보행교통류율

왜 배우는가: 보행교통류율은 보도와 횡단 시설의 용량과 서비스 수준을 판단하는 기본 지표다. 보행 시설 설계와 신호 주기 산정의 출발점이 되므로 실무와 시험 모두에서 함께 이해해야 한다.

출제 이력: 제110회 1교시 3번, 제93회 1교시 8번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

보행교통류율은 단위 시간에 보행 시설의 유효 폭 1m를 지나가는 보행자 수로, 보행 서비스 수준을 판단하는 기본 지표다.

보행교통류율은 도로 교통류에서 쓰는 교통류율 개념을 보행자에게 옮긴 것이다. 차량 교통류율이 시간당 차선을 지나는 대수로 나타나듯, 보행교통류율은 보도나 횡단보도 같은 보행 공간의 폭을 기준으로 보행자의 흐름을 본다. 같은 보행자 수라도 보도가 넓으면 교통류율이 낮아져 여유가 생기고, 좁으면 높아져 혼잡해진다. 따라서 이 값은 시설의 크기와 이용량을 함께 반영한다.

핵심 키워드

• 보행교통류율(Pedestrian Flow Rate)
• 유효 보행 폭(Effective Width)
• 보행 밀도(Pedestrian Density)
• 보행 속도(Walking Speed)
• 기본 다이어그램(Fundamental Diagram)
• 보행 서비스 수준(Pedestrian Level of Service)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 보도에서 사람들이 얼마나 많이, 얼마나 빨리 흘러가는지를 한 숫자로 나타낸 것이다. 보행자가 늘면 흐름이 커지지만, 너무 붐비면 걷는 속도가 떨어져 흐름이 다시 줄어든다. 이 점이 보행교통류율을 이해하는 출발점이다.

정식 정의는 다음과 같다. 관측 시간 T(분) 동안 유효 폭 W(m)인 보행 공간의 한 단면을 통과한 보행자 수를 N(인)이라 하면, 보행교통류율 v는 다음 식으로 구한다.

$v = \frac{N}{W \cdot T}$

v의 단위는 인/(m·분)이다. 분자의 N은 사람 수이고, 분모의 W·T는 폭과 시간을 곱한 값이므로 폭 1m를 1분 동안 지나는 사람 수라는 뜻이 된다. 유효 보행 폭은 보도 전체 폭에서 가로수, 가로등, 벽면처럼 보행을 방해하는 부분을 뺀 실제 보행에 쓰이는 폭이다. 이 폭을 잘못 잡으면 같은 통행량이라도 교통류율이 크게 달라지므로 계산 전에 확인해야 한다.

보행 밀도(k, 인/m²)와 보행 속도(u, m/분)를 쓰면 보행교통류율은 두 값의 곱으로 나타난다.

$v = u \times k$

이 식은 교통류 이론의 기본 관계식(교통류 = 속도 × 밀도)과 같은 구조다. 밀도와 속도 중 하나만 알아도 다른 값을 계산할 수 있으며, 현장 조사에서는 밀도나 속도를 직접 재고 이 식으로 교통류율을 구하는 경우가 많다.

기본 다이어그램(Fundamental Diagram)은 밀도, 속도, 교통류율의 관계를 그래프로 나타낸 것이다. 밀도가 0이면 통행하는 사람이 없으므로 교통류율도 0이다. 밀도가 늘면 교통류율도 늘어나다가 한 지점에서 최대가 된다. 그 뒤에는 혼잡으로 속도가 떨어지고 교통류율도 줄어든다. 최대 교통류율의 왼쪽은 자유 흐름 구간, 오른쪽은 혼잡 구간으로 나눠 부른다.

속도와 밀도의 관계는 대체로 밀도가 높아질수록 속도가 줄어드는 음(-)의 기울기를 가진 곡선이다. 밀도가 0일 때의 속도가 자유 보행 속도다. 실험 연구에서 노인의 자유 보행 속도는 약 1.28m/s, 청년은 약 1.4m/s로 나타났다. 같은 밀도에서도 노인의 속도가 청년보다 낮았다. 이 차이는 보행 공간을 설계할 때 고령 보행자 비율을 고려해야 하는 근거가 된다.

계산 예제는 다음과 같다(가상의 예). 유효 폭 3m인 보도에서 5분 동안 900인이 한 단면을 통과했다고 하자. 주어진 값은 N=900인, W=3m, T=5분이다. 공식 v = N ÷ (W·T)에 대입하면 v = 900 ÷ (3 × 5) = 60 인/(m·분)이다. 보행 속도가 80m/분(약 1.33m/s)이라면 밀도는 k = v ÷ u = 60 ÷ 80 = 0.75 인/m²이다. 밀도 0.75인/m²는 보행자가 서로 여유 있게 걷는 수준이므로 결과는 상식 범위에 있다.

3. 등장 배경과 필요성

도로 설계는 오랫동안 차량 흐름을 중심으로 이루어졌다. 그러나 보행자는 사고에 가장 취약한 도로 이용자이므로, 보행 공간의 용량과 안전을 차량과 같은 방식으로 수치화할 필요가 생겼다. 보행교통류율은 이 필요에서 출발해, 보행 시설이 얼마나 쓰이고 얼마나 여유가 있는지를 정량적으로 보여준다.

