Ⅰ. 서 론

1. 연구의 배경 및 목적

교차로는 일반 도로와 달리 서로 다른 기하구조 및 교통운영을 가진 도로가 결합되는 지점으로 매우 복 잡한 도로․환경적 요인을 가지고 있다. 그리고 교차로 의 연결도로에서 진입하는 차량 간에 상충과 정지 신 호시 급정지, 녹색 등화시 급출발 등 다양한 주행패턴 이 발생된다. 이처럼 하나의 교차로에 다른 형태의 도 로와 운영조건 등을 가진 도로가 교차하면서 교차로 의 교통사고는 지속적으로 발생하고, 사고다발지점으 로 분류되는 경우가 다수 존재한다.

도로 상에서 발생하는 교통사고는 대부분 운전자 의 잘못된 판단, 실수, 피로, 졸음 등 생리적 현상에 의해서 대부분 발생한다고 기존 연구자들은 제시하고 있다. 하지만, 인적요인에 의한 교통사고 발생 원인을 명확하게 규명되지 않은 상황에서 전문가들의 주관적 인 경험을 토대로 도로․환경적 요인 개선 및 정책 제 안을 통해 교차로를 개선하고 있지만 그 효과는 미흡 하다고 제시하고 있다[1].

교차로의 교통사고 저감을 효과적으로 대응하기 위해서는 무엇보다 운전자의 평상시 운전 습관과 도 로․환경적 요인에 의한 생체적 반응 특성을 파악하고 이를 반영할 수 있는 방안을 찾는 것이 무엇보다 중 요하다. 운전자의 주행행태와 관련한 연구는 고속도 로와 같이 직선구간, 터널 등과 같이 단조로우면서도 특이한 구간을 대상으로 주행실험을 수행하였다. 하 지만, 아직까지 주행환경이 복잡한 교차로에서의 연 구는 이루어지지 않은 실정이다.

이에 본 연구에서는 교차로의 영향권 내에서의 운 전자의 주행행태를 파악하기 위해 최첨단 계측장비를 활용한 뇌파(PolyG-I), 시각(Talk-Eye), 주행 위치 및 속 도(GPS)를 측정하였다. 운전자들은 주행 중 시각에 의해서 정보를 획득하고, 획득된 정보를 뇌에서 연산 처리하여 정보의 중요도를 판단하게 된다. 운전자의 주행정보 중요도 판단기준에 근거하여 주행패턴이 변 화한다. 이러한 관점에서 운전자들이 주행 중 어느 정 도 각성과 집중을 통해 주행하는지를 뇌파 지표로 판 단할 수 있다. 따라서 운전자들이 외부 환경에 대해 어떻게 반응하고 행동하는지를 명확하게 파악하여 운 전자 행동에 영향을 주는 요인을 도출하고자 한다. 즉, 운전자 행동에 영향을 미치는 요인이 다수 발생한 다면 잠재적인 위험요인이 존재하는 구간으로 평가할 수 있으며, 이를 통한 교차로의 안전성을 평가하고자 한다.

2. 연구의 방법

운전자들은 주행차량의 주변 교통환경 상황을 지 속적으로 인지하면서 주행하며, 정보에 대한 연산과 정을 걸쳐 반응 및 행동을 결정하게 된다. 이러한 연 산과정은 매우 복잡하면서도 운전자별로 다르기 때문 에 위험상황 및 돌발상황이 발생되는 상황이 연출된 다. 하지만, 인간의 뇌파와 관련된 연구들은 주로 임 상병리와 의학분야에서 아동교육 및 약물 중독자들의 치료 전과 후의 뇌파를 측정하여 뇌의 활성화 정도를 비교 분석하여 효과를 평가하고 있다. 교통분야에서 는 임상병리와 달리 정상적인 운전자들을 대상으로 교통상황에서의 주행 반응을 측정하는 것이다. 이로 인해 운전자들이 반응하는 뇌파는 항상 낮은 뇌파, 보 통, 높은 뇌파, 위험대처 뇌파(고주파 뇌파)로 구분하 는 것이 바람직하다고 볼 수 있다. 즉, 운전자들은 평 상시 보다 주행 중에 높은 뇌파가 출현되지만, 돌발상 황 및 위험상황이 발생되면 그 이상의 뇌파가 출현되 기 때문이다[2]. 이에 본 연구에서는 집중도 지표를 활용하여 주행 중 도로상황에 따른 반응뇌파 및 시각 활동을 규명하고, 집중도 뇌파 상위 1%에 해당하는 뇌파를 돌발상황 및 위험상황 감지로 가정할 때의 위 험요인을 도출하였다. 이와 관련된 연구방법은 다음 과 같다.

