양방향 2차로도로 서비스수준

왜 배우는가: 실무에서는 교통영향평가와 지방부 도로 설계에서 운행 상태를 판정할 때 이 개념을 쓴다. 4차로 이상 도로와 판단 요인이 달라 혼동하기 쉬우므로, 2차로도로만 따로 정리해 둘 필요가 있다.

출제 이력: 제98회 2교시 4번, 제96회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

양방향 2차로도로 서비스수준은 두 방향 교통이 차로 하나를 나눠 쓰는 도로에서 운행 질을 A~F 등급으로 나눈 것이다.

2차로도로의 서비스수준은 4차로 이상 도로와 같은 개념이지만 판단 요인이 다르다. 4차로 이상 도로에서는 차로마다 교통류가 분리되어 속도 저하가 주로 교통량에서 생긴다. 양방향 2차로도로는 맞은편 차량과 차로를 함께 쓰므로 추월 가능 여부가 운행 질을 좌우한다. 같은 교통량이라도 추월 구간이 적으면 등급이 낮아진다.

2차로도로의 서비스수준은 도로가 얼마나 많은 차량을 받아들이는지보다 차량이 원하는 속도로 달릴 수 있는지를 본다. 같은 2차로라도 설계속도, 차로폭, 측방여유, 경사에 따라 자유흐름 속도가 달라지므로, 판정은 조건 보정을 거친 뒤에 이루어진다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 서비스수준(Level of Service, LOS): 도로가 교통류에 제공하는 운행 조건을 등급으로 나타낸 값이다.
• 양방향 2차로도로: 중앙선으로 나뉜 왕복 차로가 각 1개씩, 총 2개 차로로 이루어진 도로다.
• 추종(Following): 앞차 속도에 묶여 추월하지 못하고 뒤따라 달리는 상태다.
• 추종시간비율(PTSF): 전체 주행시간 중 추종 상태로 달린 시간의 비율이다.
• 평균 통행속도(ATS): 구간 전체 차량의 평균 속도로, 지체와 속도 저하를 함께 반영한다.
• 추월 구간: 반대 차로를 침범해 앞차를 추월하도록 허용된 구간이다.

이 개념은 교통영향평가 지침 제16조가 서비스수준 분석을 최근년도 도로용량편람 기준으로 제시하도록 정하면서 실무 기준이 되었다. 따라서 답안에서는 분석 기준을 도로용량편람으로 밝히는 것이 기본이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 2차로도로에서 운전자가 얼마나 빨리, 얼마나 자유롭게 달리는지를 등급으로 매긴 것이다. 앞차를 따라가는 차량이 많을수록 운전자의 자유도는 낮아지고 등급도 떨어진다.

정식 정의는 다음과 같다. 서비스수준은 교통류가 누리는 운행 조건을 등급으로 나타낸 것이다. 등급은 A부터 F까지 여섯 단계이며, A는 자유흐름, F는 흐름 붕괴 상태를 뜻한다.

추종시간비율(PTSF)은 2차로도로의 대표 지표다. 전체 통행시간 중 추종 상태로 달린 시간의 비율로, 추월 기회가 부족할수록 높아진다. 추월 기회는 추월 구간의 길이와 위치, 반대 방향 교통량에 따라 달라진다.

평균 통행속도(ATS)는 구간 내 차량의 평균 주행속도다. 자유흐름 속도와 비교해 속도가 얼마나 떨어졌는지를 보면 운행 질의 저하 정도를 가늠할 수 있다.

자유흐름 속도는 교통량이 매우 적을 때 운전자가 원하는 속도로 달릴 수 있는 상태의 속도다. 설계속도와 차로폭, 측방여유폭이 자유흐름 속도를 정하는 주요 조건이다.