국내에서도 교통약자의 이동 편의에 대한 관심이 커졌다. 2008년 말 기준 교통약자는 약 1,212만 명으로 전체 인구의 약 24.4%였다. 고령 인구가 늘면서 보도의 여유 폭과 보행 속도를 함께 고려하는 설계가 요구된다. 교통약자가 많은 구역에서는 보행 속도를 낮춰 잡아 녹색 시간을 늘린다. 예를 들어 교통약자 기준의 보행 속도를 성인보다 낮게 잡는 산정 방식이 있다.

보행교통류율은 횡단 시설과 신호 설계에서도 쓰인다. 보행 속도와 보행자 수를 알면 횡단에 필요한 시간이 계산되고, 이 시간이 녹색 신호 주기의 기초가 된다. 일부 국가는 보행자 교통량 P와 차량 교통량 V의 곱 PV²로 횡단 시설의 형식을 정한다. 이 방식은 영국에서 1987년에 제시되었고, 이후 인도와 이란 등에도 적용되었다. 교통량 기준이 수치로 정해지므로 현장 판단의 근거가 분명해진다.

보도 설계에서는 설계 교통량에 맞춰 목표 서비스 수준을 만족하도록 보도 폭을 정한다. 보행교통류율이 커지면 보행 공간이 좁아져 서비스 수준이 떨어지기 때문이다.

4. 구성요소·원리·절차

보행교통류율은 유효 보행 폭 1m 당 단위 시간에 통과하는 보행자 수다. 보행자 수, 유효 보행 폭, 관측 시간의 세 요소가 값을 결정한다.

표의 유효 보행 폭을 실제보다 넓게 잡으면 교통류율이 낮게 나온다. 장애물이 있는 구간은 장애물을 제외한 폭으로 계산해야 한다. 측정 구간의 길이는 보행자가 구간에 머무는 시간을 고려해 정한다.

보행교통류는 교통류의 기본 관계식 q = k·u 를 따른다. 여기서 q는 교통류율, k는 밀도(인/m²), u는 보행 속도(m/s)다. 단위 폭당 교통류율을 초 단위로 쓰면 인/(m·s)가 된다.

밀도가 낮을 때는 보행자가 자유보행속도로 걷는다. 밀도가 높아지면 앞사람에 맞춰 속도가 떨어진다. 그 결과 교통류율은 밀도가 중간 값일 때 최대가 되고, 그보다 밀도가 더 높아지면 다시 줄어든다. 속도가 0에 가까운 혼잡 상태에서는 교통류율도 거의 0이 된다.

산정식은 다음과 같다.

$q_p = \frac{N}{W \cdot T}$

q_p 는 보행교통류율(인/(m·분)), N 은 보행자 수(인), W 는 유효 보행 폭(m), T 는 관측 시간(분)이다. 폭으로 나눠 폭이 다른 보도 구간끼리 비교할 수 있도록 정규화한 값이다.

산정 절차는 다음과 같다.

• 측정 구간을 정하고 장애물을 뺀 유효 보행 폭 W를 잰다.
• 관측 시간 T 동안 구간을 통과한 보행자 수 N을 센다.
• q_p = N/(W \cdot T) 로 보행교통류율을 구한다.
• 같은 구간에서 밀도 k와 속도 u를 재어 q = k \cdot u 로 검산한다.
• 구한 값을 서비스 수준 판정 기준과 비교해 등급을 정한다.

가상의 예로 유효 폭 3.0m 보도에서 5분 동안 900명이 통과했다고 하자. 대입하면 다음과 같다.

$q_p = \frac{900}{3.0 \times 5} = 60$

결과는 60인/(m·분)이다. 폭 1m 기준으로 초당 약 1명이 지나는 수준이므로 혼잡 쪽에 가까운 값이며 상식 범위 안이다.

측정 시 유의점은 세 가지다.

• 장애물 폭을 빼지 않고 전체 보도 폭을 넣으면 교통류율이 과소평가된다.
• 관측 시간은 분 단위로 맞춰 산정식에 대입한다.
• 횡단 보행자와 보도 통행 보행자는 구분해 센다.

5. 관련 법령·기준·표준

보행교통류율 산정식 자체는 법령에 정한 값이 아니라 교통공학의 산정 방법이다. 보도 설계와 보행 환경 평가에서 쓰는 속도 기준은 실무 가정값이므로 적용 목적을 구분해 쓴다.

표의 보행 속도 1.0m/s 와 교통약자 기준 보행 속도는 신호 시간을 정할 때 쓰는 값이다. 산정식의 속도 u와는 용도가 다르므로 섞어 쓰지 않는다. 자유보행속도는 밀도가 낮을 때의 속도이며, 노인이 청년보다 느리게 나타난다.

신호 시간은 보행 시간 = 횡단보도 길이 ÷ 보행 속도 + 7초 로 구한다. 길이 15m 횡단보도에서 성인 기준은 15 ÷ 1.0 + 7 = 22초 이고, 교통약자 기준은 보행 속도를 낮춰 잡으므로 같은 길이에서 보행 시간이 더 길어진다. 지자체에 따라 여기에 여유 시간을 더하기도 한다.

관련 법령은 다음과 같다. 「교통약자의 이동편의 증진법」 제18조는 시장 또는 군수가 교통약자를 포함한 보행자의 안전하고 편리한 보행환경을 위해 필요하다고 인정하면 도로의 일정 구간을 보행우선구역으로 지정할 수 있다고 정한다. 「보행안전 및 편의증진에 관한 법률」은 보행 안전과 편의 증진을 목적으로 하는 법률이다.