첫째, 교차로의 잠재적 위험요인을 도출하기 위하 여 사고다발 교차로와 사고다발 교차로가 아닌 실험 대상 교차로를 선정하였다.

둘째, 실차주행 차량에 생체적 반응을 측정할 수 있는 장비를 장착하고, 쾌적한 공간에서 평상시의 뇌 파 즉, 배경뇌파를 측정 후 평상시간대에 실험대상 교 차로를 각 방향별로 측정하였다.

셋째, 실험대상 교차로의 집중력 뇌파를 0.2 범위로 분류하여 출현분포를 제시하고, 운전상황 중 집중력 뇌 파가 약 1%에 해당하는 고주파의 뇌파를 추출하였다.

넷째, 피실험자들이 주행 중 주로 주시하는 물체 및 도로환경을 분석하기 위해 시각좌표(X, Y)를 9등 급으로 분류하여 주행 중 시각분포를 파악하였다.

다섯째, 피실험자들의 집중도 반응뇌파가 상위 1% 에 해당하는 돌발상황 및 위험상황이 잠재된 상황을 Eye-Camera에 설치된 영상을 통해 추출한다.

이상의 연구방법론을 통해서 개별 교차로의 방향 별 운전자의 뇌파부하가 발생하는 구간을 분석하고, 돌발상황 및 위험상황이 잠재된 교차로를 규명하고자 한다. 이는 기존의 안전성 평가와 달리 운전자의 생체 반응을 활용한 안전성 평가로 차별화된 연구라고 판 단된다.

Ⅱ. 기존 연구문헌 고찰

도로의 안전성을 평가하는 방법은 크게 세 가지로 구분할 수 있다. 첫째, 교통사고 자료를 기반으로 사 고다발지역 및 원인을 도출하거나 향후 교통사고를 예측하는 연구이다. 둘째, 운전자가 주행실험 및 경험 을 토대로 도로상황에 대한 심리적 평가 즉, 주관적 평가방법에 의한 안전성 평가방법이다. 셋째, 실차주 행 및 가상주행 시뮬레이터를 활용한 운전자의 주행 행태 및 생리적 반응(뇌파, 심전도 등)을 측정하여 안 전성을 평가하는 방법이라고 볼 수 있다.

1. 운전자 부하관련 연구

운전자의 생리적 반응을 규명하기 위한 연구로 전 용욱(2002)은 AHS에서 Platoon의 속도와 거리 변화에 따른 운전자의 생체신호와 심리적으로 가장 편안하게 느끼는 속도와 거리를 제안하였다. 전효정(2002)은 차 량 시뮬레이터를 활용한 급출발 및 급제동시 생리적 요인과 생리적 반응간의 관계성을 규명하였으며[4], 岡村法宜(2004)은 운전 중 주의를 요하는 상황에서 출 현되는 FM θ 를 도출하고, FM θ 가 출현된 위치 및 상황을 규명하였다[5]. Lal, S. K. L.(2005)은 운전을 직 업으로 하는 집단에서 δ파, θ 파가 반복적으로 출현되 어 운전 중 피로도를 많이 느끼고 있음을 규명하였다 [6]. Leisch, J P(1989)은 40대 후반의 운전자들이 운전 중 졸음에 의한 뇌파가 강하게 출현되고 있음을 확인 하였다[7].

2. 교차로 안전성 평가 연구

교통사고자료를 종속변수로 한 교차로 안전성 평 가관련 연구로 김응철(2008)은 비선형 회귀분석을 통 해 지방부 비신호 교차로의 교통사고 심각도 예측모 형을 구축하였다[8]. 이수범(2001)은 도로의 교통상황 에 따른 운전자의 운전행태 조사를 통해 적정 인지반 응시간을 산출하여 도로의 설계기준을 제시하였다[9]. 松尾幸二郎(2008)은 우회전 전용차로가 없는 편도 2 차로 신호 교차로 진입구간에서 추돌사고 및 사고발 생요인을 규명하였으며, 사고원인으로는 무리한 차선 변경, 적색신호에 의한 정지 시 추돌사고에 의한 요인 임을 제시하였다[10]. 萩田賢司(2004)은 무신호 교차로 에서의 정면충돌 사고요인으로 운전경력과 통행 경험 이 적을 때 교통사고를 발생시키고 있음을 규명하였 다[11]. Bauer는 평면교차로에서 교통량이 교통사고에 가장 큰 영향요인임을 규명하였다[12].

