교차로 운영방식

왜 배우는가: 교차로는 도로 용량과 교통사고가 가장 집중되는 지점이라 운영방식 선택이 실무 설계의 핵심이다. 신호교차로와 회전교차로의 장단점 비교는 도로 및 공항 기술사 시험에서 반복해서 출제된다.

출제 이력: 제132회 1교시 4번, 제110회 1교시 9번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

교차로 운영방식은 상충하는 교통류의 통행 우선권을 시간 또는 공간으로 나눠 배분하는 방식으로, 신호교차로·회전교차로·비신호 교차로 등으로 나뉜다.

• 상충
• 신호교차로
• 회전교차로
• 교통류 분리
• 교차로 용량
• 서비스수준
• 도류화
• 교통사고 심각도

2. 개념 풀이

교차로는 길이 만나는 곳이라 서로 다른 방향의 차량이 같은 공간을 지나야 한다. 교차로 운영방식은 이 부딪힘을 어떤 규칙으로 피하느냐를 정하는 것이다.

교차로 운영방식은 교차로에서 서로 상충하는 교통류의 통행 우선권을 시간적 분리 또는 공간적 분리로 배분하는 방식을 말한다. 시간적 분리는 신호기로 같은 시간대에 충돌하는 흐름을 나누는 방법이다. 공간적 분리는 회전교차로처럼 흐름의 경로 자체를 바꿔 충돌 지점을 줄이는 방법이다.

신호교차로는 신호기가 통행 시간을 방향별로 나눠 주는 방식이다. 신호 주기와 녹색 시간 배분으로 교통류를 제어한다. 교통량이 많은 도심 교차로에서 널리 쓰인다.

회전교차로는 교차로 중심에 원형 교통섬을 두고 모든 차량이 한 방향으로 회전하는 방식이다. 진입 차량은 회전 중인 차량에게 양보한다. 우측통행 기준으로 회전 방향은 반시계 방향이다.

상충은 두 교통류의 경로가 만나 충돌 가능성이 생기는 상태를 말한다. 상충 지점의 수와 각도가 사고 유형과 심각도를 결정한다.

3. 등장 배경과 필요성

도시 교통량이 늘면서 신호교차로의 정지 지체와 신호 대기 시간이 커졌다. 신호 주기를 늘리면 지체는 줄지만 다른 방향의 대기가 길어진다. 이 한계 때문에 신호 없이 흐름을 연속시키는 회전교차로가 대안으로 검토된다.

안전 측면에서도 배경이 있다. 신호교차로에서는 직각충돌과 정면충돌이 중상사고의 주요 원인이 된다. 회전교차로는 차량이 낮은 속도로 회전하고 맞은편 차량과 마주치지 않으므로 이런 유형의 충돌 위험을 줄인다. 신호가 없어 정전 시에도 교차로 기능이 크게 떨어지지 않는다는 점도 설치 이유로 꼽힌다.

사람중심도로 설계지침은 도시지역도로의 설계속도를 시속 20킬로미터~시속 50킬로미터 범위에서 도로관리청이 정하도록 한다. 다만 교통의 원활한 소통을 위하여 특히 필요하다고 인정되는 경우에는 시속 60킬로미터까지 정할 수 있다. 이 범위에서는 회전교차로가 속도 저감형 교차로로 기능하기 좋다. 도시지역도로에 회전교차로를 설치할 때는 초소형회전교차로 등 작은 규모를 우선 검토하도록 규정하고 있다. 따라서 도시지역 교차로 운영방식은 교통량, 보행자 안전, 설치 공간을 함께 놓고 정해야 한다.

다만 교통량이 매우 많은 교차로에서는 회전교차로가 혼잡을 키울 수 있다. 이 때문에 교차로 운영방식의 선택은 교통량과 공간 조건에 따른 비교 판단이 필要하다.