승용차 환산계수는 트럭, 버스 같은 대형차 한 대가 승용차 몇 대와 같은 교통량인지를 나타내는 계수다. 경사 구간에서는 대형차의 속도 저하가 커지므로 경사구간별로 따로 적용한다. 이 계수를 적용해야 서로 다른 차종의 교통량을 같은 단위로 비교할 수 있다.

용량(Capacity)은 주어진 도로조건에서 15분 동안 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값이다. 실제 교통량을 용량으로 나눈 교통량 대 용량비(V/C)가 서비스수준 판정의 기초가 된다.

양방향 2차로도로의 기본 용량은 관련 기준이 정한 양방향 합계 시간당 기본 용량(승용차 환산)이다. 실제 용량은 방향별 교통량 분포, 차로폭, 측방여유폭, 경사, 추월금지 구간 비율에 따라 보정계수를 곱해 구한다. 보정계수는 조건마다 따로 산정하므로 각 조건을 빠짐없이 반영해야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

서비스수준 개념은 교통량이 늘면서 용량만으로는 운행 상태를 설명할 수 없다는 문제의식에서 나왔다. 같은 교통량이라도 도로 형태와 주변 조건에 따라 운전자가 체감하는 운행 질이 다르다. 이를 등급으로 정리해 설계와 계획 판단의 공통 언어로 삼은 것이 이 개념의 출발점이다. 미국에서는 1965년 Highway Capacity Manual(HCM)에 서비스수준 개념이 처음 도입됐다.

2차로도로에 별도 분석이 필요한 이유는 추월 제약 때문이다. 4차로 이상 도로와 달리 양방향 교통이 같은 차로 공간을 공유하므로, 교통량이 적어도 추월이 막히면 속도가 크게 떨어진다. 그래서 차로 수와 용량만으로 판정하기 어렵고, 추종시간비율 같은 추월 관련 지표를 함께 본다.

국내에서는 교통영향평가 지침 제16조가 교통량의 서비스수준 분석과 승용차 환산계수를 도로용량편람 기준으로 제시하도록 규정한다. 개발사업이 주변 도로에 주는 영향을 판단하려면 사업 전후의 서비스수준 변화를 같은 기준으로 비교해야 한다. 다른 기준을 쓰려면 그 사유와 객관적 자료를 함께 제시해야 한다.

지방부 2차로도로는 설계속도가 높고 교차로가 적어 장거리 주행이 많다. 이런 도로에서는 추월 기회 부족이 운행 질 저하의 주된 원인이 되므로, 등급 판정에서 추월 관련 지표의 비중이 커진다.

4. 구성요소·원리·절차

양방향 2차로도로는 두 방향 교통이 차로 하나씩을 나누어 쓴다. 앞차를 추월할 기회가 없으면 뒤차는 앞차의 속도에 묶인다. 같은 교통량이라도 추월이 허용되는 구간의 비율에 따라 서비스수준이 달라지는 이유다.

앞의 두 항목은 서비스수준을 정하는 척도이고, 나머지 세 항목은 교통량과 도로조건을 보정하는 입력값이다. 답안에서는 척도와 입력값을 구분해 쓴다.

양방향 2차로 서비스수준은 지속 추종률과 평균 통행속도로 판정한다

지속 추종률(Percent Time Spent Following, PTSF)은 추월 제약을, 평균 통행속도(Average Travel Speed, ATS)는 이동 편의를 나타낸다. 교통량이 늘면 추종 차량이 많아지고 평균 통행속도는 낮아진다. 중차량은 승용차보다 느리고 길이가 길어 추월을 어렵게 하므로, 중차량 비율이 높으면 같은 교통량에서도 서비스수준이 나빠진다.

서비스수준은 A에서 F까지 여섯 등급으로 나뉜다. A는 자유 흐름, F는 흐름이 무너진 상태를 뜻한다. 따라서 첨두 교통량을 승용차 단위로 환산하고 보정한 값으로 등급을 정한다.

판정 절차는 다음과 같다.