3. 운전자 시각특성에 관한 연구

운전행동의 90% 이상은 시각활동에 의해서 이루어 지고 있으므로 운전자들의 주시행동 파악이 무엇보다 중요하다. 운전자 시각특성과 관련하여 김대응(1990), 장정화(2001)은 운전자의 주시특성을 도로 선형과 속 도로 구분하여 운전자의 주시점 및 인지거리에 따른 운전자 상태를 규명하였다[13, 14]. 노관섭(1997)은 도 로의 시선유도시설에 따른 운전자의 시인성 조사를 통해 시선유도시설의 기능 및 색상이 도로환경에 적 합한지를 평가하였다[15]. 田渕裕恵(1995)은 도로의 기 하구조 특성이 운전자의 작업수행도와 작업부하에 영 향을 미친다는 논리에 기반하여 고속도로 합류부에서 운전자의 심리․생리적 작업부하를 정량적으로 측정이 가능하다는 논리를 개발하였다[16].

4. 기존 연구와의 차별성

기존 연구는 도로의 안전성을 평가하는데 있어서 교통사고에 직․간접적으로 영향을 미치는 요인을 규 명하거나 도로의 설계요소, 교통안전시설 등에 따른 개별 실험을 통해 주시분포 및 생리적 반응을 파악하 는 연구가 수행되었다. 특히, 교차로를 주행하면서 운 전자 반응, 뇌파, 시각현상을 통합한 연구는 아직 이 루어지고 있지 않으며, 국내 연구는 국외와 달리 운전 자의 생리적 반응에 관한 연구가 활발하게 이루어지 지 않은 실정이다. 이에 본 연구는 교차로를 주행하면 서 운전자에게 과도한 운전부하를 출현시키고 있는 주요 요인들이 무엇인지를 제시하고자 한다. 이는 기 존의 공학적․주관적인 방법에 의한 교차로 안전성 평 가와 차별화되고, 인적요인을 고려하지 못한 한계점 을 해결하는데 기초자료로 활용이 가능할 것으로 판 단된다.

Ⅲ. 연구의 실험개요

1. 연구대상 교차로 현황

본 연구의 실험대상 교차로는 운전자의 주행행태 에 따른 생리적 변화가 발생될 것으로 예상되는 교차 로를 선정하고자 한다. 즉, 4지 교차로는 일반 도로와 달리 네 방향에서 접근하는 차량이 한 곳에 집중되며, 접근도로 간의 물리적 특성, 도로운영, 주행환경 등의 차이로 운전자의 주행행태가 변화하게 된다. 이로 인 해 교차점을 중심으로 교차하는 네 갈래의 접근도로 간에 교통사고는 다르게 발생되고 있어 조사대상 선 정 시 교차로별 특성을 다음과 같이 고려하여 선정하 였다.

상기 조사교차로 선정사항을 고려하여 <그림 1>과 같이 전라북도 익산시에 위치한 주요 4지교차로 4개 지점(원대, 새한주유소, 우남샘물타운, 전자랜드 사거 리)을 선정하였다.

실험대상으로 선정된 교차로의 도로현황을 <표 1> 과 같이 차로 수, 교통섬, 좌․우회전 전용차로 유무, 교통량, 교통사고 건수 등을 조사하였다.

조사된 자료를 기반으로 실험대상 교차로를 분류 하면 <표 2>와 같다.

조사대상 선정기준에 의해서 분류된 대상 교차로 를 중심으로 운전자들의 주행행태 및 생리적 반응을 측정함으로써 객관적이고 정량적인 교차로 안전성 평 가가 가능할 것으로 판단된다.

