스마트교차로 영상분석 데이터를 활용한 실시간 교통감응신호 운영 및 효과 연구 - 이상욱 (The Graduate School, Ajou University, 2023)
우리나라의 자동차 등록대수는 최근 5년간(2017년~2021년) 연평균 2.5%로 매년 자동차가 증가를 하고 있고 2021년 현재는 24,911,101대 이다. 특별시, 광역시 등의 대도시는 물론이고 전국 도시부 도로 및 국도 또한 교통혼잡으로 인해 많은 도로 이용자들이 불편함을 겪고 있다. 지금까지의 증가 추세로 보아 향후 교통량이 증가할 것으로 예상되기 때문에 교통혼잡에 대한 대비가 시급하다. 우리나라는 이러한 교통혼잡에 대응하기 위하여 1990년대부터 지능형교통체계(intelligent transport systems, ITS) 를 도입하여 추진 중에 있다. 지능형교통체계 운영은 실시간 교통정보를 제공하여 우회도로 이용 유도 등 교통량을 일부 분산시키는 효과는 있겠으나 정해져 있는 도로 인프라에서 교통정보 제공만으로 직접적으로 교통혼잡 문제를 해결하기에는 한계가 있다. 또한 좌회전 및 부도로 반감응 신호 구축, 신호 연동화 사업 등 신호운영 구간의 교통신호를 개선하고 있지만 현재 체계인 정주기 방식 운영은 실시간으로 변화하는 교통량에 대해 효율적으로 대응하기에 한계가 있다. 또한 스마트교차로 시스템은 교통량 수집 이외에 신호운영에 제대로 활용되지 못하고 있다. 따라서 본 연구에서는 위와 같은 문제를 해결하기 위해 기존의 신호운영과 실시간 교통감응신호 운영방식을 고찰하고 스마트교차로(smart intersection) 영상분석 데이터 활용 및 실시간 교통감응신호 알고리즘을 적용하여 실제 감응신호 운영을 통해 효과를 분석하고 향후 과제를 도출하는데 목적이 있다. 본 연구에서는 신호교차로의 효율적, 안정적 신호운영을 위해 스마트교차로 영상분석 데이터를 활용한 TRC를 적용하였으며, 경찰청 스마트시그널 연구과제의 알고리즘을 실제 운영이 가능하도록 현장에 맞게 적용하여 사용하였다. 신호운영의 정확성을 위해 스마트교차로 영상분석 데이터의 신뢰도를 95% 이상으로 조정하였으며, 통과교통량 뿐만 아니라 초기 잔여교통량을 더한 수요교통량을 사용이 가능하도록 구현하였다. TRC 알고리즘은 포화도의 변화에 따라 현시시간을 분배하도록 구현하였고 TOD 시간계획을 참조하여 운영하였다. TRC 운영 전후 비교 분석 결과 기존의 옵셋을 유지하였을 경우 구간속도가 개선된 효과를 보지 못했다. 옵셋을 양방향 균등하게 다시 조정한 이후 양방향 모두 개선된 효과를 보였다. 의왕역 방향으로 평균 약 5km/h, 금천마을 4R 방향으로 약 3km/h로 크게 개선된 효과는 보지 못했는데 이는 주도로 교통량에 비해 좌회전 교통량이 증가한 경우 좌회전의 포화도가 증가하였고 주도로의 불균형한 교통흐름 때문인 것으로 분석하였다. 반면 교차로 평균제어지체는 감소하는 효과가 나타났다. 본 연구의 대상구간의 4개 교차로 모두 평균제어지체가 감소하였다. 이는 접근로 현시별 포화도에 따라 신호시간을 배분하였기 때문에 교통량이 상대적으로 많은 접근로로 현시시간을 배분하였기 때문으로 분석되었다. TRC 제어는 운영에 맞게 적절한 옵셋을 재설정 하는 것이 중요하고 무엇보다 알고리즘을 현장상황에 맞게 구현하여 실제 운영이 가능하도록 하는 것이 중요하다. 본 연구는 교통량 변화가 빈번한 도심부 신호교차로에 적용 시 주도로 통행시간 감소 및 교통혼잡 완화 등의 효과를 기대할 수 있으며, 향후 스마트교차로를 구축하는 지자체에 널리 확대하여 사용할 수 있을 것이라 판단된다. 또한 서울시 COSMOS 신호체계 뿐만 아니라 기존 매설식 검지기를 설치하고 사용했던 지자체의 검지 신뢰도 문제를 해결함과 동시에 유지보수 등 비용절감으로 인한 경제적 효과도 기대할 수 있다.
학위논문(석사)--교통ITS학과,2023. 2
Keywords: 교통감응신호; 스마트교차로; 실시간; 영상분석