교통상충기법

왜 배우는가: 교차로 안전도는 사고 자료만으로 평가하기 어렵고 자료도 부족하다. 교통상충기법은 사고 전에 상충을 관측해 위험 지점을 찾게 하므로 교차로 안전 평가의 기본 기법으로 쓰인다. 교통안전 문항 전반의 바탕 개념이다.

출제 이력: 제113회 4교시 1번, 제92회 1교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

교통상충기법은 사고 직전의 교통상충 사건을 관측해 교차로 등의 안전도를 평가하는 기법이다.

교통상충기법은 실제 사고 건수 대신 사고로 이어질 수 있었던 사건의 빈도와 심각도를 본다. 답안에 쓸 핵심 키워드는 다음과 같다.

• 교통상충(Traffic Conflict): 도로이용자가 충돌을 피하려고 감속, 차로변경, 가속 중 하나를 하게 되는 관측 가능한 사건이다.
• 교통상충기법(TCT): 교통상충의 발생 횟수와 심각도로 안전도를 추정하는 관측 기법이다.
• 대리 안전지표(SSM): 사고 대신 상충의 정도를 수치로 나타내는 지표이다.
• 충돌예상시간(TTC): 두 차량이 현재 속도를 유지할 때 충돌하기까지 남은 시간이다.
• 침범후시간(PET): 먼저 지나간 차량이 충돌지점을 벗어난 뒤 다음 차량이 도달할 때까지의 시간이다.
• 상충 심각도: 충돌 가능성과 회피 정도를 나눈 등급이다.
• 상충각: 두 차량의 진행 방향이 이루는 각도이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 교차로에서 아슬아슬하게 피한 순간을 세어 위험한 곳을 찾는 방법이다. 사고가 나지 않았더라도 급제동과 급차로변경이 자주 생기는 곳은 사고 위험이 크다고 본다. 교통상충기법은 이 발상에서 출발한다.

정식 정의는 다음과 같다. 교통상충은 사고로 끝날 수 있었던 관측 가능한 사건으로, 한 당사자가 감속, 차로변경, 가속을 하여 충돌을 피하는 사건이다. 이 사건을 현장에서 관측하고 기록해 빈도와 심각도로 안전도를 평가하는 방법을 교통상충기법이라 한다.

교통상충기법은 사고 자료를 대신해 상충 자료를 쓰는 평가 방법이다. 상충 자료는 짧은 기간의 관측으로도 얻을 수 있다. 사고 빈도에 영향을 주는 요인이 상충 빈도에도 비례해 영향을 준다고 가정하는 점이 핵심이다.

상충 심각도는 상충의 위험 정도를 나눈 등급이다. 충돌에 얼마나 가까운 상충인지에 따라 등급을 매기며, 등급이 높을수록 실제 사고로 이어질 가능성이 크다고 본다.

대리 안전지표는 사고 대신 쓰는 지표다. 대표적인 지표는 아래와 같다.

충돌예상시간은 거리와 상대속도로 계산한다.

$TTC = \frac{D}{V_r}$

여기서 TTC는 충돌예상시간(s), D는 충돌지점까지 남은 거리(m), V_r은 두 차량의 상대속도(m/s)이다. 값이 작을수록 회피 여유가 적다. 연구에서는 통상 TTC 1.5초 이하를 심각한 상충으로 본다.

침범후시간은 먼저 지나간 차량이 이탈한 시점과 뒤따르는 차량이 도달한 시점의 차이다. 두 이용자가 같은 지점을 거의 동시에 쓰는 상황을 나타내므로 직진 차량 사이의 상충 평가에 쓰인다. 상충각은 상충의 유형을 구분하고 충돌 형태를 판단하는 데 쓰인다.

교통상충기법의 수행 절차는 다음과 같다.

• 관측 지점과 시간대를 정하고 교통량과 이용자 유형을 기록한다.
• 관측 중 감속, 차로변경, 가속으로 충돌을 피한 사건을 상충으로 기록한다.
• 영상 분석 또는 현장 측정으로 상충의 TTC, PET, 상충각을 구한다.
• 상충 심각도 등급을 매기고 단위 시간당 상충 빈도를 구한다.
• 교차로별 상충 빈도와 심각도를 비교해 개선 우선순위를 정한다.