사고다발지점에 대한 공시기준(손해보험협회, 2009) 은 과거 3년간 해당 지역의 사고발생지점 중 반경 50m 이내에서 발생한 사고건수가 5건 이상이 되는 구 간을 말한다. 하지만, 교차로의 영향권은 전․후 200m (이수범, 2001)로 제시하고 있어 일반도로와 다르게 적용해야 할 것으로 판단된다. 이에 본 연구에서는 교 차로의 영향권을 전․후 200m, 교차로 폭 약 60m, 총 460m를 하나의 구간으로 가정하고, 사고건수는 동일 하게 적용하여 사고다발구간을 선정하였다. 4지 교차 로의 접근도로는 4개 구간이므로 사고다발지점은 3년 간 교통사고 20건을 기준으로 분류하였다. 따라서 본 연구에서의 사고다발 교차로는 우남샘물타운 사거리 와 새한주유소 사거리가 교통사고 다발지점에 포함됨 을 볼 수 있다. 그리고 운전자들의 생체반응은 미세한 교통상황 및 주행환경으로도 영향을 받을 수 있으므 로 피실험자들의 주행환경을 가능한 동일하게 실험조 건을 가질 수 있도록 수립하였다. 즉, 날씨의 변화에 따른 소음, 주행환경, 차량 조작 등이 변화할 수 있으 므로 주행환경이 좋은 맑은 날씨에 조사하였다. 그리 고 운전자의 주행환경에 가장 크게 영향을 미치는 교 통량은 실험차량이 대상 교차로를 주행하는 전․후 30 분 총 1시간 교통량을 측정하였다. 그 결과 교통량의 표준편차가 본 교통량의 10%이하로 주행환경은 피실 험자들 간에 비슷한 것으로 볼 수 있다.

2. 실차 주행실험 방법

실차 주행실험은 운전경력이 있는 20대 남자 대학 생 10명을 피실험자로 선정하고, 실험차량의 차량 조 작에 의한 오류를 최소화하기 위해 10분간 주행하도 록 하였다. 그리고 주행 중 운전자의 생리적 반응을 측정하기 위한 실험기기를 <그림 2>와 같이 뇌파(다 차원 생체측정기 : PolyG-I), 시각(Eye Camera : Talk-Eye), 주행위치 및 속도(CPS)를 측정하기 위해 순차적으로 장착하였다.

실차 주행실험의 실험기기를 설치한 후 피실험자 들의 뇌파 및 시각자료가 정상적으로 PC로 전송되는 지를 점검하고, 쾌적한 공간에서의 평상시 뇌파 즉, 배경뇌파를 측정한다. 배경뇌파는 피실험자의 기준뇌 파라고도 볼 수 있으며, 사람마다 다르게 분포됨으로 써 뇌파 실험시 중요한 요소이다. 실험기기의 점검이 완료되면, 실험대상 교차로를 평일 평상시간대 (10:00~12:00 또는 15:00~17:00)에 각 방향별로 주행하 도록 하여 자료를 획득하였다. 또한, 실차 주행실험기 기가 많이 설치됨으로써 주행 중 GPS 데이터 미확보, 뇌파 센서가 두피와 분리, 시각데이터의 편중 등 획득 된 자료의 오류를 최소화하기 위해 실시간으로 자료 를 점검한다. 이러한 일련의 과정을 걸쳐 피실험자 10 명이 4개 교차로를 주행한 횟수는 총 160회이며, 이와 관련된 세부적 실험방법은 <그림 3>과 같다. 실차 주 행실험의 기기별(뇌파, 시각, GPS)로 1sec 당 추출되 는 자료의 수가 다르므로 시간축을 기준으로 자료를 통합하였다. 즉, 뇌파자료는 1sec 당 2개, 시각은 30개, GPS는 1개가 추출되어 1sec 당 가장 많이 추출되는 시각자료 단위로 통합하였으며, 추출된 샘플 수는 총 145,573개이다. 통합된 자료를 이용하여 교차로 방향 별로 통계적 분석을 수행하였다.

실차주행 실험을 위한 피실험자들의 연령, 운전 경력, 배경뇌파(Background EEG)는 <표 3>과 같으 며, 평균 연령은 26세, 1일 평균 운전시간은 평균 42 분으로 조사되었다. 그리고 배경뇌파는 쾌적한 공간 에서 실차 주행실험과 동일한 실험기기를 모두 장 착한 후 5분간 측정한 평균값이며, 피실험자의 평균 배경뇌파는 0.639로 분석되었다.

