도로시설물을 중심으로 한 결빙사고 위험도 평가체계 개발 = Development of Road-Facility-Based Risk Assessment Framework for Ice Related Accidents

국문 초록 (Abstract)

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.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

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.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 1.1 연구배경 및 목적 1
• 1.2 문헌조사 5
• 1.3 연구범위 및 방법 8
• 제2장 도로시설물 위험도 평가 11
• 2.1 데이터 수집 및 위험도 평가방법의 조사 11
• 2.1.1 결빙사고 데이터의 수집 및 분류 11
• 2.1.2 Fatality Weighted Indicator (FWI) 16
• 2.2 도로시설물 결빙사고 위험도 분석 19
• 2.2.1 도로시설물 종류에 따른 결빙사고 위험도 분석 19
• 2.2.2 도로시설물 연장에 따른 결빙사고 위험도 분석 25
• 제3장 결빙사고 위험도 평가체계의 제안 31
• 3.1 평가체계 제안 배경 31
• 3.2 변수 중요도와 시설물 위험도의 반영 34
• 3.3 결빙사고 위험도 평가체계 제안 37
• 3.3.1 평가체계 재구성의 방향 및 근거 37
• 3.3.2 배점 구성 및 점수체계 제안 39
• 3.4 평가체계의 타당성 확인 및 분석 46
• 제4장 평가체계 기반 결빙위험구간의 제안 51
• 4.1 위험도 점수에 따른 결빙위험구간 제안 51
• 4.2 결빙위험구간의 등급화 53
• 제5장 결론 58
• 참고문헌 61