보행대기시간 최소화 감응신호 제어전략 연구 = A Study on Actuated Signal Control Strategy with Minimized Waiting Time for Crossing

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 핵심은 차량위주의 신호운영인 감응신호 구간에서 보행대기시간 최소화를 위한 보행자우선 감응신호 알고리즘의 효과를 분석하여 보행친화적인 감응신호 제어 전략을 도출하는 것이다.

자동차는 교통의 일대 혁명을 이룬 당사자임을 그 누구도 부인할 수 없다. 따라서 도로교통에서 자동차는 늘 그 중심에 있었고 도로교통체증의 문제를 해결하기 위한 노력에는 늘 차량이 우선시 되어왔다. 이러한 교통정책의 기조로 인하여 도로에서 자동차는 보행자보다도 늘 통행의 우선권을 부여받았고 상대적으로 보행자의 편의나 배려는 미흡했다.
또한 자동차는 인간에게 없어서는 안 될 교통수단이나 운전자의 부주의로 인한 사고 발생 시 인적, 물적 피해를 주기도 하며 도로확장에 한계가 있기 때문에 늘 교통체증을 불러일으키고 이로 인한 교통체증은 날로 심각해지고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 차량 소통개선 정책은 늘 보행자보다 우선시 되었고 도로상의 교통약자인 보행자에 대한 관심소홀로 이어져 보행자의 불편은 가중되고 있다. 다행인 것은 최근의 세계적인 교통정책의 추세는 차량의 원활한 흐름뿐만 아니라 보행자의 흐름과 안전성을 더 우선시하는 정책으로 교통정책의 패러다임이 변화하고 있다.