Ⅳ. 생리적 반응특성 분석

1. 배경뇌파와 실험뇌파의 통계적 검정

피실험자의 주행행동에 따라 뇌파의 변화를 관측 하기 위해 본 연구에서는 집중도 지표를 이용하였다. 집중도 뇌파는 집중력, 주의력이라고도 하며, 외부 환 경이나 개체 내부의 여러 자극 가운데서 특정한 것을 분명하게 인식하는 것을 말하며, 각성, 집중, 연산의 과정을 포함한 형태이다. 집중도 지표 뇌파 산출식은 식 (1)과 같다.

여기서,

SMR 뇌파는 신체의 움직임이 없고 운동감각의 활동을 최소화한 상태에서의 주의를 기울이는 비교 적 단순한 작업을 수행할 때 출현되는 뇌파이다. 그 리고 M-Beta는 계산이나 암산과 같이 한 가지 주 제에 집중할 때 출현되는 뇌파이다.

피실험자들의 배경뇌파와 실험뇌파간의 통계적 검증을 위하여 Paired Comparison을 실시하였다. 검 정통계량 추론에 앞서 귀무가설(H₀ )과 대립가설 (H₁)을 설정하게 되며, 유의수준 0.05일 때 Critical p-value(0.05)보다 작으면 H₀을 기각하고 H₁을 채택 하게 된다.

Paired Comparison은 식 (2)와 같이 산출한다.

여기서,

Paired Comparison 검정 결과, 모든 교차로에서 p-value가 유의수준 0.05 보다 작으므로 귀무가설 H₀ (μ₁ = μ₂ )을 기각하고, 대립가설 H₁(μ₁ < μ₂ )을 채 택함으로써 뇌파간의 차이가 있는 것으로 분석되었 다. 그리고 t-value가 정(+)의 부호로 배경뇌파보다 실험뇌파가 높게 출현되고 있어 평상시 보다 운전 중에 집중을 하고 있는 것으로 볼 수 있다.

2. 실차주행 뇌파 특성분석

운전자들의 뇌파는 운전 중 주변 도로․환경적 상 황에 따라 지각, 식별, 판단 등 다양한 반응을 하게 되므로 교차로의 물리적 특성에 따라 차이가 발생할 수 있다. 집중도 뇌파는 미세한 뇌파에서부터 강한 뇌파가 출현됨으로 본 연구에서는 0.2 범위로 그룹화 하여 분석하였다. 또한, 집중도 뇌파의 출현범위를 배경뇌파를 기준으로 <표 5>와 같이 분류하였다.

생체반응 뇌파는 작업 수행시 난이도가 높아질수록 집중도는 높아지고, SEF(Spextral Edge Frequency)-95% 지표가 높을수록 인지 부하가 증가한다는 연구결과 를 발표(김준, 2009)하였다. 또한, 운전상황 중 뇌파 는 일반 임상병리 실험과 달리 고주파의 뇌파가 출 현되는 주행 상황이 연출될 경우, 운전자는 주행 중 돌발상황 및 위험상황을 회피하기 위한 행동 시 고 주파의 뇌파가 발생한다고 제시하였다(남궁문, 2010). 본 연구에서는 집중도 뇌파 상위 1%에 해당하 는 2.0 이상(0.93%)의 뇌파를 잠재적 위험상황으로 분 류하여 교차로 방향별로 비교분석을 수행하였다.

원대사거리는 WE, EW 방향과 NS, SN 방향의 차 로수가 각각 편도 3차로, 2차로이며, 도심에서 외곽 (WE), 외각에서 도심(EW), 도심에서 도심(NS, SN)으 로 다른 기하구조 및 도로환경이다. 주행실험에 의 한 뇌파의 범위는 <그림 4>와 같이 방향별로 균등 하게 분포하고 있으며, 변동계수(C.V)도 0.5 이하로 뇌파의 진폭이 적은 것으로 분석되었다. 그리고 2.0 이상의 집중도 뇌파는 평균 0.93% 보다 모두 낮게 나타나고 있어 위험상황 및 돌발상황이 상대적으로 낮은 교차로라고 볼 수 있다.

