검출률이 다른 객체에 비해 낮게 나타났다. 이는 노면 마찰 등에 의한 이유로 객체에 대한 형태가 훼손되었기 때문이다. 영상 측위 알고리즘의 수학적 모델인 SPR의 성능 분석을 위한 시뮬레이션 테스트를 수행하였다. 절대 좌표 위치 정밀도 분석 실험에서 영상 측위 수행을 통해 계산되는 자세 정보가 위치 정보에 비해 민감하게 성과가 변화하였다. 초기 카메라 위치/자세 분석 실험에서는 영상 측위 수행을 통해 GNSS 단절 구간 초기에 누적되는 측위 오차를 제거할 수 있다는 가정을 세웠다. 영상 측위 알고리즘 적용을 위해 기존에 개발된 GNSS/자동차 내부 센서 기반 측위 알고리즘과 결합하여 GNSS/자동차 내부 센서/영상 기반 측위 알고리즘을 개발하였다. 이때 영상 측위 수행을 통해 계산되는 차량의 위치/자세 정보를 약결합 방식의 확장형 칼만 필터를 기반으로 항법해 오차를 보정할 수 있도록 설계하였다. 주행 실험을 통해 성능 분석을 수행한 결과, 실제 절대 좌표를 이용한 실험에서 위치/자세 정보를 모두 항법해 오차 보정에 이용한 경우 도로 시설물의 절대 좌표 오차로 인해 측위 성과가 오히려 저하되었다. 따라서 위치 정보만을 보정에 이용했으며, 전체 주행 구간에 대한 2차원 위치 정밀도가 기존 측위 알고리즘과 비교할 때 10% 향상되었다. 또한 영상 측위 수행을 통해 GNSS 단절 구간에서 누적된 측위 오차가 제거되었다. 단일 영상 기반 차량 측위 보조 알고리즘을 통해 GNSS 수신 환경 변화에 민감한 기존 차량 측위 알고리즘의 한계점을 보완할 수 있다. 그러나 SPR 기반의 영상 측위 알고리즘은 절대 좌표 위치 성과에 민감하다는 한계점이 있다. 따라서 향후 연구 수행을 통해 환경 변화에 둔감하여 위치 변화량이 작은 도로 시설물을 추가적으로 검출하는 기술 도입이 요구되며, 객체 검출 과정이 요구되지 않는 비주얼 오도메트리와 같은 영상 측위 기술과 복합 적용을 통해 단일 영상 기반 차량 측위 알고리즘을 고도화 할 수 있을 것이라 판단된다. Due to recent improvements in computer processing speed, studies are being actively carried out to utilize information from a camera in vehicle positioning field. In this study, single image-based assistant algorithm for vehicle positioning is developed to overcome the limitation of an existing vehicle positioning algorithm, which is sensitive to GNSS reception environment changes. Road facilities detection algorithm is developed to extract reference points which are required to perform image positioning. In this regard, classification model based on AdaBoost and SVM is constructed, and traffic sign, traffic light and road surface marking are selected as a target to detect. As a result of evaluating performance using test data, detection rates of the road surface marking are lower than other objects. This is because the shape of the road surface marking is damaged due to the friction of the road surface. Simulation tests are performed to evaluate the performance of SPR, which is a mathematical model of image positioning algorithm. In the test for analyzing the precision of the absolute coordinate position, the attitude information calculated through image positioning is more sensitive than position information. In the test for analyzing the precision of the initial position and attitude of the camera, it is assumed that the accumulated positioning error in the beginning of the GNSS blockage area can be removed by performing image positioning. In order to apply the image positioning algorithm, GNSS/on-board vehicle sensor/image based positioning algorithm is developed by combining with the existing GNSS/on-board vehicle sensor based positioning algorithm. In this regard, position/attitude information calculated through performing image positioning is designed to compensate the navigation error based on loosely coupled extended Kalman filter. As a result of the driving test using the actual absolute coordinates, the overall positioning performance degenerates if position and attitude are both used to compensate the navigation error. Therefore, only the position information, which is less sensitive to the absolute coordinates error, is used, and the precision of the 2-D position is improved by 10% compared with the existing positioning algorithm. In addition, the accumulated positioning error is removed by performing image positioning. Single image-based assistant algorithm for positioning compensates the limitation of the existing algorithm, which is sensitive to GNSS reception environment changes. However, image positioning based on SPR has a limitation that its performance is sensitive to the absolute coordinate position performance. Therefore, it is necessary to select additional road facilities, which are insensitive to environment changes and so have less position variances, and detect them as target objects. In addition, it is expected that single image-based assistant algorithm for vehicle positioning can be advanced through the application of the technology, such as visual odometry, which does not require the object detection process.

