내비게이션 빅데이터를 활용한 국가도로망의 구간별 효율성 평가 지표 구축 및 관리자·이용자 관점의 운영전략 수립 연구 doc_id PCY_201703270501184261_4

본 연구는 현재 운영 중인 국가도로망의 효율성에 대해 정의를 내리고, 평가하여 효율성을 향상시킬 수 있는 운영전략을 수립하는 것을 목적으로 한다. 또한, 국가도로망의 현황 및 계획을 살펴보고, 관련 전문가 및 정책 입안자, 도로관리자 등과의 의견교환을 통해 평가지표 후보군을 선정하였다. 도출된 평가지표를 통해 국가도로망의 효율성 평가를 진행하였다. 도로망의 효율성은 도로망의 성격(고속국로, 일반국도) 및 정책 목표에 따른 효과가 각 효율성 정의에 부합하여 나타나는지를 객관적으로 평가할 수 있도록 전국에 해당하는 고속국도 및 일반국도를 구간단위 기준으로 DB를 구축하고, 이를 기반으로 세부 목표별 효율성 평가를 수행하였다. 구축된 전국 단위의 각 도로 구간별 DB와 효율성 평가 결과를 활용하여 각 구간의 문제점을 분석하였으며, 이를 통해 효율성이 저하되는 구간 및 노선을 파악하고, DB를 통해 확인된 유형에 따라 국가도로망의 효율성을 향상 시킬 수 있는 운영전략을 수립하여 제시하였다. 국가도로망의 효율성을 평가하기 위해 본 연구에서는 개별적으로 수집하고 있는 교통 빅 데이터(Big-data) 중 하나인 내비게이션 데이터를 기초자료로 활용했다. 개별 링크(구간)에 대한 내비게이션 이동궤적 자료를 활용하여 국토교통부가 제공하는 표준 노드 링크 체계로 변환하여 연구의 가장 기초자료로 활용하였다. 내비게이션 자료의 보정을 위해 각 도로운영자 및 국토교통부, 통계청이 제공하는 문헌자료를 보완자료로 활용하였으며 이를 통해 효율성 평가에 기초가 될 수 있는 평가지표 기초자료를 표준화 하여 DB를 구축 할 수 있었다. 자료의 공간적 범위는 전국적으로 활용하였으며 연간 데이터는 약 101억건으로 KTDB Lab 플랫폼 분석 맵을 활용하여 가시화 하였다. KTDB Lab 플랫폼은 국가에서 공인한 국토교통부의 기준을 준용시켜 GIS 및 공간적 분석 활용에 있어 범용성이 커 질 수 있도록 데이터베이스를 구축하였다. 국가도로망 효율성 평가 지수를 산정하기 위해 기초적으로 구축되어야 할 변수는 도로 구간별 교통량 항목이다. 구간별 교통량은 크게 구간별 총교통량과 구간별 차종별 교통량으로 구분할 수 있다. 구간별 총교통량은 운영 효율성 평가를 위한 V/C의 산정에 활용되게 되며, 구간별 차종별 교통량은 주행편의 효율성과 안전효율성의 산정을 위한 중차량 비율에 적용되게 된다. 일반적으로 링크별 교통량은 ITS 장비를 통해 수집되거나 수시적인 조사를 통해 수집되는 조사 교통량이 대부분이지만 이와 같은 조사 교통량은 조사 대상이 되는 지점에 대해 공간적인 영역이 한정되는 단점으로 인해 본 연구에서 목표로 하고 있는 전국 모든 링크에 대한 효율성 평가에는 적합하지 못하다. 따라서 본 연구에서는 이와 같은 한계점을 극복하기 위해 KTDB Lab 플랫폼에서 구축하고 있는 차종별 링크별 연평균 일교통량을 기준으로 효율성 평가를 수행하였다. 국가도로망 효율성 평가를 위한 평가 기초 항목 중 중요한 또 하나의 변수는 각 개별 링크별 통행속도 데이터이다. 국가도로망의 효율성 평가를 위해 활용되는 링크별 통행속도는 링크별 평균주행속도, 자유통행속도, 혼잡통행속도로 구분할 수 있다. 링크별 통행속도는 운영 효율성과 주행편의 효율성을 산정하기 위한 속성 지수인 통행시간지수(TTI)와 통행시간 효율성을 산정하기 위한 속성 지수인 계획통행시간지수(PTI), 투자 효율성을 산정하기 위한 평균주행속도가 활용된다. 