새한주유소의 차로 수는 WE, EW의 방향은 편도 3 차로와 좌․우회전 전용차로가 존재하며, NS, SN 방향은 편도 2차로, 좌․우회전 전용차로가 없어 접근 도로 간 에 도로 폭의 차이가 있는 기하구조 조건을 가지고 있 는 교차로이다. 집중도 뇌파의 범위는 <그림 5>와 같이 배경뇌파보다 낮은 0~0.506의 뇌파 출현률은 방향별로 약 40%로 가장 많이 출현되고 있어 피실험자들이 집중하 지 않은 상태에서 주행하는 패턴을 보이고 있다.

그리고 2.0 이상의 뇌파는 평균 0.93% 보다 높은 집중도 뇌파가 많이 출현되고 있어 갑작스러운 돌발 상황이 빈번하게 발생되며, 뇌파의 변동계수(C.V) 또 한 0.5 이상으로 뇌파의 진폭이 크게 변화함을 알 수 있다. 따라서 새한 주유소 사거리는 운전자의 생리적 반응을 자극하는 위험요인이 존재한다고 볼 수 있으 며, 이로 인한 도로의 교통사고는 지속적으로 발생함 과 동시에 불안전한 교차로라고 볼 수 있다.

우남샘물타운 사거리는 새한주유소와 비슷한 기하 구조 조건을 지니고 있으며, 교통사고가 많이 발생하 고 있는 교차로로 <그림 6>에 나타내었다. 우남샘물 타운 사거리는 새한 주유소와 달리 배경뇌파보다 높 은 0.772~0.1999 범위의 집중도 뇌파가 WE, NS 방향 에서 높게 나타나고 있어 피실험자들이 긴장을 하는 상태에서 주행하는 패턴을 보이고 있다. 그리고 2.0 이상의 뇌파 출현율은 0.93% 이상으로 새한주유소 보 다는 낮게 출현되며, 변동계수(C.V)는 0.50 이상으로 진폭이 존재하여 어느 정도의 위험요인이 존재하고 있음을 알 수 있다.

전자랜드 사거리는 WE, EW와 NS, SN 접근도로 간의 기하구조 조건이 같고, 교통사고가 많이 발생하 지 않은 교차로이다. 이로 인해 피실험자들의 뇌파 부 하량은 <그림 7>과 같이 배경뇌파 이하의 범위 (0~0.506)에서 약 40%의 출현률이 발생되고, 2.0 이상 의 뇌파는 평균 0.93% 보다 적게 출현되고 있음을 볼 수 있다. 즉, 피실험자들이 편안한 상태에서 주행하며, 돌발상황과 같은 위험상황의 빈도횟수는 적다고 할 수 있다. 그리고 주행 중 뇌파의 변동계수(C.V)는 0.5 이하로 뇌파의 진폭이 낮아 생리적 반응이 완화하게 이루어지고 있음을 볼 수 있다.

이상의 결과를 종합해 보면, 교차로의 교통사고가 많이 발생되고 있는 새한주유소와 우남샘물타운 사거 리의 경우 주행 중 뇌파의 진폭의 변화가 크게 발생 하였다. 그리고 피실험자들이 고도의 집중력을 요하 는 상황 즉, 2.0 이상의 뇌파 또한 과다하게 출현되고 있어 주행 중 생리적 불안정 요소가 작용하고 있음을 파악할 수 있었다.

Ⅴ. 운전자 시각특성 분석

도로 주행시 운전자의 시각이 어떠한 형태로 변 화하고 어떤 상황을 주시하였는가를 파악하는 것은 교차로의 안전성을 평가하는데 있어서 중요한 부분 이다. 그리고 운전자들은 주행 중 도로의 정보를 90% 이상 시각활동에 의한 정보획득을 통해 운전자 의 주행 패턴이 결정된다. 즉, 시각활동에 의해서 정 보를 획득하고 획득된 정보는 뇌로 이동하여 판단 을 통해 행동으로 이어지는 인지반응의 첫 번째 단 계에 해당된다. 이에 본 연구에서는 교차로 구간에 대한 시각정보를 획득하기 위해 안구측정기 (Talk-Eye)를 이용하였으며, 자료의 형태는 XY좌표 개념으로 검출되고 검출범위는 ±20°이다. Talk-Eye 는 피실험자들이 주행한 주행화면과 시각정보를 동 영상으로 저장해 준다. 저장된 영상파일을 통해 피 실험자들이 어떤 물체를 주시하였는지와 주행행동 을 파악할 수 있는 장점을 가지고 있다. 먼저, 시각 정보 분석의 용이성 및 피실험자의 주시방향 등을 통합적으로 분석하기 위해 <그림 8>와 같이 9등급 으로 분류하였다.