• 도로조건을 조사한다. 설계속도, 차로폭, 측방여유폭, 경사도와 경사구간 길이, 추월금지구간 비율을 확인한다.
• 첨두 1시간 교통량을 첨두시간계수(Peak Hour Factor, PHF)로 나눈다. 교통량 1,600vph를 0.93으로 나누면 1,720vph가 된다.
• 방향별 분포와 추월금지구간에 따른 보정계수 1.10, 차로폭과 측방여유폭에 따른 보정계수 1.06을 적용해 기준 교통량을 보정한다.
• 트럭, 버스, 트레일러를 승용차 환산계수로 바꾸어 중차량 보정계수를 구한다.
• 보정된 교통량으로 지속 추종률과 평균 통행속도를 구하고 A~F 등급을 판정한다.

계산 예제는 주어진 값, 공식, 대입, 단위 정리, 결과 순서로 푼다. 주어진 값은 V=1{,}600vph, PHF=0.93, 보정계수 1.10과 1.06이다. 공식은 v_p = \dfrac{V}{PHF \cdot f_{HV}}이다. 여기서 v_p는 승용차 환산 첨두 유량(pcph), V는 첨두 1시간 교통량(vph), f_{HV}는 중차량 보정계수다. 대입하면 v_p \approx \dfrac{1{,}720}{f_{HV}}vph가 된다. 보정계수의 곱은 1.10 \times 1.06 = 1.166이며, 이 값으로 기준 교통량을 조정한다.

중차량 보정계수는 f_{HV} = \dfrac{1}{1 + P_T(E_T-1) + P_B(E_B-1) + P_R(E_R-1)}로 구한다. P_T, P_B, P_R은 트럭 10%, 버스 5%, 트레일러 3%의 비율이고, E_T, E_B, E_R은 각 차종의 승용차 환산계수다. 경사구간의 E_T는 경사도 5%와 길이 1,200m에 맞는 승용차 환산계수 표에서 읽는다. 결과는 1,720vph보다 커지되, 증가분이 중차량 비율에 비해 지나치게 크지 않은지 확인한다.

5. 관련 법령·기준·표준

2차로 서비스수준 분석의 법적 근거는 「도시교통정비 촉진법」에 따른 교통영향평가 지침이다. 지침 제16조는 교통량의 서비스수준 분석과 승용차 환산계수를 최근년도 도로용량편람의 기준에 따라 제시하도록 정하되, 이를 적용하지 아니할 경우에는 그 내용과 객관적인 자료를 구체적으로 제시하도록 정한다. 도로용량편람을 적용하지 않을 때는 그 내용과 객관적 자료를 함께 제시해야 한다.

지침 제16조는 가로구간의 차로 수, 차로폭, 최대 허용용량, 첨두시 교통량, V/C, 평균통행속도, 서비스수준을 분석 항목으로 정한다. 교차로에서는 진행방향별 교통량과 신호주기로 산출한 평균 지체도를 분석한다. 이 항목이 2차로 도로 서비스수준 판정의 실무 틀이 된다.

지침 제7조 제3항은 첨두일과 첨두시를 정하고 오전 첨두시와 오후 첨두시 각각 1시간 이상의 교통량을 조사하도록 정한다. 같은 조 제1항 제5호는 중로 이상 가로와 교차로에서 3개 이상 차종별 교통량을 조사하도록 한다. 차종 구분은 승용차 환산계수 적용의 기초가 된다.

공간적 범위는 지침 제5조 제2항 제1호가 정한다. 가목은 평가 대상사업 범위의 4배 미만이면 반경 1.0킬로미터 이내 4개 교차로 이상을 포함하도록 정한다. 나목은 4배 이상 8배 미만이면 반경 1.5킬로미터 이내 8개 교차로 이상을 정한다. 교차로는 중앙선으로 분리된 양방향 2차로 이상 도로가 교차되는 지점을 말한다.

지침이 직접 정한 값과 항목을 표로 모으면 다음과 같다.