4. 구성요소·원리·절차

교차로 운영방식은 교차로에서 교통류를 어떻게 처리할지 정하는 방식이다. 방식마다 구성요소와 통제 원리가 다르다. 회전교차로는 신호 없이 진입 차량에게 양보를 요구하는 방식이고, 신호교차로는 시간을 나누어 통행권을 배분하는 방식이다. 사람중심도로 설계지침은 교차로 설계 시 설계속도와 회전교통량을 함께 검토하도록 한다.

회전교차로는 교차로 중앙의 원형 교통섬 둘레를 반시계 방향으로 주행하는 방식이다.

표는 회전교차로의 기본 구성을 보여준다. 교통섬 지름과 진입 속도의 관계가 가장 중요한 설계 원리다. 지름이 작으면 차량이 감속해 진입하므로 상충 강도가 줄어든다.

회전교차로의 원리는 진입 차량이 회전 차량에 양보하는 것이다. 회전 차로 안의 차량은 진입 차량보다 우선권을 가진다. 이 원리 때문에 직진 방향의 대향 충돌이 사라지고, 신호 대기 시간도 없어진다. 다만 회전 차량의 교통량이 많아지면 진입 간격이 부족해져 처리 능력이 떨어진다.

• 교차로 교통량과 회전교통량을 조사한다.
• 설계차량을 선정하고 교차로 형태(단일·복수 차로)를 정한다.
• 중앙 교통섬 지름과 진입로 각도를 정하여 진입 속도를 낮춘다.
• 진입 양보선과 횡단보도 위치를 정하고 보행자 안전시설을 배치한다.
• 용량과 교통사고 위험을 검토하여 최종 형태를 확정한다.

신호교차로의 원리는 교차 방향별로 녹색 시간을 나누어 주는 것이다. 주기(cycle)와 현시(phase)가 핵심이며, 포화교통류율과 녹색시간비로 교차로 용량을 계산한다. 용량은 다음 식으로 구한다.

$c_i = s_i \times \frac{g_i}{C}$

c_i는 접근로 i의 용량(대/시), s_i는 포화교통류율(대/시), g_i는 유효녹색시간(초), C는 신호주기(초)다.

계산 예제로 포화교통류율 1,800대/시, 유효녹색 30초, 신호주기 90초인 접근로의 용량을 구한다. c = 1800 \times 30/90 = 600 대/시다. 결과는 한 차로의 일반적 처리 능력 범위 안이므로 상식 범위에 맞다.

5. 관련 법령·기준·표준

사람중심도로 설계지침은 도시지역도로의 평면교차에 관한 기준을 정한다. 제29조는 교차로 설계 시 교차각과 설치 간격을 검토하도록 한다. 회전교차로는 같은 조 제5항에서 초소형회전교차로 등 작은 규모를 우선 검토하도록 정한다. 자동차가 교차로를 미리 인지하고 낮은 속도로 접근하도록 설계해야 한다는 점도 명시되어 있다.

표의 기준은 설계지침의 원문 표현을 옮긴 것이다. 회전차로의 변이구간 길이는 설계속도별 값을 따른다는 원칙만 제시되어 있다. 세부 수치는 해당 설계 기준에 따른다.

교차로 운영 기준 중 신호와 관련한 수치는 「도로용량편람」과 교통 신호 설계 기준에서 찾는다. 포화교통류율의 기준 값은 교차로 형태와 차로 조건에 따라 달라진다.

6. 유형과 비교

교차로 운영방식은 크게 신호교차로, 회전교차로, 비신호(통제) 평면교차로로 나뉜다. 세 방식은 교통류를 시간으로 나눌지, 공간으로 나눌지, 우선권으로 나눌지에서 차이가 난다.

신호교차로는 교통량이 많은 곳에서 용량을 시간으로 배분하는 방식이다. 회전교차로는 신호 없이 진입 차량이 회전 차량에 양보하므로 상충 수가 적다. 비신호 교차로는 교통량이 적을 때 적합하다.