이 원리는 자동차뿐 아니라 자전거 같은 비유도 교통수단에도 적용된다. 교통상충은 사고의 전조가 아니라 같은 요인의 영향을 받는 대용 지표라는 점을 답안에서 구분해야 한다.

3. 등장 배경과 필요성

교차로 사고는 건수가 적고 발생 위치가 흩어져 있다. 그래서 한두 해의 사고 자료만으로는 교차로 간 위험도를 비교하기 어렵다. 같은 교차로에서도 여러 해 동안 자료를 모아야 신뢰할 수 있는 빈도를 얻는다. 개선 사업의 효과를 사고 자료로 확인하려면 긴 시간이 걸린다.

사고 자료는 과소 보고되는 경우도 많다. 경미한 접촉 사고나 당사자끼리 처리한 사고는 기록에서 빠진다. 기록되지 않은 사고가 많으면 사고 자료로 본 안전도는 실제 위험보다 높게 나타난다. 개발도상국의 혼합교통을 대상으로 한 최근 검토 연구에서도 이 문제가 지적된다.

이 한계 때문에 사고 대신 상충을 관측하는 방법이 등장했다. 상충은 사고보다 자주 발생하므로 짧은 관측 기간으로도 표본을 얻을 수 있다. 사고가 나기 전에 위험을 찾는다는 점에서 사전 예방형(proactive) 평가라고 한다. 사고 발생을 기다리지 않는다는 것이 사고 기반 평가와 가장 큰 차이다.

교차로는 여러 방향의 교통류가 만나고 나뉘는 곳이다. 직진, 좌회전, 우회전, 횡단보행이 한 지점에서 겹치므로 상충이 자주 생긴다. 그래서 교차로 안전도 측정에 상충 자료가 특히 유용하다. 개선 전후의 상충 빈도를 비교하면 개선 효과를 단기간에 확인할 수 있다.

관측 방법의 발전도 필요성을 키웠다. 과거에는 현장 관측자가 직접 상충을 기록했으나, 지금은 영상 분석으로 상충 지표를 자동 계산하는 방법도 쓰인다. 영상 분석은 관측자의 주관적 판정을 줄이고 대량의 자료를 처리할 수 있게 한다.

4. 구성요소·원리·절차

교통상충기법은 상충 판정, 상충 지표, 심각도 분류의 세 요소로 이루어진다. 세 요소는 측정 순서대로 쓰이므로 앞 단계가 정해져야 다음 단계를 수행할 수 있다.

상충 판정이 먼저 되어야 지표를 잴 수 있다. 지표 값이 있어야 심각도를 나눌 수 있다. 판정 기준을 미리 정하지 않으면 관측자마다 상충 건수가 달라지므로 판정 기준을 문서로 고정한다.

상충 판정은 세 조건을 함께 본다. 첫째, 두 도로이용자가 같은 충돌 지점으로 접근하는가. 둘째, 한쪽이 감속, 차로 변경, 가속 중 하나로 회피했는가. 셋째, 회피 행동이 없었다면 사고로 이어졌을 상황인가. 세 조건을 모두 만족해야 상충으로 기록한다.

원리는 사고 대리 지표의 전제에서 나온다. 사고는 드물고 관측에 긴 기간이 필요하므로, 사고와 같은 원인을 가진 상충을 대신 센다. 같은 요인이 사고율과 상충률에 같은 방향으로 작용한다고 가정하는 것이 이 기법의 출발점이다. 상충은 사고 대리 지표(Surrogate Safety Measure)로 쓰이며, 심각한 상충일수록 발생 빈도가 낮은 상충 계층(Conflict Hierarchy)을 이룬다.

사고를 세지 않고 사고가 될 뻔한 상충을 센다

상충 지표는 세 가지를 주로 쓴다. 각 식의 기호와 단위를 함께 적는다.

TTC(Time-to-Collision, 충돌 여유 시간)는 두 도로이용자가 현재 속도로 진행할 때 충돌 지점에 도달하기까지 남은 시간이다.

$TTC = d / v$

d는 충돌 지점까지 남은 거리(m), v는 접근 속도(m/s)다. d가 20m이고 v가 10m/s이면 TTC는 20 ÷ 10 = 2.0s다. 2.0초는 교차로 접근 상황에서 상식 범위의 여유 시간이다. TTC는 1.5초 이하이면 중대 상충으로 본다. 거리와 속도를 함께 쓰므로 한 값만으로 판단하지 않는다.

