승용차환산계수

왜 배우는가: 승용차환산계수는 대형차·버스·오토바이 등 여러 차종이 섞인 교통류를 승용차 한 대 기준으로 바꿔 도로 용량과 서비스수준을 계산하는 기초 값이다. 도로용량편람과 교통영향평가 등 실무 분석 전반에서 쓰이고, 도로 용량·서비스수준 문제의 계산 전제로 시험에 반복해서 나온다.

출제 이력: 제132회 1교시 2번, 제101회 1교시 8번, 제90회 1교시 11번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄 정의: 승용차환산계수(PCE)는 도로 교통류 속에서 특정 차종 한 대가 승용차 한 대와 비교해 교통 흐름에 미치는 영향을 승용차 대수로 나타낸 계수다.

• 승용차환산계수(PCE)
• 승용차 환산 단위(PCU)
• 교통류 특성
• 도로용량
• 서비스수준
• 대형차 환산계수
• 밀도법
• 지체·간격 기반 산정

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면, 트럭이나 버스는 승용차보다 길고 느리며 앞차와의 간격을 넓게 띄운다. 그래서 같은 차로에서 같은 시간에 통과하는 승용차 수보다 적은 대수만 흘러간다. 이 차이를 숫자로 맞춰 두면 서로 다른 차종이 섞인 교통량을 하나의 기준으로 합산할 수 있다.

정식 정의는 다음과 같다. 승용차환산계수는 도로 조건과 교통 조건이 같을 때 해당 차종 한 대가 교통 변수(간격, 속도, 밀도)에 주는 영향을 승용차 한 대의 영향과 비교한 비율이다. 교통류 전체를 승용차 단위로 바꾼 값을 Passenger Car Equivalent(PCE)라 부르고, 이 단위로 나타낸 교통량을 승용차 환산 교통량이라 한다.

핵심 용어는 다음과 같다.

• 환산계수(E): 차종별 승용차 대비 영향 비율. 무차원 값이다.
• 승용차 환산 교통량: 실제 차종별 교통량에 각 차종의 환산계수를 곱해 합한 값(단위 pcu/h).
• 밀도법: 같은 밀도에서 차종 혼합류와 승용차류의 속도 차이로 환산계수를 구하는 방법. 미국에서 많이 쓴다.
• 시간차(간격)법: 선행 차량과의 시간 간격을 이용해 환산계수를 구하는 방법.

3. 등장 배경과 필요성

도로 용량은 승용차만 흐르는 상태를 기준으로 정의된다. 그런데 실제 도로에는 대형 화물차와 버스가 섞인다. 이 상태에서 교통량을 그대로 용량과 비교하면 서비스수준이 실제보다 좋게 나오거나 나쁘게 나온다. 그래서 혼합 교통류를 승용차 단위로 환산해 용량 기준과 같은 단위로 맞출 필요가 생겼다.

도로용량편람은 이 환산계수를 지형(평지, 구릉지, 산지)과 도로 종류별로 제시한다. 지형이 오르막이면 대형차의 속도가 떨어지고 차간 거리가 길어지므로 환산계수가 커진다. 이 때문에 지형 구분이 중요하다. 교통영향평가 지침도 승용차 환산계수는 최근년도 도로용량편람의 기준에 따라 제시하도록 정하고 있으며, 편람을 쓰지 않을 때는 그 내용과 객관적 자료를 함께 제시하도록 한다(제16조).

교통량 조사 결과와 용량 산정 사이에는 항상 이 환산 단계가 있다. 설계 교통량을 승용차 단위로 바꾸고, 차로당 용량과 비교하여 V/C와 서비스수준을 판정하는 흐름이다. 따라서 환산계수는 교통 분석의 첫 단계 값이며, 그 값이 틀리면 뒤의 모든 계산이 틀린다.

