고속도로 터널구간의 해석적 모형개발을 통한 미시적 교통특성 분석 및 평가 연구 - 이강훈 (The Graduate School, Ajou University, 2019)
우리나라는 터널에서 차선을 실선으로 운용하여 차로변경을 하지 못하게 하고 있다. 국외 대부분의 국가에서는 터널에서 차로변경을 허용하고 있으며, 이를 위해 일반구간뿐만 아니라 구조물 구간에서도 차선은 점선을 원칙으로 하고 있다. 차로변경 금지는 허용시보다 고속도로의 소통과 교통안전 측면에서 불리할 가능성이 크다. 즉 차로변경이 불가함에 따라 동일차로 내 일정구간에서 각기 속도성능이 다른 차량들이 혼재하게 되어 불안정한 교통류가 발생되고 이로 인한 추돌사고의 위험이 높아진다. 본 논문에서는 고속도로 터널에서의 교통류 분석을 통해 적절한 터널내 차로운영전략을 제시하였다. 이를 위해 터널 차로운영 관련 법제도, 터널에서의 운전자 특성과 교통류 특성을 분석하였다. 터널 교통사고 자료가 충분치 않으며, 시범운영구간에서는 구간과속단속을 시행하여 차선유형별 교통안전성을 실제로 평가하기는 어려워 본 연구에서는 교통안전성을 간접적으로 평가할 수 있는 대리변수를 차용하여 적용하였다. 이를 위해 해석모형을 개발하고 시뮬레이션 분석 등을 통해 터널에서 차로변경을 허용하였을 경우와 허용하지 않았을 경우 등 차로운영 유형별 교통류 특성, 교통안전특성 등을 분석하고 실제 현장자료와 비교분석하였다. 본 연구의 주요결과를 정리하면 다음과 같다. 첫째, 관련 연구 및 사례를 검토하였다. 이를 위해 국내외 터널 차로운영 관련 법제도 등을 조사분석하였으며, 터널의 운전자 특성, 시설특성, 교통류 특성에 관한 기존연구 등을 검토하였다. 둘째, 차로운영 유형별 교통류 특성 분석기법을 개발하고 이를 이용하여 터널 교통류를 분석한 결과 터널 진입 전후 교통류의 상태 변화에 영향을 주는 세 영향 요인(교통량, 중차량 비율, 터널 길이)과 속도변화량 분산의 관계를 검토하였다. 산출된 속도변화량 분산과 터널 교통사고의 관계를 살펴보았는데, 교통사고가 많이 발생한 터널구간일수록 교통사고 건수에 대한 속도변화량 분산의 설명력이 높아지는 것으로 파악되었다. 셋째, 차로운영유형별 시나리오에 대한 시뮬레이션 분석결과 차로변경가능율이 커질수록 통행속도, 차량군수는 증가하고 차량군내의 차량수는 감소하였으며, 평균차두간격은 증가하는 경향을 나타내었다. 넷째, 차로운영 유형별 교통류 특성 분석결과와 실제 터널의 교통특성 등을 비교분석하였다. 분석결과 해석모형의 적용을 통해 산출된 교통류의 터널 진입 전후 차두간격 변화와 실제 터널(부산외곽고속도로 금정산터널 및 신어산터널)의 차두간격 변화의 경향이 유사한 것을 발견할 수 있었다. 시뮬레이션에서는 차로변경가능율이 커질수록 차량군수와 평균차두간격은 증가하는 경향을 나타내었는데, 시범운영구간에 대한 조사에서도 유사한 결과가 도출되었다. 하지만 통행속도와 차량군내 평균차량대수는 시뮬레이션과 시범운영결과가 일관성을 보이지 않았는데 이는 점선시범운영 터널 구간에서의 구간과속단속의 영향으로 판단된다. 다섯째, 터널 교통사고를 분석하고 차로운영 유형별로 분석하였다. 분석결과 차로변경을 금지하고 있는 우리나라 대부분의 실선 터널에서는 추돌사고가 많이 발생하였는데, 이는 차로변경 금지시에는 중차량 뒤의 차량들이 선택적 차로변경을 하지 못하여 정체 발생확률이 높아지고 이에 따라 교통사고 확률도 높아지기 때문이며, 실제로 차로변경을 허용하는 시범운영 구간의 사고율은 차로변경을 금지하는 터널의 약 1/3수준으로 조사되었다. 마지막으로 교통특성분석, 실제 터널 교통특성, 교통사고특성 분석결과 등을 근거로 합리적인 터널내 차로운영 전략을 제시하였다. 본 연구에서 해석모형과 시뮬레이션을 통해 차로변경 금지시와 허용시의 터널 교통류를 분석 및 터널 내 차로변경 허용에 대한 시범운영을 분석한 결과, 차로변경을 허용하는 것이 금지하는 것보다 교통안전과 교통소통 측면에서 더 나은 대안으로 분석되었다. 따라서 터널구간에서는 선택적으로 차로변경을 할 수 있도록 차로변경 허용이 필요하다고 판단된다.
학위논문(박사)--아주대학교 일반대학원 :건설교통공학과,2019. 2