PET(Post Encroachment Time, 침범 후 시간)는 선행 이용자가 상충 영역을 벗어난 시각과 후행 이용자가 그 영역에 들어선 시각의 차이다.

$PET = t2 - t1$

t1은 선행 이용자가 영역을 벗어난 시각(s), t2는 후행 이용자가 진입한 시각(s)이다. PET가 작을수록 두 이용자가 아슬아슬하게 지나간 것이므로 위험이 크다. PET가 0 이하이면 두 이용자가 영역을 동시에 점유한 상태다.

DR(Deceleration Rate, 감속률)은 회피를 위해 줄인 속도를 감속에 걸린 시간으로 나눈 값이다.

$DR = (v0 - v1) / Δt$

v0는 감속 전 속도, v1은 감속 후 속도(m/s), Δt는 감속에 걸린 시간(s)이다. 감속률이 클수록 회피 강도가 크므로 심각도를 판단하는 보조 지표로 쓴다. 감속률은 절대값보다 상충 간 상대 비교에 쓰는 것이 일반적이다.

절차는 다음 순서로 진행한다.

• 대상 교차로와 관측 시간대를 정한다. 교통량이 많은 시간대를 반드시 포함한다.
• 현장 관측 또는 영상 기록으로 자료를 모은다.
• 판정 기준에 따라 회피 행동이 있었던 사건만 상충으로 기록한다.
• 상충마다 TTC, PET, DR을 산출한다.
• 지표 값으로 상충 심각도 계층을 나눈다.
• 교통량 대비 상충률을 구하고 교차로끼리 비교한다.
• 상충률을 사고 위험의 대리 지표로 해석해 개선 대책을 제시한다.

교차로에서는 상충 유형을 나누어 기록한다. 교차 상충은 직진 차량과 우회전 차량 사이에서 많이 생기며, 상충 연구에서 중대한 유형으로 다룬다. 좌회전 상충과 합류 상충도 유형별로 따로 세어야 개선 대책이 구체적으로 나온다.

관측 방법에는 한계가 있다. 현장 관측은 관측자의 주관이 개입하고, 영상 기록은 촬영 각도에 따라 거리 측정 오차가 생긴다. 두 방법을 함께 써서 결과를 교차 확인하는 것이 바람직하다. 관측 시간이 짧으면 상충 건수가 적어 상충률의 변동이 커지므로 시간대별 자료를 충분히 모은다.

5. 관련 법령·기준·표준

교통상충기법 자체는 법령에 정해진 절차가 아니다. 교차로와 교통안전 시설의 설치·관리는 법령과 설치 기준을 따르고, 상충 기법은 그 상태를 평가하는 도구로 쓴다.

「교통안전시설 등 설치·관리에 관한 규칙」은 교통안전시설을 도로교통법 제3조에 따른 신호기, 안전표지, 노면표시로 정의한다. 교차로 개선의 대상이 되는 시설도 이 정의를 따른다. 교통안전시설 규칙은 시설의 범위를 정하고, 상충 기법은 그 시설이 실제로 사고 위험을 줄이는지 평가한다.

상충 평가에 쓰는 기준값은 다음과 같이 정리한다. 값, 단위, 적용 조건을 함께 본다.

TTC 값은 상충 연구에서 중대 상충을 가르는 대표 기준으로 쓰인다. PET는 관련 연구가 정한 기준값 이하이면 중대 상충으로 본다. 두 기준은 교통 조건과 관측 대상에 따라 조정해 쓰며, 연구마다 세부 값이 다를 수 있다.

교통상충기법은 미국에서 제안되었고 스웨덴에서 체계화되었다. 이후 교통 관측과 영상 분석 기술이 발전하면서 영상에서 상충을 자동으로 추출하는 방법도 함께 쓰이고 있다.

교차로 안전을 평가할 때 상충 자료는 사고 자료를 보완한다. 사고 자료만으로는 발생 빈도가 낮아 짧은 기간에 안전도를 판단하기 어렵다. 상충 자료는 같은 기간에 더 많은 사건을 제공하므로 개선 전후 비교에 유리하다.

6. 유형과 비교

교통상충은 상충이 일어나는 형태에 따라 나눈다. 교차로에서 주로 관측되는 형태는 교차 상충, 합류 상충, 추돌 상충, 보행 상충이다. 같은 유형이라도 접근 속도와 감속 여부에 따라 상충 심각도가 달라진다.