평균주행속도는 관리자 관점과 이용자 관점 양 쪽에서 효율성을 평가하기 위한 주요한 변수로 활용될 수 있으며 도로의 효율성을 평가할 수 있는 가장 직접적인 평가 항목으로 볼 수 있다. 그러나 이러한 평균주행속도 역시 교통량 자료의 수집과 마찬가지로 현장 조사 지점이 존재하는 구간에만 데이터가 존재하는 근본적인 한계점을 지니고 있으며 이와 같은 한계점을 해소하기 위해 본 연구에서는 내비게이션 데이터를 통해 수집된 각 개별 차량의 통행속도를 통계적으로 취합하여 각 개별 링크의 평균주행속도를 산출하여 활용하였다. 총차량 주행거리는 도로 구간을 통행한 차량의 통행거리 지표로써 총량적인 활용도를 평가하기 위한 주요 지표로써 활용될 수 있다. 본 연구에서는 도로 구간의 투자 효율성과 통행시간 효율성을 산정하기 위해 총차량 주행거리를 속성 지수로 활용하였다. 총차량 주행거리는 교통안전공단에서 발표하고 있는 차량 주행기록계 조사를 기반의 차량 주행거리와 한국도로공사, 한국건설기술연구원에서 발표하고 있는 도로 등급별 차량 주행거리가 일반적으로 활용되고 있으나 이러한 차량 주행거리 조사 결과는 각 도로 구간별 평가를 목표로 하고 있는 본 연구의 목적에는 부합하지 못한다. 또한 본 연구에서는 각 개별 링크의 연평균 일교통량을 산정하고 있으므로 국가도로망 효율성 평가를 위한 총차량 주행거리 지표는 각 개별 링크의 연평균 일교통량에 링크 연장을 곱하여 통해 산정하였다. 관리자 관점의 효율성은 3가지로 구분하였다. 투자효율성의 경우는 건설에 투입되는 인프라에 대한 검토를 하기 위해 건설비, 유지관리비를 산출하였다. 이에 따른 성과지표로는 투자에 대한 혜택을 검토하기 위해 각 단위 링크별 총차량 주행거리(VKT : Vehicle Kilometer Traveled)와 평균주행속도를 검토하였다. 운영효율성은 운영자 기준에서 설계한 도로의 이동성 기능이 제대로 발휘되고 있는지를 평가하는 요소이다. 이에 따라 본 연구에서는 각 개별 링크별 통행속도가 어떻게 나타나는지와 용량을 기준으로 한 교통량 비율(V/C) 그리고 각 개별 링크가 얼마나 많은 지역을 연결하는지에 대한 연결성을 기준으로 검토하였다. 안전효율성은 도로의 안전에 대한 편의를 검토하였다. 안전 효율성을 평가하기 위한 변수로는 개별 링크의 총차량 주행거리에 대비한 사고 발생 비율, 운전자가 운행 시 위협감을 느낄 수 있는 중차량 비율, 그리고 직선거리 대비 실제 링크 거리를 고려한 노선 굴곡도를 고려하였다. 관리자 관점의 지표를 산정하는데 일반적으로 환경 측면을 고려하지만 효율성을 측정할 수 있는 기준점이 설정되기 곤란하여 환경 측면의 효율성은 성능평가 지표(Performance Index)로 대체하도록 한다. 이용자 관점의 효율성은 통행시간, 주행편의 효율성으로 구분하였다. 통행시간은 이용자 관점에서 가장 중요한 지표로 볼 수 있으며 도로의 이동성 기능의 신뢰도를 측정해보기 위한 방법이다. 통행시간 효율성(정시성)은 각 개별 링크의 자유 통행시간에 대비한 평균통행시간을 통해 얻어진 계획통행시간지수(PTI)와 각 개별 링크의 교통량 수준 및 물리적 특성에 대한 중요도를 가미하여 평가하기 위한 총차량 주행거리를 평가 지수로 선정하였다. 주행 편의 효율성은 이용자가 국가도로망을 운전할 때, 또는 탑승할 때 편안함을 느끼는가에 대해 검토하였다. 주행 편의 효율성을 평가하기 위한 변수로는 직선거리 대비 실제 도로 구간 거리의 비인 노선 굴곡도, 해당 도로 구간의 중차량 비율, 자유통행시간에 대비한 평균 주행시간의 비인 통행시간지수(TTI, Travel Time Index)를 고려하여 평가하였다.