피실험자들이 교차로를 주행방향별로 주행 후 획 득된 시각 정보를 통합하여 분류등급에 따른 분포를 분석하였다. 시각 분포는 주시거리에 따라 달리 표현 될 수 있지만, 보편적으로 주행 중 신호등 및 전방 주 시는 5번, 좌․우 Wing-mirror는 4번과 6번, 차량 속도 계기판은 8번, Rear-view-mirror은 2번을 주시하여 속 도 및 후방차량 인지를 통해 피실험자들이 주행에 필 요한 정보를 획득한다. 그리고 나머지 등급은 도로주 변의 광고판 및 표지판, 차량 내부를 주시하여 운전 자에게 필요한 정보를 획득하는 것으로 판단된다.

시각등급 기준에 의해 분류된 시각분포를 분석한 결과 <표 6>과 같이 원대 사거리와 전자랜드 사거 리의 경우 4~6번 등급의 범위를 10% 이상 주시하고 있어 주행에 필요한 정보를 획득하고 있었다. 하지 만, 새한주유소와 우남샘물타운 사거리의 경우 시각 범위가 10% 이상인 주시범위는 넓게 분포하고 있어 다른 경향을 보이고 있는 것으로 분석되었다. 이는 도심지역으로 주변 차량의 주행행동 및 주변환경(이 정표지, 안전표지, 건물 입관판 등)을 주시하는 경향 이 높은 것으로 판단된다.

Ⅵ. 운전자 부하요인 분석

피실험자들의 뇌파변화에 따른 주행행동을 파악하 기 위하여 2.0이상의 고주파수의 집중도 뇌파를 분석 한 결과, 총 1,455개로 전체 비율의 0.93%가 출현되었 다. 2.0이상의 뇌파가 출현된 시점을 대상으로 Eye-Camera에 저장된 동영상을 바탕으로 피실험자의 주행행태를 파악하고, GPS의 속도자료를 기반으로 가 속 및 감속을 판단하여 <표 7>에 나타내었다.

피실험자들의 실험대상 교차로를 주행 중 2.0 이상 의 집중도 뇌파가 출현되는 상황으로는 감속 53.3%, 가속 15.7%, 황색신호시 교차로 통과 8.4%, 주행차량 의 차선변경 7.5%, 교차로 통과시 신호등 주시 6.5%, Wing-Mirror 및 Rear-View-Mirror로 주변차량 인지 5.6% 순으로 나타났다. 즉, 도심지에서의 운전자 부하 에 가장 큰 영향을 미치는 요인으로는 차량 속도라고 볼 수 있으며, 특히 감속 시에 운전조작에 의한 과부 하가 발생되고 있음을 알 수 있었다.

실험대상 교차로의 각 방향별 교통사고가 많이 발 생되고 있는 새한주유소 사거리의 EW방향(18건)과 우남샘물타운사거리 WE방향(17)의 구간에서 2.0이상 의 집중도 뇌파 출현 수는 각각 195개, 135개로 다른 방향에 비해서 높게 출현되고 있다. 새한주유소의 EW방향의 위험요인으로는 운전자들에 의한 감속 및 가속이며, 우남샘물타운 사거리의 WE방향은 주변차 량 및 감속에 의한 요인으로 볼 수 있다. 이는 기존연 구에서 신호 교차로의 발생원인은 갑작스러운 차선변 경 및 정지 시 추돌사고가 교통사고의 주요원인으로 제시(松尾幸二郎, 2008)하고 있어 실차주행 실험을 통 한 교차로 안전성 평가가 가능함을 알 수 있었다.

Ⅶ. 결론 및 향후 연구과제

1. 결 론

도로 상에서 발생하는 교통사고는 대부분 인적요 인에 의해서 발생하고 있지만, 인적요인에 의한 교통 사고 원인을 명확하게 규명되지 않은 실정이다. 그리 고 교차로는 일반 도로와 비교하였을 경우에 상충 횟 수 및 정지, 가속이 빈번하게 발생하는 구간으로 교통 사고의 위험이 상시 존재하고 있어 이에 대한 안전성 평가가 필요하다. 이에 본 연구에서는 교차로 접근도 로 방향별로 실차 주행실험을 통해 뇌파, 시각, 위치 및 속도를 조사하여 피실험자들의 주행 뇌파 및 시각 을 파악하고, 운전자 부하(집중도 지표 2.0 이상)가 발 생하는 상황을 규명하고자 하였다.