도로안전시설물의 교통사고감소효과 평가 및 사고감소계수 추정모형 구축

박규영 서울시립대학교 대학원 2006 국내박사

본 논문에서는 도로안전시설물의 교통사고감소효과(Accident Reduction Effect; ARE) 평가방법론을 개발하고 사고감소계수(Accident Reduction Factor; ARF) 추정모형을 구축하였다. 도로의 안전성에 대한 관심과 투자가 늘면서 도로안전시설물의 설치가 확대되었다. 이에 따라 시설물 설치 타당성에 대한 근거를 마련하기 위한 시설물 설치효과 평가방법 개발에 대한 필요성이 증가하고 있다. 지금까지의 시설물 설치 효과는 주로 설치전․후 사고건수를 단순비교하여 제시되어 왔다. 그러나 시설물 설치전․후 사고건수 변화에 영향을 미치는 요인은 시설물 설치이외에도 여러 교란요인이 있다. 우리나라는 2000년 이후 전국적으로 교통사고가 감소추세를 나타내고 있다. 이는 교통사고를 줄이기 위한 정부의 각종 교통안전정책의 결과이다. 이 시기에 사고가 감소했다는 것은 안전시설물 설치 이외의 다른 교통안전대책에 의해서도 사고감소효과가 발생했다고 볼 수 있다. 따라서 안전시설물의 순수효과도를 산정하기 위해서는 교통안전개선대책의 효과를 배제한 효과도를 산정하는 것이 필요하다. 또한 안전시설물은 주로 위험지점에 설치되는데, 이 위험지점 선정시 발생하는 편의도 함께 보정하여 순수효과도를 도출하여야 한다. 본 논문에서는 교통사고감소효과 산정시 시설물 설치 이외의 다른 교란요인을 배제할 수 있는 순수 교통사고감소효과 평가 방법론을 개발하였다. 교란요인은 평균으로의 회귀편의(Regression to the mean bias; RTM)와 사고추이를 고려하였다. 평균으로의 회귀편의는 경험적 베이즈(Empirical Bayes; EB)기법으로 보정되었고, 사고추이 보정은 우리나라 전체의 연간 사고건수변화율을 이용하였다. 또한 본 논문에서 개발된 교통사고감소효과 평가 방법론을 이용하여 국도 17호선 전주~남원구간에 설치된 중앙분리대, 가드레일, 갈매기표지의 사고감소효과(ARE)를 분석하여 실제 적용가능성을 검토하였다. 분석결과 중앙분리대는 18.46%, 가드레일은 38.11%, 갈매기표지는 16.24% 사고감소효과가 있는 것으로 분석되었다. 이와 함께 본 연구에서는 교통사고감소계수(ARF) 산정모형을 함께 구축하였다. 안전시설물 설치 타당성 검토시 선행연구의 사고감소효과(ARE)를 사고감소계수(ARF)로 적용하여 개선효과도를 예측할 때는 주의를 기울여야 한다. 왜냐하면 선행 연구별로 제시된 효과도값이 매우 다양하기 때문이다. 연구별 사고감소효과에 차이가 나는 것은 표본의 특성과 분석방법 등에 따라 사고감소효과가 달라지기 때문이다. 어떤 연구의 사고감소효과를 활용하냐에 따라 기대효과도가 달라 진다는 점에서 사고감소계수(ARF) 적용과정에서 논란이 있어 왔다. 이와 같은 배경하에 본 논문에서는 분석결과에 신뢰성을 확보하기 위하여 다양한 선행연구 결과를 취합하여 병합효과도를 산정하고 이를 사고감소계수로 활용할 수 있는 방법론을 구축하였다. 사고감소계수 산정모형은 메타분석을 베이지안 추론하여 개발되었다. 메타분석(Meta Analysis)이란 분석의 분석(Analysis of Analysis)으로, 개별 연구를 통합할 목적으로 많은 수의 개별적인 연구결과들을 통계적 기법을 사용하여 분석하는 것이다. 본 논문에서 메타분석의 병합효과도 추정은 베이지안 추론(Bayesian inference)을 이용하여 분석하였다. 베이지안 추론은 고전적 추론과 달리 관측된 데이터와 추론하고자 하는 모수 모두에 확률모형을 적용하는 것이 가능한 방법이다. 선행 연구결과들을 하나의 값으로 병합하는 것이 아니라 확률분포로 인식하는 베이지안 추론을 통해 보다 신뢰성 있는 병합효과도를 산정할 수 있다. 베이지안추론을 이용한 병합효과도 산정에서 사전분포는 선행연구결과의 분포, 우도함수는 표본의 확률분포가 되고 사후분포는 병합효과도의 확률분포가 된다. 구축된 모형을 적용하여 중앙분리대의 사고감소계수(ARF)를 산정하였다. 표본의 분포가 정규분포로 분포수렴되어, 사전분포는 공액사전분포인 정규분포로 하였다. 중앙분리대의 사고감소계수(ARF)는 24.89%로 산정되었다. 본 논문에서 개발된 교통사고감소효과(ARE) 평가방법론은 각종 도로부속시설물의 안전개선효과도 예측에 활용할 수 있다. 따라서 평가모형을 활용한다면 새롭게 개발된 시설물의 시범설치후 보다 신뢰성 있는 안전개선효과도를 추정할 수 있다. 또한 기존 시설물이 도로․교통환경특성에 따라 시설물의 효과도가 어떻게 달라지는지 등을 비교한다거나, 향후 시설물의 확대여부를 결정하는데에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다. 이와 함께 사고감소계수(ARF) 추정모형도 향후 안전개선사업 효과도 예측시 보다 신뢰성 높은 사전평가를 가능하도록 할 것으로 기대된다.