교통류 기본 이론에서는 세 가지 기본 변수인 유량, 속도, 밀도를 쓴다. 환산계수는 이 변수들이 차종에 따라 어떻게 달라지는지를 승용차 기준으로 정리한 값이라고 이해하면 된다.

4. 구성요소·원리·절차

승용차환산계수(Passenger Car Equivalent, PCE)는 교통류 안에 섞인 개별 차종이 승용차 한 대와 비교해 도로 교통류에 미치는 영향을 승용차 대수로 환산한 값이다. 승용차 환산계수를 곱해 얻은 교통량을 승용차 환산교통량이라 하며, 이는 서비스수준 분석과 용량 산정의 기본 입력이다. 구성요소는 다음과 같다.

원리는 중차량이 승용차보다 길이가 길고 가속·감속 성능이 낮아 차두시간을 늘리고 교통류 속도를 떨어뜨린다는 데 있다. 같은 교통량이라도 중차량 비율이 높으면 차로 용량이 줄어든다. 환산계수는 이 손실을 승용차 단위로 바꾼 값이다. 승용차 환산계수는 교통류 속도와 지형 조건에 따라 달라지므로 고정값으로 쓰지 않는다.

환산 절차는 다음과 같다.

• 방향별·차종별 교통량을 조사하고 첨두시 교통량을 구한다.
• 도로 종류와 지형(평지, 오르막 경사·길이)을 구분한다.
• 도로용량편람의 차종별 승용차 환산계수를 지형 조건에 맞게 고른다.
• 차종별 교통량에 환산계수를 곱해 승용차 환산교통량을 합산한다.
• 합산 교통량을 차로 용량과 비교해 V/C와 서비스수준을 판정한다.

계산 예제는 다음과 같다. 첨두시 교통량이 승용차 800대/h, 대형차 100대/h이고, 대형차의 일반지형 환산계수를 1.5 로 두면 다음과 같다.

$Q_{eq}=\sum_i (f_i \times V_i)=800\times1.0+100\times1.5=950\ \text{pcu/h}$

여기서 V_i는 차종별 교통량(대/h), f_i는 차종별 승용차 환산계수(무차원), Q_{eq}는 승용차 환산교통량(pcu/h)이다. 결과 950 pcu/h는 대형차가 없을 때의 800 pcu/h보다 크므로 상식 범위에 맞다.

도식은 환산 절차를 나타낸다.

5. 관련 법령·기준·표준

승용차 환산계수의 현행 기준은 도로용량편람이다. 「교통영향평가 지침」 제16조는 교통량의 서비스수준 분석과 승용차 환산계수를 최근년도의 도로용량편람 기준에 따라 제시하도록 규정한다. 도로용량편람을 적용하지 않을 경우에는 그 내용과 객관적인 자료를 구체적으로 제시해야 한다. 같은 지침은 가로구간 분석과 엇갈림 분석에서도 승용차 환산 값을 쓰도록 한다.

도로용량편람의 일반지형 승용차 환산계수는 다음 표와 같다. 표의 값은 기준서 값으로 제시하며, 지형 구분과 차종은 편람 기준을 따른다.

위 표의 값은 학습용 기준 수치이며, 실제 적용 시에는 최근년도 도로용량편람의 해당 표를 그대로 옮긴다. 편람은 지형과 경사·길이에 따라 값을 나누므로, 답안에는 적용 지형을 함께 쓴다.

개정 연혁은 확인하지 못했다. 도로용량편람은 개정 주기가 있으므로 답안에는 '최근년도 도로용량편람'이라고 쓴다. PCU와 PCE의 구분은 용어 체계의 문제이며, 별도 법령 조항은 없다.

6. 유형과 비교

승용차환산계수는 교통류에 섞인 차종이 승용차 한 대에 비해 교통 흐름에 미치는 영향을 나타내는 계수다. 같은 차량 수라도 차종에 따라 교통량 환산값이 달라지므로, 유형별 기준을 나눠 이해해야 한다. 아래 표는 본 절의 세 가지 기준을 비교한 것이다.