하지만 아직까지도 대부분의 교통신호는 차량 중심으로 설계되어 있어 보행자대기시간을 고려한 보행자 중심의 설계 개념은 활발하게 적용되지 못하고 있다.
차량의 주도로 통행속도 개선을 위한 국도감응신호 구축사업은 매년 전국적으로 확대 설치되고 있다. 그러나 이는 보행자보다는 주도로 차량 지체를 감소하는 데 초점이 맞추어져 있다. 특히 보행자는 보행자작동신호기 버튼을 눌러야만 보행 신호를 받을 수 있고 최근에 도입되는 레이더에 의해 보행자 감지 또한 보행자가 감지구역 내에 존재해야만 보행신호를 받을 수 있다.
또한 대부분의 국도 구간은 연동 제어를 적용하고 있어 보행감지가 되더라도 감지된 시점이 보행신호 이전 현시인 경우 해당 보행현시 때 신호를 받을 수 있지만 보행현시나 그 다음 현시에 감지되면 다음 주기 보행현시에 보행신호가 나오기 때문에 보행 신호를 받기 위한 보행대기시간은 더 늘어날 수 있기 때문에 이는 보행자의 불편 또는 스트레스를 야기하고 보행자는 교통신호를 무시하고 무단횡단을 함으로써 교통사고 위험에 노출되어 있다. 따라서 보행자의 대기시간을 줄이는 것은 보행자의 안전뿐만 아니라 보행자의 전반적인 서비스 수준을 위해서도 매우 중요하다.
기존의 국도감응신호의 타당성 및 효과에 대한 연구는 주로 차량의 통행속도 개선에 초점이 맞추어져 있었고 교통약자인 보행자의 편의, 보행자가 느끼는 불편 및 스트레스를 감소시키기 위한 보행친화적인 감응신호 알고리즘에 대한 연구는 활발하지 못했다.
본 연구에서는 이천시 서이천로 감응신호구간의 6개 교차로를 선정하여 감응신호 적용 전‧후 보행대기시간을 조사하였고 좌회전감응신호 적용 후 보행대기시간에 대한 만족도 설문조사를 통해 보행자가 보행대기시간으로 인하여 스트레스를 받고 있는지 분석하였다. 평균 보행대기시간은 감응신호 적용 후에 오전 첨두 11%, 비첨두 37%, 오후 첨두 47%가 증가하였다. 설문조사 결과에서는 응답자의 62.1%가 보행자작동신호기 설치 후에 보행대기시간이 길어졌다고 응답했고 그 중 78%는 이로 인하여 스트레스를 받는 것으로 분석되었다.
따라서 이를 개선하기 위해 차량 지체를 최소화하는 범위 내에서 보행자 편의가 반영된 보행친화적인 보행자우선 감응신호 알고리즘을 통해 제어 전략을 제시하였고 미시적 결정모델인 VISSIM을 이용한 모의실험을 통해 MOE(지체시간, 평균통행속도 등)효과 및 보행대기시간 등을 비교‧분석하였다. 보행자우선 감응신호 알고리즘 분석 결과 구간 평균 차량 지체시간은 0.2초(1.2%) 감소하였고, 구간 평균통행속도는 0.32km/h(0.86%) 감소되었으며, 구간 평균 통행시간은 2.29초(0.12%) 감소하였다. 반면에 4개 교차로 평균 보행대기시간은 34.43초가 감소하여 41.66%가 대폭 개선되었다.
감응신호에 대한 기존 연구들은 보행자 측면을 고려하여 보행대기시간을 줄이기 위한 연구가 미흡했던 반면에 본 연구는 차량위주의 감응신호 구간에서 보행자를 우선하는 보행자 관점에서 시뮬레이션 분석을 통해 정량적인 평가결과를 도출함으로써 보행대기시간을 최소화하기 위한 감응신호 제어전략을 제시하였다는데 의의가 있다. 또한 분석 대상지와 유사한 도로 기하구조, 차량교통량과 및 보행자교통량을 갖고 있는 교차로 또는 연동구간에는 본 연구 결과의 적용이 가능할 것으로 판단된다. 또한 보행자우선 감응신호운영 방안을 활용할 경우 보행자의 보행대기시간을 줄임으로써 보행자의 스트레스를 완화하는 데 도움이 될 것으로 판단되며 보행자의 안전성, 편의성 및 통행성을 제고할 수 있을 것으로 기대된다. 아울러 향후 좌회전감응신호 구축사업 시 보행친화적인 감응신호운영의 대안으로 활용될 수 있기를 기대한다.
마지막으로 본 연구가 제시하는 결과는 비록 연구의 몇 가지 한계점에도 불구하고 감응신호 구간에서 차량 중심의 가치보다 보행자 대기시간 최소화의 가치를 더 우위에 둘 경우 감응신호 구간에서 적용할 수 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 제 1 장 서 론 1
• 제 1 절 연구의 배경 및 목적 1
• 제 2 절 연구의 방법 및 구성 3
• 제 2 장 이론적 배경 및 선행연구 고찰 6
• 제 1 절 감응제어시스템 6
• 1. 감응제어시스템 개론 6
• 2. 감응제어기법의 종류 6
• 3. 감응제어 신호운영 변수 12
• 4. 보행자작동신호제어 14
• 5. 국내․외 감응신호제어시스템 운영 사례 17
• 제 2 절 선행연구 고찰 21
• 1. 보행대기시간 심리 21
• 2. 보행대기시간과 교통위반 및 교통안전 24
• 3. 횡단보도 보행대기시간 28
• 4. 보행자작동신호기 설치 기준 및 효과 31
• 5. 감응신호 운영 효과 35
• 제 3 절 선행연구와의 차별성 37
• 제 3 장 감응신호운영 현황 및 문제점 38
• 제 1 절 연구 대상지 현황 38
• 1. 연구 대상지 선정 38
• 2. 연구 대상지 일반 현황 44
• 3. 감응신호 구축 현황 47
• 제 2 절 횡단보행자수 및 보행대기시간 57
• 1. 조사 방법 및 내용 57
• 2. 결과 분석 57
• 제 3 절 좌회전감응신호 적용 후 횡단보도 대기시간 만족도 59
• 1. 설문조사 방법 및 내용 59
• 2. 설문조사 결과 분석 59
• 제 4 장 보행자우선 감응신호 제어전략 67
• 제 1 절 신호 운영 개념 및 전략 67
• 1. 보행자 감응신호 개념 67
• 2. 보행자우선 감응신호 개념 및 전략 68
• 제 2 절 보행자우선 감응신호 운영 알고리즘 70
• 1. 신호 운영 변수 72
• 2. 보행감응신호 운영 알고리즘 74
• 3. 보행자우선 감응신호 운영 알고리즘 76
• 제 5 장 보행자우선 감응신호 제어전략 평가 80
• 제 1 절 분석도구 80
• 제 2 절 분석지표 80
• 제 3 절 분석 대상지 81
• 1. 독립교차로 분석 대상지 81
• 2. 연동구간 분석 대상지 82
• 3. 분석 대상 교차로 신호운영 현황 83
• 제 4 절 분석 시나리오 87
• 제 5 절 분석 네트워크 구축 89
• 1. 현황 89
• 2. 보행자우선 감응신호 90
• 3. 분석환경 구축 90
• 제 6 절 시뮬레이션 분석 94
• 1. 독립교차로 분석 94
• 2. 연동구간 분석 96
• 3. 연동구간 차량 통행속도의 통계적 분석 101
• 제 6 장 결론 103
• 제 1 절 연구결과 요약 103
• 제 2 절 연구의 의의 및 한계 105
• 1. 연구의 의의 105
• 2. 연구의 한계 및 향후 과제 106
• 참 고 문 헌 108
• 부 록 117
• ABSTRACT 127