DSRC 경로관측자료를 이용한 고속도로 노선선택 분석

Abstract

도로교통 수요추정이나 예측시 통행배정 결과는 직접적으로 현실과 비교되는 결과물을 산출하고 있기 때문에 실제적인 도로건설계획과 교통운영에서 가장 관심사항이다. 전통적 통행배정방법인 확정적 사용자균형(Deterministic User Equilibrium) 배정 방법은 경로를 확인할 수 없으므로 해당구간의 교통량총량 이외의 관심사항을 충족시키기 곤란하여 통행배정과 관련된 최근 이루어진 많은 연구는 확률적 통행배정 방법론에 기반하여 경로나열 알고리즘 및 경로선택모형의 개발과 모형의 비교에 초점이 맞춰지고 있다고 할 수 있다. 하지만 이러한 연구는 실제적인 개인의 경로선택결과를 얻는데 기술적으로나 시간적으로 한계점이 많이 존재하기 때문에 다양하고 폭넓은 연구가 이루어지거나 검증되지 못하고 있는 실정이라 판단된다. 하지만 우리나라의 경우 고속도로 요금 자동수납을 위한 하이패스(Hi-pass) 차로가 각 요금소에 설치되어 있으며 차량단말기(OBU : On Board Unit)가 상당한 수준으로 보급되어 있어 이를 이용할 수 있게 되었다. 즉, 하이패스 차량단말기(OBU)와 고속도로 노변에 설치한 노변기지국(RSE : Road Side Equipment)간의 단거리전용무선통신(DSRC : Dedicated Short Range Communication) 자료를 이용한 DSRC 시스템의 교통관측자료를 통해 개인의 경로선택결과를 대규모로 얻을 수 있어 기술적·시간적·비용적 한계점을 극복하는데 효과적인 것일 것이라 판단되어 이를 이용하기로 하였다. 본 연구에서는 2013. 4월 1일～4월 30일(30일간)의 DSRC 시스템의 교통관측자료를 활용하여 고속도로 네트워크 운영에 있어 수도권과 부산·대구권을 잇는 가장 관심대상 노선인 신갈분기점에서 김천분기점까지의 경로 7가지에 대하여 경로선택 결과를 추출하고 이 자료를 토대로 고속도로 경로선택 행태를 분석해 보았다. 그리고 다항로짓모형을 이용하여 경로선택모형을 검토해보았다. 연구는 크게 세 가지 절차로 이루어졌으며 첫째, 7가지 경로선택결과를 추출하기 위한 분석자료를 구축하고 둘째, 경로선택 행태를 분석, 마지막으로 경로선택 대안모형을 설정하여 정산결과를 비교하여 경로선택시 중요한 요인에 대하여 검토하였다. 연구결과 7가지 경로중에서 사용된 경로는 최단경로에 약 75.3%를 차지하고 있으며, 그 다음으로 최단경로에 13.9%, 그 다음 경로에 9.8%가 사용되고 나머지 4개 경로는 1%에도 미치지 못하였다. 출발시각을 주야간별로 구분하여서도 경로선택 비율에 큰 변화가 있지는 않았다. 요일별로는 월요일에 80.1%로 최단경로 통행비율이 가장 높았으며 토요일은 63.8%로 다른 요일에 비하여 비율이 상당히 낮아지는 결과를 보였다. 경로별 통행시간도 최단경로의 통행시간이 가장 짧았으며 2번째, 3번째 최단경로순서로 통행시간이 짧았다. 또한, 통행시간 격차가 0.2시간(12분)정도로 90km 주행시에 3번째 최단경로와 최단경로와의 주행시간 차이(약 11.2분)와 비슷하였다. 주간보다 야간에 출발한 차량이 통행시간이 짧았으며, 요일별로는 교통정체가 광범위하게 발생하는 토요일이 가장 길었다. 경로선택모형을 검토해보기 위해 대안 경로는 경로선택빈도가 1%에 미치지 못하는 4가지 경로를 제외하고 3가지로 재정의 하였다. 효용함수 요소로서 경로속성(최단경로에서의 추가거리 비율, 회전수, 인지정도, 3차로 이상 구성 비율)과 통행속성(평균 통행시간, 중위 통행시간, 주말여부)을 구성하였다. 요소별 단독 또는 조합을 통해 7가지 대안모형을 설정하여 계수를 추정해 본 결과 최단경로에서의 추가거리 비율에 추가로 경로속성(회전수 또는 인지정도, 3차로 이상 구성비율) 1가지만으로 조합한 모형이 가장 우수하게 도출되었다. 통행시간(평균, 중위)에 대한 변수를 각 단독으로 사용할 경우 부호가 논리적으로 도출되었으나, 최단경로에서의 추가거리 비율과 평균 통행시간을 조합한 모형은 평균통행시간 변수의 계수 부호가 비논리적으로 도출되었다. 중위 통행시간을 조합한 모형은 부호는 논리적이었으나 경로속성만으로 구성된 경우보다 가 낮게 도출되어 모형의 설명력이 오히려 낮아지는 것으로 도출되었다. 즉, 경로길이나 일부 경로속성만으로 통행자는 경로를 선택한다고 판단되었다. 본 연구는 우리나라 중장거리 네트워크망인 고속도로에서의 경로선택행태를 최초로 검토한 것으로 기존 연구들이 약 300개 내외의 표본자료를 사용한 반면 대규모의 교통자료를 사용하였기 때문에 그 결과 면에서 신뢰성과 직관성을 더욱 높여줄 것으로 예상된다. 또한, 향후 DSRC 시스템의 교통관측자료를 이용하여 다양한 경로선택 모형이 연구될 수 있는 가능성을 제시한데 의의를 두며 대안도로 건설이나 교통정보제공 또는 내비게이션 경로안내 알고리즘 개발 등에 활용될 수 있을 것으로 판단된다.