첫째, 교차로별 집중도 뇌파는 보조간선도로에 비 해서 주간선도로에서 집중력을 발휘하면서 주행하고 있는 것으로 분석되었다. 이는 주간선도로가 보조간 선도로 보다 차로수가 많아 주행차량 주변의 차량행 태를 지속적으로 인지함으로 인해 집중도 뇌파가 높 게 나타나는 것으로 판단된다.

둘째, 사고다발 교차로 유무에 따른 주행뇌파를 분 석한 결과, 사고다발 교차로에서의 집중력 뇌파는 높 게 출현되고 있으며 특히, 2.0 이상의 집중도 뇌파가 다수 발생되고 있어 운전자 부하로 인한 잠재적인 위 험상황이 존재하고 있는 것으로 판단된다.

셋째, 사고다발 교차로가 아닌 원대, 전자랜드 사거 리의 시각활동은 주로 정면을 주시하면서 주행하는 행태를 보였다. 하지만, 사고다발교차로인 새한주유 소, 우남샘물타운 사거리의 시각활동은 주행차량 주 변을 지속적으로 인지하고 있는 것으로 나타났다. 이 는 피실험자들이 주변차량으로부터의 경계강화 및 접 근도로의 차량진입 인지, 전방 및 후방 주시 등 다양 한 시각활동으로 운전자 부하를 유발시키고 있는 것 으로 판단된다.

넷째, 운전자 부하를 유발하는 요인으로는 감속, 가 속, 황색 신호시 교차로 통과, 주행차량의 차로변경 등으로 분석되었다. 이는 교차로 교통사고의 발생원 인과 매우 밀접한 것으로 파악되었으며, 특히 사고다 발 교차로에서 운전자 부하가 크게 발생되고 있음을 알 수 있었다.

이상의 연구결과를 종합해 보면, 사고다발 교차로 에서 2.0 이상의 집중도 뇌파가 높게 출현됨으로써 잠 재적 위험성이 존재하고, 이를 개선하기 위한 방안이 필요할 것으로 판단된다. 하지만, 본 연구에서는 운전 자의 생체적 반응을 고려한 교차로의 안전성을 평가 할 수 있는 기초적 자료를 제공하는 연구로써 향후 지속적인 연구를 통해 운전자 부하요인에 의한 개선 방안 제시가 필요할 것으로 판단된다.

2. 향후연구과제

본 연구는 개별 교차로의 방향별 운전자의 뇌파 부하가 발생하는 구간을 분석하고, 돌발상황 및 위 험상황이 잠재된 교차로를 규명하는 연구를 수행하 였다. 하지만, 실차주행 실험의 위험성 및 어려움으 로 인해 피실험자 선별의 어려움이 존재하여 20대 를 대상으로 수행하였지만, 실험자료의 객관성 및 보편성을 근거한 다양한 계층의 실험군을 조성하여 확장 연구가 필요할 것으로 판단된다. 또한, 생리적 반응 뇌파를 통해 개별 교차로의 안전성을 규명하 는 기초적 연구로써 피실험자의 운전자 부하를 통 해 사고다발 교차로의 잠재적 위험성을 규명하였지 만, 이에 대한 개선방안이 이루어지지 않은 실정이 다. 따라서 운전자 부하가 많이 발생되는 주요 원인 별 개선요인을 Matrix 형태로 작성하여 보다 쉽고 용이하게 개선방안을 수립할 수 있도록 지원하는 연구가 필요할 것으로 판단된다.

이외에도 실차주행 실험의 난해성 및 위험성으로 인해 교차로 안전성 평가시 마다 주행실험을 수행 할 수 없으므로 실차주행과 차량 시뮬레이터 간의 현실오류를 규명할 필요가 있을 것으로 판단된다. 차량 시뮬레이터는 현실의 교통상황 및 기하구조를 재현하는 실험기기로 실차 주행실험과의 현실성 차 이를 검증함으로써 실내 실험자료의 객관성 및 보 편성을 획득함과 더불어 인적요인에 의한 연구가 활발하게 진행될 것으로 판단된다.