도로 교통용량 증대

왜 배우는가: 도로 교통용량 증대는 도로 확충과 운영 개선을 함께 다루는 도로·교통 분야의 핵심 주제다. 도시 교통 혼잡이 심해질수록 용량 확보 방안을 설명하는 문제가 반복해서 출제된다. 개념의 정의와 용량 산정 기초를 먼저 알아야 방안들을 체계적으로 설명할 수 있다.

출제 이력: 제129회 2교시 4번, 제124회 3교시 3번, 제122회 4교시 1번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

도로 교통용량 증대란 도로 시설의 물리적 확충과 교통운영 개선을 통해 주어진 도로가 단위 시간에 처리할 수 있는 교통량을 늘리는 것이다.

• 도로용량
• 교통량
• 도로 확충
• 교통운영 개선
• 유도 수요
• 교통수요관리(TDM)
• 지능형교통체계(ITS)

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 도로에 차를 더 많이 보내도록 만드는 일이다. 도로를 넓히거나 차로를 늘리는 방법도 있고, 신호를 바꾸거나 차량을 정보로 관리해 같은 도로의 처리량을 높이는 방법도 있다.

정식 정의는 다음과 같다. 도로용량(Capacity)은 주어진 도로 조건에서 15분 동안 최대로 통과할 수 있는 승용차 교통량을 1시간 단위로 환산한 값이다. 교통량은 도로의 한 지점을 일정 시간에 통과한 차량의 수다. 교통용량 증대는 이 도로용량의 값을 높이는 모든 조치를 가리킨다.

도로용량은 도로의 구조와 교통류 조건이 정해질 때 결정되는 상한값이다. 실제 교통량이 이 값에 가까워지면 교통류는 불안정해지고 정체가 발생한다. 따라서 용량 증대의 목표는 교통량과 용량의 차이를 넓히는 데 있다.

교통량은 시간에 따라 변동한다. 첨두시 교통량이 평균보다 훨씬 크므로 용량 분석은 첨두 시간을 기준으로 한다.

유도 수요는 도로를 넓히면 통행비용이 줄어 새 통행이 생기는 현상이다. 도로 확충 효과가 기대보다 작아지는 이유를 설명할 때 쓴다. 루이스-모그리지 명제는 이 현상을 설명하는 대표적 이론이다.

교통수요관리(TDM)는 자가용 통행을 줄이고 통행을 시간적·공간적으로 분산하거나 수단을 전환하도록 유도하는 정책이다. 공급 확대와 함께 쓰이는 보완 수단이다.

3. 등장 배경과 필요성

소득이 늘면서 자가용 승용차 이용이 크게 늘었다. 과거에는 버스 승차난이 주된 도시교통 문제였으나, 최근에는 주차와 교통 혼잡 관리가 주요 과제가 되었다. 도로 공급은 수요 증가를 따라가지 못해 교통 혼잡과 사회적 비용이 커졌다.

20세기에는 교통량이 늘면 도로를 확충하는 방식으로 대응했다. 그러나 도로를 넓혀도 늘어난 용량이 곧 유도 수요로 채워지는 사례가 반복됐다. 이 한계 때문에 도로 확충만으로는 혼잡을 해소하기 어렵다는 인식이 생겼다. 그 결과 운영 개선과 수요관리를 함께 쓰는 용량 증대 방안이 필요해졌다.

도시 지역에서는 공간이 부족해 도로를 넓히기 어렵다. 이 때문에 기존 도로의 용량을 효율적으로 쓰는 방법이 더 중요해진다. 대중교통 전용차로, 신호 최적화, 첨단 교통관리시스템 같은 방안이 이런 배경에서 주목받는다.

도로용량 정의: 15분 최대 통과 승용차 교통량을 1시간 단위로 환산

[도로 확충 후 늘어난 용량을 다인승차량 등 특정 통행자에게 할당하면 그 통행자의 일반화된 통행비용이 낮아져 수단 전환을 유도할 수 있다.]

4. 구성요소·원리·절차

도로 교통용량은 도로 조건, 교통 조건, 제어 조건이 함께 작용해 정해진다. 용량 증대 방안은 이 세 요소 중 하나 이상을 바꾸는 방법이다. 시설 확충은 도로 조건을, 교통류 관리는 교통 조건을, 신호·정보 제어는 제어 조건을 바꾼다.

용량은 도로 조건·교통 조건·제어 조건의 합으로 결정된다 는 점을 답안 첫머리에 밝힌다.

도로용량 산정의 기본 원리는 다음과 같다. 차로의 용량은 포화교통류율에 신호 시간 비율을 곱해 구한다. 교차로 용량은 접근로별 포화교통류율과 유효녹색시간 비율의 합으로 정한다. 고속도로 기본구간 용량은 차로당 서비스 교통량과 첨두시간계수로 나타낸다.

$C_i = S_i \times \frac{g_i}{C}$

여기서 C_i는 접근로 i의 용량(대/h), S_i는 포화교통류율(대/h), g_i는 유효녹색시간(s), C는 신호 주기(s)다. 용량은 주어진 조건에서 15분 최대 교통량을 1시간으로 환산한 값이므로 첨두율을 함께 본다.

용량 증대 절차는 다음 순서로 진행한다.

• 현황 조사: 교통량, 대형차 혼입률, 첨두 시간, 정체 구간을 측정한다.
• 병목 진단: 정체 원인이 교차로인지 엇갈림구간인지 램프인지 구분한다.
• 방안 선택: 시설 확충, 교통류 관리, 수요 관리 중 조건에 맞는 방안을 고른다.
• 효과 분석: 시뮬레이션 또는 용량편람으로 서비스수준 변화를 계산한다.
• 사후 평가: 개선 후 통행시간과 지체를 재측정하고 유도 수요를 확인한다.

증대 방안은 크게 공급 확대, 운영 효율화, 수요 관리의 세 흐름으로 본다. 공급 확대는 차로 추가와 도류화를 말하고, 운영 효율화는 신호연동과 차로 기능 재배분을 말한다. 수요 관리는 첨두 분산과 대중교통 전환을 말한다. 세 흐름은 서로 보완하며, 공급만 늘리면 유도 수요로 효과가 줄어든다는 점을 함께 적는다.

5. 관련 법령·기준·표준

도로 용량과 서비스수준의 기준은 「도로용량편람」에 실려 있다. 설계 기준은 국토교통부의 도로 설계 기준(KDS 코드 체계)을 따른다. 교통 운영과 시설 기준은 도시교통정비촉진법의 교통영향평가 및 교통수요관리 규정과 연계된다.

표의 값 중 고속도로 기본 용량과 최고속도는 답안에 쓸 핵심 값이다. 승용차환산계수와 포화교통류율의 세부 수치는 용량편람 표를 보고 적용하며, 답안에는 적용 방법만 쓴다.

도시교통정비촉진법은 교통수요관리를 교통혼잡 완화를 위한 정책으로 정의한다. 자동차 통행 감축, 통행의 시간·공간 분산, 교통수단 간 전환을 유도하는 것이 핵심이다. 혼잡 비용에 대해서는 2017년 한국 도시부 기준 연간 22조 원이라는 추정이 있다.

6. 유형과 비교

도로 교통용량 증대 방안은 크게 공급 확대, 운영 효율화, 수요 관리로 나뉜다. 각 방안은 투입 비용, 효과의 지속성, 적용 공간이 달라 비교표로 정리해야 답안에서 선택 근거를 설명할 수 있다.